Kokias savybes turi šarminiai elementai? Šarminių metalų sąrašas ir savybės

Tai periodinės lentelės I grupės elementai: litis (Li), natris (Na), kalis (K), rubidis (Rb), cezis (Cs), francis (Fr); labai minkštas, plastiškas, tirpus ir lengvas, dažniausiai sidabro baltumo spalvos; chemiškai labai aktyvus; smarkiai reaguoja su vandeniu, susidaro šarmų(iš čia ir pavadinimas).

Visi šarminiai metalai yra ypač aktyvūs, pasižymi redukuojančiomis savybėmis visose cheminėse reakcijose, atsisako vienintelio valentinio elektrono, virsdami teigiamai įkrautu katijonu, ir turi vieną +1 oksidacijos būseną.

Redukcinis gebėjimas didėja eilėje ––Li–Na–K–Rb–Cs.

Visi šarminių metalų junginiai yra joniniai.

Beveik visos druskos tirpsta vandenyje.

Žema lydymosi temperatūra,

Mažas tankis,

Minkštas, pjaustomas peiliu

Dėl savo aktyvumo šarminiai metalai yra laikomi po žibalo sluoksniu, kad būtų užblokuotas oro ir drėgmės patekimas. Litis yra labai lengvas ir plūduriuoja į paviršių žibale, todėl laikomas po vazelino sluoksniu.

Cheminės šarminių metalų savybės

1. Šarminiai metalai aktyviai sąveikauja su vandeniu:

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

2Li + 2H2O → 2LiOH + H2

2. Šarminių metalų reakcija su deguonimi:

4Li + O 2 → 2Li 2O (ličio oksidas)

2Na + O 2 → Na 2 O 2 (natrio peroksidas)

K + O 2 → KO 2 (kalio superoksidas)

Ore šarminiai metalai akimirksniu oksiduojasi. Todėl jie laikomi po organinių tirpiklių (žibalo ir kt.) sluoksniu.

3. Šarminių metalų reakcijose su kitais nemetalais susidaro dvejetainiai junginiai:

2Li + Cl 2 → 2LiCl (halogenidai)

2Na + S → Na 2S (sulfidai)

2Na + H2 → 2NaH (hidridai)

6Li + N2 → 2Li 3N (nitridai)

2Li + 2C → Li 2C 2 (karbidai)

4. Šarminių metalų reakcija su rūgštimis

(retai atliekama, vyksta konkuruojanti reakcija su vandeniu):

2Na + 2HCl → 2NaCl + H2

5. Šarminių metalų sąveika su amoniaku

(susidaro natrio amidas):

2Li + 2NH3 = 2LiNH2 + H2

6. Šarminių metalų sąveika su alkoholiais ir fenoliais, kurie šiuo atveju pasižymi rūgštinėmis savybėmis:

2Na + 2C 2H5OH = 2C2H5ONa + H2;

2K + 2C 6 H 5 OH = 2C 6 H 5 OK + H 2 ;

7. Kokybinė reakcija į šarminių metalų katijonus – liepsnos nuspalvinimas šiomis spalvomis:

Li+ – karmino raudonis

Na+ – geltona

K + , Rb + ir Cs + – violetinė

Šarminių metalų paruošimas

Metalas litis, natris ir kalis gauti elektrolizės būdu išlydytų druskų (chloridų), o rubidžio ir cezio – redukuojant vakuume, kai jų chloridai kaitinami kalciu: 2CsCl+Ca=2Cs+CaCl 2
Vakuuminė terminė natrio ir kalio gamyba taip pat naudojama nedideliu mastu:

2NaCl+CaC2 =2Na+CaCl2 +2C;
4KCl+4CaO+Si=4K+2CaCl2 +Ca 2SiO 4.

Aktyvieji šarminiai metalai išsiskiria vakuuminiuose-terminiuose procesuose dėl didelio lakumo (jų garai pašalinami iš reakcijos zonos).

I grupės s elementų cheminių savybių ypatumai ir jų fiziologinis poveikis

Ličio atomo elektroninė konfigūracija yra 1s 2 2s 1. Jis turi didžiausią atominį spindulį 2-ajame periode, o tai palengvina valentinio elektrono pašalinimą ir Li + jonų atsiradimą su stabilia inertinių dujų (helio) konfigūracija. Vadinasi, jo junginiai susidaro perkeliant elektroną iš ličio į kitą atomą ir suformuojant joninį ryšį su nedideliu kovalentiškumo kiekiu. Litis yra tipiškas metalo elementas. Medžiagos pavidalu tai yra šarminis metalas. Iš kitų I grupės narių išsiskiria mažu dydžiu ir mažiausiu aktyvumu lyginant su jais. Šiuo atžvilgiu jis primena II grupės elementą magnį, esantį įstrižai nuo Li. Tirpaluose Li+ jonas yra labai solvatuotas; jį supa kelios dešimtys vandens molekulių. Kalbant apie solvatacijos energiją – tirpiklio molekulių pridėjimą, litis yra arčiau protono nei šarminių metalų katijonų.

Mažas Li + jono dydis, didelis branduolio krūvis ir tik du elektronai sukuria sąlygas aplink šią dalelę atsirasti gana reikšmingam teigiamo krūvio laukui, todėl tirpaluose yra daug polinių tirpiklių molekulių. jį traukia ir jo koordinacinis skaičius yra didelis, metalas gali sudaryti nemažai organinių ličio junginių.

Natris prasideda 3-iuoju periodu, todėl išoriniame lygyje jis turi tik 1e - , užimantys 3s orbitą. Na atomo spindulys yra didžiausias 3 periode. Šios dvi savybės lemia elemento charakterį. Jo elektroninė konfigūracija yra 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 . Vienintelė natrio oksidacijos būsena yra +1. Jo elektronegatyvumas yra labai mažas, todėl junginiuose natris yra tik teigiamai įkrauto jono pavidalu ir suteikia cheminei jungtiei joninį pobūdį. Na + jonas yra daug didesnio dydžio nei Li +, o jo tirpumas nėra toks didelis. Tačiau jis neegzistuoja laisvos formos tirpale.

