1.8. Обнаружение щелочных металлов

Щелочные металлы и их соединения можно обнаружить по характерной окраске пламени: литий окрашивает пламя в карминово-красный цвет; натрий – в желтый; калий – в фиолетовый; рубидий и цезий – в розово-фиолетовый.

1.9. Применение щелочных металлов

Литий используется при производстве литиевых аккумуляторов, такие аккумуляторы применяются в кардиостимуляторах. Алюминий-литиевые сплавы нашли применение в авиационной и космической технике.

Расплавы натрия и калия используются в качестве теплоносителей в атомных реакторах и в авиационных двигателях.

Пары натрия используются в люминесцентных светильниках.

Натрий служит катализатором в производстве каучука, используется при производстве калия, титана, циркония и тантала, а также тетраэтилсвинца – добавки, улучшающей детонационные свойства бензина.

Цезий нашел применение в фотоэлементах.

2. Щелочно-земельные металлы

К элементам 2 группы относятся бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий. Групповое название элементов – щелочно-земельные металлы – относится к кальцию, барию, стронцию и радию и связано с тем, что их оксиды раньше называли «землями», а при взаимодействии с водой они образуют щелочи. Радий – радиоактивный элемент, который образуется при распаде изотопа урана ²³⁸U, период его полураспада составляет примерно 1600 лет.

2.1. Место бериллия, магния и щелочно-земельных металлов в Периодической системе химических элементов

Бериллий, магний и щелочно-земельные металлы расположены во 2 группе периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева.

Бериллий, магний и щелочно-земельные металлы относятся к s-элементам. На внешнем энергетическом уровне атомы элементов имеют 2 электрона, их электронная конфигурация ns². Они легко отдают один электрон, проявляя степень окисления +2. Радиусы атомов возрастают при переходе от бериллия к радию, значения потенциала ионизации и относительной электроотрицательности уменьшаются. Все металлы в электрохимическом ряду напряжений располагаются до водорода и являются довольно сильными восстановителями, эта способность возрастает с увеличением заряда ядра атома.

2.2. Распространенность в природе

В свободном состоянии бериллий, магний и щелочно-земельные металлы в природе не встречаются.

Наиболее распространенными элементами 2 группы Периодической системы химических элементов являются магний и кальций, их содержание в земной коре составляет 1,4 и 1,5 мас. % соответственно. Магний и кальций входят в состав большого числа минералов, наиболее распространенными из которых являются: доломит CaCO₃ · MgCO₃, магнезит MgCO₃, оливин (Mg, Fe)SiO₄, карналлит KCl · MgCl₂ · 6H₂O, кальцит CaCO₃, гипс CaSO₄ · 2H₂O, анортит Ca[Al₂Si₂O₈], флюорит CaF₂, апатит Ca₅(PO₄)₃(F, OH) и др. Магний и кальций в виде растворимых солей содержатся в природных водах. Кальций входит в состав скелетных тканей живых организмов. Магний содержится в составе одного из важнейших веществ растительного мира – хлорофилле.

Содержание стронция и бария значительно меньше и составляет 3,8·10^-2 и 3,9·10^-2 мас. % соответственно. Стронций и барий также образуют собственные минералы: стронцианит SrCO₃, целестин SrSO₄, витерит BaCO₃, барит BaSO₄.

Важнейшим минералом бериллия является берилл Be₃Al₂[Si₆O₁₈]. При замещении части ионов алюминия на ионы хрома образуется изумруд, имеющий зеленую окраску, а на ионы железа (III) – гелиодор, обладающий желтым цветом. Голубой аквамарин – берилл, содержащий примеси ионов железа (II) и (III). Бериллий входит также в состав хризоберилла BeAl₂O₄ и фенакита Be₂SiO₄.

Радий собственных минералов не образует, входит в состав урановых руд, его содержание в земной коре оценивается в 10^-10 мас. %.