Ответы:

3. Pb. 4. 15.8 % Al, 84.2 % Сu. 5. Fe. 6. 0.55. 7. 0.36. 8. 4^.10^2 моль, 2.4^.10²² атомов. 9. 12.8 г Cu, 5.9 г Ni.

Глава 12. Химия щелочных металлов

В главную подгруппу первой группы периодической системы входят литий Li, натрий Na, калий К, рубидий Rb, цезий Сs и франций Fr. Это s-элементы, так как их валентные электроны находятся на s-подуровне.

В природе щелочные металлы в свободном состоянии не встречаются. Наиболее важными минералами натрия и калия являются каменная соль (состоит в основном из хлорида NaCl, иначе именуемого поваренной солью), сильвинит NaCl^. KCl и карналлит KCl^.MgCl₂^. 6H₂O.

Электронное строение внешнего слоя - ns¹, где n - номер периода.

Валентность всегда постоянна и равна I.

Степени окисления: 0, +1.

Все щелочные металлы - очень хорошие востановители, на воздухе легко окисляются, поэтому хранятся под инертным растворителем. Их оксиды имеют общую формулу Me₂O, проявляют основные свойства, им соответствуют гидроксиды МеОН (щелочи, кроме LiOH).

Гидроксид лития ограниченно растворим в воде и может разлагаться при нагревании (500 ⁰С) на оксид и воду. Остальные гидроксиды устойчивы к нагреванию, хорошо растворимы в воде, являются сильными электролитами.

Медико-биологическое значение

Ионы натрия и калия играют важнейшую роль в жизнедеятельности организмов. Натрий участвует в передаче нервных импульсов, способствует удержанию воды в тканях, участвует в поддержании кислотно-основного равновесия в крови. Гидрокарбонат натрия применяется при повышенной кислотности желудочного сока, сульфат натрия - при отравлении солями бария и свинца. Калий также участвует в передаче нервных импульсов. Его недостаток вызывает нарушения в работе сердца. Соли лития применяются для лечения психических заболеваний, а также заболеваний, связанных с отложением солей, например, подагры.

Получение

В природе щелочные металлы встречаются только в составе различных минералов. Основной способ их получения - электролиз расплавов солей или щелочей:

Калий получают, вытесняя его избытком натрия из расплавов хлорида или гидроксида (в первом случае используют пары натрия, во втором - жидкий натрий):

KCl + Na  NaCl + K; KOH + Na  NaOH + K

Химические свойства

Во всех реакциях щелочные металлы являются восстановителями.

I. Взаимодействие с неметаллами.

1) При взаимодействии с кислородом литий образует оксид, остальные металлы  пероксиды:

4Li + O₂  2Li₂O, 2Na + O₂  Na₂O₂

Пероксиды при нагревании с избытком металлов переходят в оксиды:

Na₂O₂ + 2Na  2Na₂O

Пероксиды способны поглощать углекислоту, выделяя кислород:

2Na₂O₂ + 2CO₂  2Na₂CO₃ + O₂

2) C галогенами: 2Me + Cl₂  2MeCl (галогениды)

3) С водородом: 2Me + H₂  2MeH (гидриды)

4) С серой: 2Me + S  Me₂S (сульфиды)

5) С азотом: 6Me + N₂  2Me₃N (нитриды)

II. Взаимодействие со сложными веществами.

1) С водой (литий вступает в реакцию медленно, натрий - бурно, калий - с воспламенением, рубидий и цезий - со взрывом):

2Me + 2H₂O  2MeOH + H₂

2) С кислотами - сильными окислителями (азотной и концентри-рованной серной) реакции идут с выделением продуктов восстановления азота или серы:

8Na + 10HNO₃(конц.)  N₂O + 8NaNO₃ + 5H₂O

8Na + 5H₂SO₄(конц.)  H₂S + 4Na₂SO₄ + 4H₂O

3) Щелочные металлы широко используются в органических синтезах (см. главы 24, 25).