Fiziologinė K + ir Na + jonų reikšmė yra susijusi su skirtingu jų adsorbavimu žemės plutą sudarančių komponentų paviršiuje. Natrio junginiai yra tik šiek tiek jautrūs adsorbcijai, o kalio junginius tvirtai sulaiko molis ir kitos medžiagos. Ląstelių membranos, būdamos sąsaja tarp ląstelės ir aplinkos, yra pralaidžios K+ jonams, dėl to K+ intracelulinė koncentracija yra žymiai didesnė nei Na+ jonų. Tuo pačiu metu Na + koncentracija kraujo plazmoje viršija kalio kiekį joje. Ši aplinkybė yra susijusi su ląstelių membranos potencialo atsiradimu. K + ir Na + jonai yra vienas iš pagrindinių organizmo skystosios fazės komponentų. Jų ryšys su Ca 2+ jonais yra griežtai apibrėžtas, o jo pažeidimas sukelia patologiją. Na+ jonų patekimas į organizmą pastebimo žalingo poveikio neturi. K + jonų kiekio padidėjimas yra žalingas, tačiau normaliomis sąlygomis jo koncentracijos padidėjimas niekada nepasiekia pavojingų verčių. Rb +, Cs +, Li + jonų įtaka dar nėra pakankamai ištirta.

Iš įvairių sužalojimų, susijusių su šarminių metalų junginių naudojimu, dažniausiai yra nudegimai hidroksido tirpalais. Šarmų poveikis siejamas su odos baltymų tirpimu juose ir šarminių albuminatų susidarymu. Dėl jų hidrolizės šarmai vėl išsiskiria ir veikia gilesnius kūno sluoksnius, sukeldami opas. Šarminiai nagai tampa nuobodūs ir trapūs. Akių pažeidimus, net ir naudojant labai atskiestus šarmų tirpalus, lydi ne tik paviršinis destrukcija, bet ir gilesnių akies dalių (rainelės) pažeidimas ir apakimas. Hidrolizės metu šarminių metalų amidams vienu metu susidaro šarmai ir amoniakas, sukeliantys fibrininį tracheobronchitą ir pneumoniją.

Kalio G. Davy gavo beveik kartu su natriu 1807 m. per šlapio kalio hidroksido elektrolizę. Elementas gavo savo pavadinimą iš šio junginio pavadinimo – „kaustinis kalis“. Kalio savybės labai skiriasi nuo natrio savybių, o tai lemia jų atomų ir jonų spindulių skirtumas. Kalio junginiuose ryšys yra joniškesnis, o kaip K+ jonas turi mažiau poliarizuojantį poveikį nei natris dėl didesnio dydžio. Natūralus mišinys susideda iš trijų izotopų 39 K, 40 K, 41 K. Vienas iš jų yra 40 K ‑ yra radioaktyvus, o tam tikra mineralų ir dirvožemio radioaktyvumo dalis yra susijusi su šio izotopo buvimu. Jo pusinės eliminacijos laikas ilgas – 1,32 milijardo metų. Gana lengva nustatyti kalio buvimą mėginyje: metalo ir jo junginių garai nuspalvina liepsną violetiškai raudonai. Elemento spektras yra gana paprastas ir įrodo 1e buvimą 4s orbitoje. Jo tyrimas buvo vienas iš pagrindų ieškant bendrų spektrų struktūros modelių.

1861 m., spektrine analize tirdamas mineralinių šaltinių druską, Robertas Bunsenas atrado naują elementą. Jo buvimą įrodė tamsiai raudonos spektro linijos, kurių nesukūrė kiti elementai. Remiantis šių linijų spalva, elementas buvo pavadintas rubidiumu (rubidus – tamsiai raudona). 1863 metais R. Bunsenas gavo šį metalą grynąja forma, redukuodamas rubidžio tartratą (tartratą) suodžiais. Elemento ypatybė yra lengvas jo atomų sužadinimas. Jo elektronų emisija atsiranda veikiant raudoniems matomo spektro spinduliams. Taip yra dėl nedidelio atominių 4d ir 5s orbitų energijų skirtumo. Iš visų šarminių elementų, turinčių stabilius izotopus, rubidis (kaip ir cezis) turi vieną didžiausių atominių spindulių ir mažą jonizacijos potencialą. Tokie parametrai lemia elemento prigimtį: didelis elektropozityvumas, ekstremalus cheminis aktyvumas, žema lydymosi temperatūra (39 0 C) ir mažas atsparumas išorės poveikiui.

Cezio, kaip ir rubidžio, atradimas yra susijęs su spektrine analize. 1860 metais R. Bunsenas spektre atrado dvi ryškiai mėlynas linijas, nepriklausančias jokiam tuo metu žinomam elementui. Iš čia kilęs pavadinimas „caesius“, reiškiantis dangaus mėlynumą. Tai paskutinis šarminių metalų pogrupio elementas, kurio vis dar pasitaiko išmatuojamais kiekiais. Didžiausias atomo spindulys ir mažiausi pirmieji jonizacijos potencialai lemia šio elemento charakterį ir elgesį. Jis turi ryškų elektropozityvumą ir ryškias metalines savybes. Noras paaukoti išorinį 6s elektroną lemia tai, kad visos jo reakcijos vyksta itin audringai. Nedidelis atominių 5d ir 6s orbitų energijų skirtumas sukelia nedidelį atomų jaudrumą. Cezio elektronų emisija stebima nematomų infraraudonųjų spindulių (šilumos) įtakoje. Ši atominės struktūros savybė lemia gerą srovės laidumą. Dėl viso to cezis yra nepakeičiamas elektroniniuose prietaisuose. Pastaruoju metu vis daugiau dėmesio skiriama cezio plazmai kaip ateities kurui ir sprendžiant termobranduolinės sintezės problemą.

Ore litis aktyviai reaguoja ne tik su deguonimi, bet ir su azotu ir pasidengia plėvele, susidedančia iš Li 3 N (iki 75%) ir Li 2 O. Likę šarminiai metalai sudaro peroksidus (Na 2 O 2) ir superoksidai (K 2 O 4 arba KO 2).

Šios medžiagos reaguoja su vandeniu:

Li 3 N + 3 H 2 O = 3 LiOH + NH3;

Na 2 O 2 + 2 H 2 O = 2 NaOH + H 2 O 2;

K 2 O 4 + 2 H 2 O = 2 KOH + H 2 O 2 + O 2.

Orui regeneruoti povandeniniuose laivuose ir erdvėlaiviuose, izoliuojant dujokaukes ir kovinių plaukikų (povandeninių diversantų) kvėpavimo aparatus, buvo naudojamas Oxon mišinys:

Na 2 O 2 +CO 2 =Na 2 CO 3 +0,5O 2;

K 2 O 4 + CO 2 = K 2 CO 3 + 1,5 O 2.

Šiuo metu tai yra standartinis ugniagesių regeneruojančių dujokaukių kasečių užpildymas.
Kaitinant šarminiai metalai reaguoja su vandeniliu, sudarydami hidridus:

Ličio hidridas naudojamas kaip stiprus reduktorius.

Hidroksidaišarminiai metalai korozuoja stiklinius ir porcelianinius indus, jų negalima šildyti kvarciniuose induose:

SiO 2 +2NaOH=Na 2 SiO 3 +H 2 O.

Natrio ir kalio hidroksidai neatskiria vandens, kai kaitinami iki virimo temperatūros (daugiau nei 1300 0 C). Kai kurie natrio junginiai vadinami soda:

a) sodos pelenai, bevandenė soda, skalbinių soda arba tiesiog soda - natrio karbonatas Na 2 CO 3;
b) kristalinė soda – kristalinis natrio karbonato hidratas Na 2 CO 3. 10H2O;
c) bikarbonatas arba geriamasis - natrio bikarbonatas NaHCO 3;
d) Natrio hidroksidas NaOH vadinamas kaustine soda arba kaustine.

Jie priskiriami s elementams. Šarminio metalo atomo išorinio elektronų sluoksnio elektronas yra toliausiai nuo branduolio, palyginti su kitais to paties laikotarpio elementais, t. y. šarminio metalo atomo spindulys yra didžiausias, palyginti su kitų elementų atomų spinduliais. tas pats laikotarpis. Ryšyje

taip lengvai pašalinamas išorinio šarminių metalų atomų sluoksnio valentinis elektronas, paverčiant juos teigiamais vieno krūvio jonais. Taip yra dėl to, kad šarminių metalų junginiai su kitais elementais yra sudaryti pagal joninės jungties tipą.

Redokso reakcijose šarminiai junginiai veikia kaip stiprūs reduktoriai, ir šis gebėjimas didėja nuo metalo iki metalo didėjant atomo branduolio krūviui.

Tarp metalų šarminiai metalai pasižymi didžiausiu cheminiu reaktyvumu. Įtempių serijoje visi šarminiai metalai yra serijos pradžioje. Išorinio elektronų sluoksnio elektronas yra vienintelis valentinis elektronas, todėl bet kuriuose junginiuose esantys šarminiai metalai yra vienavalenčiai. Šarminių metalų oksidacijos laipsnis paprastai yra +1.
Šarminių metalų fizinės savybės pateiktos lentelėje. 19.

Tipiški šarminių metalų atstovai yra natris ir kalis.
■ 26. Padarykite bendrą šarminių metalų aprašymą pagal tokį planą:
a) šarminių metalų atomų sandaros panašumai ir skirtumai;
b) šarminių metalų elgsenos redokso reakcijose ypatumai;
c) šarminių metalų junginių kristalinės gardelės tipas;
d) metalų fizikinių savybių kitimo ypatumai priklausomai nuo atomo spindulio.

Natrio

Natrio atomo elektroninė konfigūracija yra ls 2 2s 2 2p 6 3s 1. Jo išorinio sluoksnio struktūra:

Natris gamtoje randamas tik druskų pavidalu. Labiausiai paplitusi natrio druska yra valgomoji druska NaCl, taip pat mineralinis silvinitas KCl · NaCl ir kai kurios sieros rūgšties druskos, pavyzdžiui, Glauberio druska Na2SO4 · 10H2O, kurių dideli kiekiai randami Kaspijos jūros Kara-Bogaz-Gol įlankoje.
Iš valgomosios druskos NaCl natrio metalas gaunamas išlydytos druskos elektrolizės būdu. Elektrolizės įrengimas parodytas fig. 76. Elektrodai panardinami į išlydytą druską. Anodo ir katodo erdvės yra atskirtos diafragma, kuri izoliuoja susidariusį natrį, kad nevyktų atvirkštinė reakcija. Teigiamas natrio jonas priima elektroną iš katodo ir tampa neutraliu natrio atomu. Neutralūs natrio atomai kaupiasi prie katodo išlydyto metalo pavidalu. Katode vykstantis procesas gali būti pavaizduotas tokia diagrama:
Na + + Na 0 .
Kadangi elektronai priimami katode, o visas elektronų priėmimas atomo ar jono yra redukcija, natrio jonai katode sumažėja. Prie anodo chloro jonai atiduoda elektronus, t.y. vyksta oksidacijos ir laisvųjų medžiagų išsiskyrimo procesas.

chloro dujos, kurias galima pavaizduoti tokia diagrama:

Cl — — e— → Cl 0

Gautas natrio metalas yra sidabriškai baltos spalvos ir gali būti lengvai pjaustomas peiliu. Natrio pjūvis, jei tiriamas iš karto po pjūvio, turi ryškų metalinį blizgesį, tačiau greitai išblunka dėl itin greitos metalo oksidacijos.

Ryžiai. 76. Išlydytos druskos elektrolizės įrengimo schema. 1 - žiedinis katodas; 2 - varpas chloro dujoms pašalinti iš anodo erdvės

Jei natris oksiduojamas nedideliame deguonies kiekyje maždaug 180° temperatūroje, gaunamas natrio oksidas:
4Na + O2 = 2Na2O.
Deginant deguonimi, susidaro natrio peroksidas:
2Na + O2 = Na2O2.
Šiuo atveju natris dega akinančia geltona liepsna.
Dėl lengvos ir greitos natrio oksidacijos jis laikomas po žibalo arba parafino sluoksniu, o tai yra pageidautina, nes tam tikras oro kiekis vis tiek ištirpsta žibale, o natrio oksidacija, nors ir lėtai, vis tiek vyksta.

Natris su vandeniliu gali sudaryti junginį – NaH hidridą, kurio oksidacijos būsena yra 1. Tai į druską panašus junginys, kuris dėl cheminės jungties pobūdžio ir oksidacijos laipsnio skiriasi nuo lakiųjų. IV-VII grupių pagrindinių pogrupių elementų hidridai.
Natrio metalas gali reaguoti ne tik su deguonimi ir vandeniliu, bet ir su daugeliu paprastų ir sudėtingų medžiagų. Pavyzdžiui, susmulkinus skiedinyje su siera, natris su juo smarkiai reaguoja, sudarydamas:
2Na + S = Na2S

Reakciją lydi protrūkiai, todėl skiedinį reikia laikyti toliau nuo akių ir apvynioti ranką rankšluosčiu. Reakcijai reikia paimti nedidelius natrio gabalėlius.
Natris intensyviai dega chlore ir susidaro natrio chloridas, o tai ypač gerai stebėti kalcio chlorido vamzdelyje, kuriame chloro srovė teka per išlydytą ir labai įkaitintą natrį:
2Na + Cl2 = 2NaCl
Natris reaguoja ne tik su paprastomis, bet ir su sudėtingomis medžiagomis, pavyzdžiui, su vandeniu, išstumdamas jį iš jo, nes tai labai aktyvus metalas, įtampų eilėje jis yra daug į kairę nuo vandenilio ir lengvai išstumia pastarąjį iš jo. vanduo:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Šarminių metalų gaisro negalima užgesinti vandeniu. Geriausia jį užpildyti sodos pelenų milteliais. Esant natriui, bespalvė dujų degiklio liepsna pagelsta.
Metalo natris gali būti naudojamas kaip organinės sintezės katalizatorius, pavyzdžiui, gaminant sintetinį kaučiuką iš butadieno. Jis naudojamas kaip pradinė medžiaga gaminant kitus natrio junginius, tokius kaip natrio peroksidas.

■ 27. Naudodami tekste pateiktas reakcijų, kuriose dalyvauja metalinis natris, lygtis, įrodykite, kad jis veikia kaip reduktorius.

28. Kodėl natrio negalima laikyti ore?

29. Studentas panardino natrio gabalėlį į vario sulfato tirpalą, tikėdamasis išstumti metalinę druską iš druskos. Vietoj raudono metalo susidarė želatinos mėlynos nuosėdos. Apibūdinkite įvykusias reakcijas ir parašykite jų lygtis molekulinėmis ir joninėmis formomis. Kaip reikėtų keisti reakcijos sąlygas, kad reakcija duotų norimą rezultatą? Parašykite lygtis molekuline, pilnąja ir sutrumpinta jonine forma.
30. Į indą su 45 ml vandens patalpinta 2,3 g natrio metalo. Koks natrio hidroksido kiekis susidaro reakcijos pabaigoje.
31. Kokiomis priemonėmis galima gesinti natrio gaisrą? Pateikite argumentuotą atsakymą.

Natrio deguonies junginiai. Natrio hidroksidas

Natrio deguonies junginiai, kaip jau minėta, yra natrio oksidas Na2O ir natrio peroksidas Na2O2.
Natrio oksidas Na2O nėra ypač svarbus. Jis intensyviai reaguoja su vandeniu, sudarydamas kaustinę soda:
Na2O + H2O = 2NaOH
Natrio peroksidas Na202 yra gelsvi milteliai. Jis gali būti laikomas vandenilio peroksido druska, nes jos struktūra yra tokia pati kaip H2O2. Kaip ir natrio peroksidas, jis yra stiprus oksidatorius. Veikiant vandeniui susidaro šarmas ir:
Na2O2 + H2O = H2O2 + 2NaOH
taip pat susidaro praskiestoms rūgštims veikiant natrio peroksidą:
Na2O2 + H2SO4 = H2O2 + Na2SO4
Visos aukščiau nurodytos natrio peroksido savybės leidžia jį naudoti visų įmanomų medžiagų balinimui.

Ryžiai. 77. Valgomosios druskos tirpalo elektrolizės įrenginio schema. 1 - anodas; 2 - diafragma, skirianti anodo ir katodo tarpus; 3-katodas

Labai svarbus natrio junginys yra natrio hidroksidas arba natrio hidroksidas, NaOH. Jis taip pat vadinamas kaustine soda arba tiesiog kaustine.
Kauslinei sodai gauti naudojama valgomoji druska, pigiausias natūralus natrio junginys, elektrolizės būdu, tačiau šiuo atveju naudojamas ne lydalas, o druskos tirpalas (77 pav.). Valgomosios druskos tirpalo elektrolizės proceso aprašymą žr. § 33. Pav. 77 parodyta, kad anodo ir katodo erdvės yra atskirtos diafragma. Tai daroma taip, kad susidarę produktai nesąveikuotų vienas su kitu, pavyzdžiui, Cl2 + 2NaOH = NaClO + NaCl + H2O.

Kaustinė soda yra balta kristalinė kieta medžiaga, gerai tirpi vandenyje. Kai kaustinė soda ištirpinama vandenyje, išsiskiria didelis šilumos kiekis ir tirpalas labai įkaista. Kaustinė soda turi būti laikoma gerai sandariose talpyklose, kad neprasiskverbtų vandens garų, kurių veikiamas jis gali labai sudrėkti, taip pat nuo anglies dioksido, kuriam veikiant kaustinė soda gali palaipsniui virsti natrio karbonatu. :
2NaOH + CO2 = Na2CO3+ H2O.
Kaustinė soda yra tipiškas šarmas, todėl atsargumo priemonės dirbant su ja yra tokios pačios kaip ir dirbant su bet kuriais kitais šarmais.
Kaustinė soda naudojama daugelyje pramonės šakų, pavyzdžiui, naftos produktų valymui, muilo gamybai iš riebalų, popieriaus pramonėje, dirbtinio pluošto ir dažiklių gamyboje, vaistų gamyboje ir kt. 78).

Užsirašykite kaustinės sodos naudojimo sritis savo užrašų knygelėje.

Iš natrio druskų visų pirma pažymėtina valgomoji druska NaCl, kuri yra pagrindinė kaustinės sodos ir metalinio natrio gamybos žaliava (daugiau informacijos apie šią druską žr. 164 psl.), soda Na2CO3 (žr. psl. 278), Na2SO4 (žr. 224 psl.), NaNO3 (žr. 250 psl.) ir kt.

Ryžiai. 78. Kaustinės sodos naudojimas

■ 32. Apibūdinkite natrio hidroksido gavimo būdą valgomosios druskos elektrolizės būdu.
33. Kaustinę soda galima paruošti apdorojant natrio karbonatą gesintomis kalkėmis. Užrašykite šios reakcijos lygties molekulines ir jonines formas, taip pat apskaičiuokite, kiek sodos, turinčios 95% karbonato, reikės norint pagaminti 40 kg natrio hidroksido.
34. Kodėl kaustinės sodos tirpalą laikant kolbose su įmaltais kamščiais, kamščiai „limpa“ ir jų negalima išimti? Jei buteliuką kurį laiką laikysite apverstą vandenyje, kamštelį nesunku nuimti. Pateikdami reakcijų lygtis paaiškinkite, kokie procesai šiuo atveju vyksta.
35. Parašykite molekulinės ir joninės formos reakcijų lygtis, apibūdinančias kaustinės sodos, kaip tipinio šarmo, savybes.
36. Kokių atsargumo priemonių reikia imtis dirbant su kaustine soda? Kokių pirmosios pagalbos priemonių reikėtų imtis nudeginus kaustinę sodą?

Kalis

Kalis K taip pat yra gana dažnas šarminis metalas, nuo natrio besiskiriantis savo atominio spindulio dydžiu (ketvirtasis periodas) ir todėl pasižymintis didesniu cheminiu aktyvumu nei natris. Kalio atomo elektroninė konfigūracija yra 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1.
Jo išorinio elektroninio sluoksnio struktūra

Kalis yra minkštas metalas, kurį galima lengvai pjaustyti peiliu. Kad būtų išvengta oksidacijos, jis, kaip ir natris, laikomas po žibalo sluoksniu.
Kalis su vandeniu reaguoja dar smarkiau nei natris, sudarydamas šarmą ir išskirdamas vandenilį, kuris užsidega:
2K + 2H2O = 2KOH + H2.
Deginant deguonimi (o degimui rekomenduojama paimti net mažesnius metalo gabalėlius nei natrio deginimui), jis, kaip ir natris, dega labai stipriai ir susidaro kalio peroksidas.
Reikėtų pažymėti, kad kalis yra daug pavojingesnis nei natris apyvartoje. Stiprus sprogimas gali įvykti net pjaunant kalį, todėl su juo reikia elgtis dar atidžiau.
Kalio hidroksidas arba kalio hidroksidas KOH yra balta kristalinė medžiaga. Kaustinis kalis visais atžvilgiais panašus į kaustinę soda. Jie plačiai naudojami muilo pramonėje, tačiau jo gamyba yra kiek brangesnė, todėl nenaudojama taip, kaip NaOH.
Ypač reikėtų atkreipti dėmesį į kalio druskas, nes kai kurios iš jų plačiai naudojamos kaip trąšos. Tai kalio chloridas KCl, kalio nitratas KNO3, kuris taip pat yra azoto trąša.

■ 37. Kaip galėtume paaiškinti faktą, kad kaustinė kalis yra chemiškai aktyvesnis nei kaustinė soda?
38. Kalio gabalas buvo nuleistas į kristalizatorių su vandeniu. Pasibaigus reakcijai, ten buvo dedama šiek tiek cinko baltų želatininių nuosėdų pavidalu. Nuosėdos išnyko, o tirus tirpalą su fenolftaleinu, pastarasis tapo tamsiai raudonas. Kokie cheminiai procesai čia vyko?
Kas 34

Šarminiai metalai yra s-elementai. Išoriniame elektronų sluoksnyje kiekvienas iš jų turi po vieną elektroną (ns1). Pogrupyje didėja atomų spinduliai iš viršaus į apačią, mažėja jonizacijos energija, didėja redukcijos aktyvumas, taip pat galimybė paaukoti valentinius elektronus iš išorinio sluoksnio.

Aptariami metalai yra labai aktyvūs, todėl laisvos būklės gamtoje neaptinkami. Jų galima rasti junginių pavidalu mineraluose (valgomojoje druskoje NaCl, silvinite NaCl∙KCl, Glauberio druskoje NaSO4∙10H2O ir kt.) arba jonų pavidalu jūros vandenyje.

Fizikinės šarminių metalų savybės

Visi šarminiai metalai normaliomis sąlygomis yra sidabriškai baltos kristalinės medžiagos, turinčios didelį šilumos ir elektros laidumą. Jie turi į kūną orientuotą kubinį pakuotę (BCCP). I grupės metalų tankis, virimo ir lydymosi taškai yra palyginti žemi. Pogrupyje iš viršaus į apačią tankis didėja, o lydymosi temperatūra mažėja.

Šarminių metalų paruošimas

Šarminiai metalai dažniausiai gaunami elektrolizuojant išlydytas druskas (dažniausiai chloridus) arba šarmus. Pavyzdžiui, NaCl lydalo elektrolizės metu prie katodo išsiskiria grynas natris, o anode – chloro dujos: 2NaCl(lydymas)=2Na+Cl2.

Cheminės šarminių metalų savybės

Kalbant apie chemines savybes, litis, natris, kalis, rubidis, cezis ir francis yra aktyviausi metalai ir vienas iš galingiausių reduktorių. Reakcijų metu jie lengvai atiduoda elektronus iš išorinio sluoksnio, virsdami teigiamai įkrautais jonais. Junginiuose, kuriuos sudaro šarminiai metalai, vyrauja joninis ryšys.

Kai šarminiai metalai sąveikauja su deguonimi, peroksidai susidaro kaip pagrindinis produktas, o oksidai - kaip šalutinis produktas:

4Na+O2=2Na2O (natrio oksidas).

Su halogenais jie sudaro halogenidus, su siera - sulfidus, su vandenilio hidridus:

2Na+Cl2=2NaCl (natrio chloridas),

2Na + S = Na2S (natrio sulfidas),

2Na+H2=2NaH (natrio hidridas).

Natrio hidridas yra nestabilus junginys. Jis suyra su vandeniu, sudarydamas šarmą ir laisvą vandenilį:

NaH+H2O=NaOH+H2.

Laisvas vandenilis taip pat susidaro, kai patys šarminiai metalai reaguoja su vandeniu:

2Na+2H2O=2NaOH+H2.

Šie metalai taip pat reaguoja su praskiestomis rūgštimis, išstumdami iš jų vandenilį:

2Na+2HCl=2NaCl+H2.

Šarminiai metalai reaguoja su organiniais halogenidais, naudojant Wurtz reakciją.

IA POGRUPĖ. ŠARMINIAI METALAI
LIČIS, NATRIS, KALIS, RUBIDIJAS, CEZIS, PRANCŪZIJA
Šarminių metalų elektroninei struktūrai būdinga tai, kad išoriniame elektronų apvalkale yra vienas elektronas, kuris palyginti silpnai surištas su branduoliu. Kiekvienas šarminis metalas periodinėje lentelėje pradeda naują periodą. Šarminis metalas savo išorinį elektroną gali atiduoti lengviau nei bet kuris kitas šio laikotarpio elementas. Šarminio metalo pjūvis inertinėje aplinkoje turi ryškiai sidabrinį blizgesį. Šarminiai metalai pasižymi mažu tankiu, geru elektriniu laidumu, lydosi santykinai žemoje temperatūroje (2 lentelė).
Dėl didelio aktyvumo šarminiai metalai neegzistuoja gryna forma, o gamtoje randami tik junginių pavidalu (išskyrus francį), pavyzdžiui, su deguonimi (molis ir silikatai) arba su halogenais (natrio chloridu). Chloridai yra žaliavos šarminiams metalams gaminti laisvoje būsenoje. Jūros vandenyje yra šarminių metalų, 3% NaCl ir nedidelis kiekis kitų druskų. Akivaizdu, kad ežeruose ir vidaus jūrose, taip pat požeminiuose druskų telkiniuose ir sūrymuose šarminių metalų halogenidų yra didesnė nei jūros vandenyje. Pavyzdžiui, Didžiojo Druskos ežero (Juta, JAV) vandenyse druskos kiekis yra 13 827,7%, o Negyvojoje jūroje (Izraelis) - iki 31%, priklausomai nuo vandens paviršiaus ploto, kuris skiriasi metų laikas. Galima daryti prielaidą, kad nežymus KCl kiekis jūros vandenyje, lyginant su NaCl, paaiškinamas jūrų augalų K+ jono asimiliacija.
Laisvoje formoje šarminiai metalai gaunami elektrolizės būdu išlydytų druskų, tokių kaip NaCl, CaCl2, CaF2 arba hidroksidai (NaOH), nes nėra aktyvesnio metalo, galinčio išstumti šarminį metalą iš halogenido. Halogenidų elektrolizės metu būtina izoliuoti prie katodo išsiskiriantį metalą, nes tuo pačiu metu anode išsiskiria dujinis halogenas, kuris aktyviai reaguoja su išlaisvintu metalu.
Taip pat žiūrėkite ŠARMŲ GAMYBA
Kadangi šarminių metalų išoriniame sluoksnyje yra tik vienas elektronas, kiekvienas iš jų yra aktyviausias savo periodu, todėl Li yra aktyviausias metalas pirmajame aštuonių elementų periode, atitinkamai Na, antrajame, o K yra aktyviausias metalas trečiajame periode, turintis 18 elementų (pirmasis pereinamasis laikotarpis). Šarminių metalų (IA) pogrupyje gebėjimas paaukoti elektroną didėja iš viršaus į apačią.
Cheminės savybės. Visi šarminiai metalai aktyviai reaguoja su deguonimi, sudarydami oksidus arba peroksidus, kurie skiriasi vienas nuo kito: Li virsta Li2O, o kiti šarminiai metalai M2O2 ir MO2 mišiniu, o Rb ir Cs užsidega. Visi šarminiai metalai susidaro su į vandenilio druskas panašiais hidridais, kurių sudėtis M+H, termiškai stabilūs aukštoje temperatūroje, kurie yra aktyvūs reduktoriai; hidridai suyra su vandeniu, sudarydami šarmus ir vandenilį bei išskiria šilumą, sukeldami dujų užsidegimą, o ličio reakcijos greitis yra didesnis nei Na ir K.
Taip pat žiūrėkite VANDENILIS; DEGUONIS.
Skystame amoniake šarminiai metalai ištirpsta, sudarydami mėlynus tirpalus ir (skirtingai nei reakcija su vandeniu) vėl gali išsiskirti išgarinant amoniaką arba įpilant atitinkamos druskos (pavyzdžiui, NaCl iš jo amoniako tirpalo). Reaguojant su amoniako dujomis, reakcija vyksta panašiai kaip reakcija su vandeniu:

Šarminių metalų amidai pasižymi pagrindinėmis savybėmis, panašiomis į hidroksidus. Dauguma šarminių metalų junginių, išskyrus kai kuriuos ličio junginius, gerai tirpsta vandenyje. Pagal atomų dydį ir krūvio tankį litis yra artimas magniui, todėl šių elementų junginių savybės yra panašios. Tirpumu ir terminiu stabilumu ličio karbonatas panašus į IIA pogrupio elementų magnio ir berilio karbonatus; šie karbonatai suyra santykinai žemoje temperatūroje dėl stipresnių MO ryšių. Ličio druskos geriau tirpsta organiniuose tirpikliuose (alkoholiuose, eteriuose, naftos tirpikliuose) nei kitų šarminių metalų druskos. Litis (kaip ir magnis) tiesiogiai reaguoja su azotu, sudarydamas Li3N (magnis sudaro Mg3N2), o natris ir kiti šarminiai metalai gali sudaryti nitridus tik atšiauriomis sąlygomis. IA pogrupio metalai reaguoja su anglimi, tačiau lengviausia sąveika vyksta su ličiu (akivaizdu, kad jo spindulys yra mažas), o mažiausiai – su ceziu. Ir atvirkščiai, aktyvūs šarminiai metalai tiesiogiai reaguoja su CO, sudarydami karbonilus (pavyzdžiui, K (CO) x) ir mažiau aktyvius Li ir Na tik tam tikromis sąlygomis.
Taikymas.Šarminiai metalai naudojami tiek pramonėje, tiek chemijos laboratorijose, pavyzdžiui, sintezei. Litis naudojamas kietiems lengviesiems lydiniams gaminti, tačiau jie yra trapūs. Gaminant Na4Pb lydinį sunaudojama daug natrio, iš kurio gaunamas tetraetilšvinas Pb(C2H5)4 – benzino degalų antidetonacinė medžiaga. Litis, natris ir kalcis naudojami kaip minkštųjų guolių lydinių komponentai. Vienintelis ir todėl mobilus elektronas išoriniame sluoksnyje daro šarminius metalus puikiais šilumos ir elektros laidininkais. Kalio ir natrio lydiniai, kurie išlieka skysti plačiame temperatūrų diapazone, kai kurių tipų branduoliniuose reaktoriuose naudojami kaip šilumos mainų skystis, o dėl aukštų branduolinio reaktoriaus temperatūrų – garui gaminti. Metalinis natris tiekimo šynų pavidalu naudojamas elektrocheminėje technologijoje didelės galios srovėms perduoti. Ličio hidridas LiH yra patogus vandenilio šaltinis, gaunamas hidridui reaguojant su vandeniu. Ličio aliuminio hidridas LiAlH4 ir ličio hidridas naudojami kaip reduktorius organinėje ir neorganinėje sintezėje. Litis dėl mažo joninio spindulio ir atitinkamai didelio krūvio tankio yra aktyvus reakcijose su vandeniu, todėl ličio junginiai yra labai higroskopiški, o eksploatuojant įrenginius orui džiovinti naudojamas ličio chloridas LiCl. Šarminių metalų hidroksidai yra stiprios bazės, gerai tirpsta vandenyje; jie naudojami šarminei aplinkai sukurti. Natrio hidroksidas, kaip pigiausias šarmas, plačiai naudojamas (vien JAV per metus sunaudojama daugiau nei 2,26 mln. tonų).
Ličio. Lengviausias metalas, turi du stabilius izotopus, kurių atominės masės 6 ir 7; Sunkusis izotopas yra labiau paplitęs, jo kiekis sudaro 92,6% visų ličio atomų. Litį 1817 m. atrado A. Arfvedsonas, o 1855 m. išskyrė R. Bunsenas ir A. Mathiesenas. Jis naudojamas termobranduolinių ginklų (vandenilinių bombų) gamyboje, lydinių kietumui didinti ir farmacijoje. Ličio druskos naudojamos stiklo kietumui ir cheminiam atsparumui didinti, šarminių baterijų technologijoje, deguoniui surišti suvirinimo metu.
Natrio.Žinomas nuo senovės, jį išskyrė H. Davy 1807 m. Tai minkštas metalas, tokie kaip šarmai (natrio hidroksidas NaOH), kepimo soda (natrio bikarbonatas NaHCO3) ir soda (natrio karbonatas Na2CO3). Metalas taip pat naudojamas garų pavidalu silpnose dujų išlydžio lempose, skirtose gatvių apšvietimui.
Kalis.Žinomas nuo seno, jį išskyrė ir H. Davy 1807 m. Gerai žinomos kalio druskos: kalio nitratas (kalio nitratas KNO3), kalis (kalio karbonatas K2CO3), kaustinis kalis (kalio hidroksidas KOH) ir kt. Kalio metalas taip pat randa įvairių panaudojimo būdų šilumos perdavimo lydinių technologijose.
Rubidis spektroskopijos būdu atrado R. Bunsenas 1861 m.; yra 27,85% radioaktyvaus rubidžio Rb-87. Rubidis, kaip ir kiti IA pogrupio metalai, yra chemiškai labai reaktyvus ir turi būti laikomas po aliejaus arba žibalo sluoksniu, kad būtų išvengta oksidacijos atmosferos deguonimi. Rubidis naudojamas įvairiai, įskaitant saulės elementų technologiją, radiovakuuminius įrenginius ir vaistus.
Cezis. Cezio junginiai yra plačiai paplitę gamtoje, dažniausiai nedideliais kiekiais kartu su kitų šarminių metalų junginiais. Mineraliniame pollucito silikate yra 34% cezio oksido Cs2O. Elementą 1860 m. atrado R. Bunsenas, naudodamas spektroskopiją. Pagrindinis cezio panaudojimas yra saulės elementų ir elektroninių vamzdžių gamyba, vienas iš radioaktyviųjų cezio izotopų Cs-137, naudojamas spindulinės terapijos ir moksliniuose tyrimuose.
frankas. Paskutinis šarminių metalų šeimos narys, francis, yra toks radioaktyvus, kad jo žemės plutoje nerandama tik nedideliais kiekiais. Informacija apie frankį ir jo junginius pagrįsta nežymaus jo kiekio, dirbtinai gauto (didelės energijos greitintuve) aktinio-227 skilimo metu, tyrimu. Ilgiausiai gyvuojantis izotopas 22387Fr suyra per 21 minutę į 22388Ra ir b daleles. Apytiksliais skaičiavimais, francio metalinis spindulys yra 2,7. Francis turi daugumą kitiems šarminiams metalams būdingų savybių ir pasižymi dideliu elektronų donorystės aktyvumu. Sudaro tirpias druskas ir hidroksidą. Visuose junginiuose francis pasižymi I oksidacijos laipsniu.

• -: ličio Li, natrio Na, kalio K, rubidžio Rb, cezio Cs, francio Fr. Shch., be Cs, turi sidabrinį metalą. blizga, Cs - aukso geltonumo spalva...

  Chemijos enciklopedija

• - chemija. I grupės elementai periodiškai Mendelejevo sistema: litis, natris, kalis, rubidis, cezis, francis. Vardas siejamas su gebėjimu sudaryti stiprias bazes – šarmus, žinomus nuo seno...

  Didysis enciklopedinis politechnikos žodynas

• - grupė, apimanti Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Taip pat žiūrėkite: - Metalai - gryni metalai - ypač gryni metalai - sunkieji metalai - ugniai atsparūs metalai - reti metalai - metalų pėdsakai - radioaktyvieji metalai...
• - cheminiai elementai Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Jie taip pavadinti, nes jų hidroksidai yra stipriausi šarmai. Chemiškai šarminiai metalai yra patys aktyviausi metalai...

  Enciklopedinis metalurgijos žodynas

• - Šarminiai metalai - Pirmosios periodinės lentelės grupės metalai, būtent: litis, natris, kalis, rubidis, cezis ir francis. Jie sudaro griežtai šarminius hidroksidus, todėl jų pavadinimas...

  Metalurgijos terminų žodynas

• - IA POGRUPĖ. LIČIS, NATRIS, KALIS, RUBIDIMAS, CEZIS, PRANCŪZIJA Šarminių metalų elektroninei struktūrai būdingas vienas elektronas, palyginti silpnai surištas su branduoliu, išoriniame elektronų apvalkale...

  Collier enciklopedija

• - M.v., turintis šarminę aplinkos reakciją...

  Didelis medicinos žodynas

• - geocheminis facija, identifikuojama pagal padidėjusias vidutines pH vertes dumblo. Būdinga dideliems jūrų ir vandenynų dugno plotams, daugybei ežerų ir kai kurių lagūnų; galima vadinti kalkingu...

  Geologijos enciklopedija

• - - magminės kalvės. uolienos, kuriose yra feldspatoidų ir šarminių tamsios spalvos silikatų – šarminių piroksenų ir šarminių amfibolų...

  Geologijos enciklopedija

• – Semirečensko sritis, Vernenskio rajonas, Alatau kalnuose, 33 a. iš str. Targanas. Tarpeklis toks gilus, kad dienos šviesa trunka vos kelias valandas. Spyruoklės buvo apdorotos, o kirgizai jas naudoja...
• - arba šarminių ir šarminių žemių metalai...

  Enciklopedinis Brockhauso ir Eufrono žodynas

• - magminės uolienos, kuriose gana daug šarminių metalų - natrio ir kalio...
• - cheminiai elementai ch. D.I. Mendelejevo periodinės elementų sistemos I grupės pogrupiai: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Pavadinimas kilęs iš šarminių metalų hidroksidų, vadinamų šarminiais šarmais...

  Didžioji sovietinė enciklopedija

• - METALAI: litis Li, natris Na, kalis K, rubidis Rb, cezis Cs, francis Fr. Minkšti metalai, lengvai pjaustomi, Rb, Cs ir Fr normaliomis sąlygomis yra beveik panašūs į pastą...

  Šiuolaikinė enciklopedija

• - ŠARMINĖS uolienos – magminės uolienos, kuriose yra daug šarminių metalų. Pagrindiniai uolienas formuojantys mineralai: lauko špatai, lauko špatai, šarminiai amfibolai, piroksenas...
• - cheminiai elementai Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Pavadinimas kilęs iš šarmų – šarminių metalų hidroksidų...

  Didelis enciklopedinis žodynas

„ŠARMŲ METALAI“ knygose

Broliai metalai

autorius Terletskis Efimas Davidovičius

Broliai metalai

Iš knygos Metalai, kurie visada su tavimi autorius Terletskis Efimas Davidovičius

Broliai metalai Natris ir kalis gali būti vadinami jei ne dvigubais metalais, tai tikrai broliais metalais. Abu jie priklauso šarminiams metalams, abu turi nelyginius skaičius, užima gretimas ląsteles periodinėje lentelėje, nors ir skirtingais laikotarpiais; ir ta viena

Taurieji metalai

Iš knygos Baldų ir antikvarinių daiktų taisymas ir restauravimas autorius Chorevas Valerijus Nikolajevičius

Taurieji metalai Taigi, senove į mūsų rankas patenka trys gerai žinomos metalų ir lydinių kategorijos: juodieji, spalvotieji ir taurieji. Pastarieji taip pat priklauso spalvotiems žmonėms, tačiau jie pagrįstai išskiriami kaip ypatinga grupė. Čia viskas aišku – nei aukso, nei sidabro, nei

Metalai

Iš knygos Ajurveda pradedantiesiems. Seniausias savęs gydymo ir ilgaamžiškumo mokslas pateikė Lad Vasant

Metalai Be vaistinių augalų naudojimo Ajurvedoje naudojamos gydomosios metalų, papuošalų ir akmenų savybės. Ajurvedos mokymai sako, kad viskas, kas egzistuoja gamtoje, yra apdovanota Visuotinės sąmonės energija. Visos materijos formos yra tiesiog išorinės

Metalai

Iš knygos Ajurveda ir joga moterims Varma Džuljeta

Metalai Visi be išimties metalai turi gydomųjų galių. Svarbiausia teisingai naudoti šią galią. Susilietus su oda, jie skleidžia elektromagnetines bangas. Šios bangos veikia ne tik odą, bet ir visus kūno organus bei audinius. Bet tu turi būti

Įkraunamos šarminės baterijos

Iš knygos Buvęs miesto gyventojas kaime. Geriausi receptai gyventi kaime autorius Andrejus Kaškarovas

Įkraunamos šarminės baterijos Įkraunamos šarminės baterijos (nepainiokite su baterijomis, kurios senesniuose leidiniuose buvo vadinamos „nikelio-kadmio šarminėmis baterijomis“ iki 1990 m.) turi didelę vidinę varžą net kambario temperatūroje.

TSB

Šarminiai metalai

Iš autoriaus knygos Didžioji sovietinė enciklopedija (SHCHE). TSB

KODĖL ŠARMINIS VANDENS MUMS ŽENKINGAS?

Iš knygos Kaip pratęsti trumpalaikį gyvenimą autorius Druzjakas Nikolajus Grigorjevičius

KODĖL ŠARMINIS VANDUO MUMS ŽENKINGAS Šiame skyriuje buvo kalbama ir apie ypatingą kvėpavimo centro jautrumą bikarbonato jonui (HCO3-) – į kraują patekus natrio bikarbonatui, kuris disocijuoja į Na+ ir HCO3 jonus, padažnėja kvėpavimas. Pastaroji atsiranda

ŠARMŲ MINERALAS

Iš knygos Šokiruojanti tiesa apie vandenį ir druską pateikė Bragg Patricia

ŠARMINIAI MINERALAS Žmogaus organizme yra natūralių toksinų ir nuodų šalintojų, susikaupusių atliekų produktuose. Tokie likvidatoriai yra tikrieji mūsų kūno gydytojai, kurie taip pat yra labai svarbūs organizmui

Metalai

Iš inkų knygos. Gyvenimas Kultūra. Religija pateikė Boden Louis

Metalai Ikikolumbo eroje žinomi metalai yra auksas, sidabras, varis, švinas, platina ir alavas. Indėnai geležies nežinojo. Dėl to kyla tam tikrų abejonių, tačiau naujausias atradimas patvirtino šį faktą. Netrukus aukšti pareigūnai iš Atahualpos palydos

Metalai

Iš knygos Filtrai vandens valymui autorius Khokhryakova Elena Anatolyevna

Metalai Paprastoji geležis Geležis yra vienas iš labiausiai paplitusių elementų gamtoje. Jo kiekis žemės plutoje yra apie 4,7 % masės, todėl geležis, jos atsiradimo gamtoje požiūriu, natūraliame vandenyje paprastai vadinama makroelementu

Šarminiai metalai yra bendras cheminių elementų periodinės lentelės 1 grupės elementų pavadinimas. Jo sudėtis yra: litis (Li), natris (Na), kalis (K), rubidis (Rb), cezis (Cs), francis (Fr) ir hipotetinis elementas - ununennium (Uue). Grupės pavadinimas kilęs iš tirpių natrio ir kalio hidroksidų, kurie turi šarminę reakciją ir skonį, pavadinimo. Panagrinėkime bendruosius elementų atomų sandaros ypatumus, savybes, paprastų medžiagų paruošimą ir naudojimą.

Pasenusi ir nauja grupių numeracija

Pagal pasenusią numeravimo sistemą kairiausią vertikalią periodinės lentelės stulpelį užimantys šarminiai metalai priklauso I-A grupei. 1989 m. Tarptautinė chemijos sąjunga (IUPAC) kaip pagrindinę pasiūlė kitą variantą (ilgą laikotarpį). Šarminiai metalai pagal naują klasifikaciją ir nuolatinę numeraciją priklauso 1 grupei. Šį kompleksą atidaro 2-ojo periodo atstovas – litis, o užbaigia 7-ojo periodo radioaktyvusis elementas – francis. Visi 1 grupės metalai savo atomų išoriniame apvalkale turi vieną s-elektroną, kurio jie lengvai atsisako (atkuria).

Šarminių metalų atomų sandara

1 grupės elementams būdingas antras energijos lygis, pakartojantis ankstesnių inertinių dujų struktūrą. Ličio priešpaskutiniame sluoksnyje yra 2 elektronai, o likusiame - 8 elektronai. Vykstant cheminėms reakcijoms, atomai lengvai atsisako išorinio s-elektrono, įgydami energetiškai palankią tauriųjų dujų konfigūraciją. 1 grupės elementai turi mažą jonizacijos energiją ir elektronegatyvumą (EO). Jie lengvai formuoja vieno krūvio teigiamus jonus. Pereinant nuo ličio prie francio, didėja protonų ir elektronų skaičius bei atomo spindulys. Rubidis, cezis ir francis savo išorinį elektroną atiduoda lengviau nei elementai, esantys prieš juos grupėje. Vadinasi, grupėje iš viršaus į apačią didėja regeneracinis pajėgumas.

Lengvas šarminių metalų oksidavimas lemia tai, kad 1 grupės elementai gamtoje egzistuoja vienkartinio krūvio katijonų junginių pavidalu. Natrio kiekis žemės plutoje yra 2,0%, kalio - 1,1%. Kiti elementai randami nedideliais kiekiais, pavyzdžiui, franko atsargos - 340 g natrio chlorido ištirpsta jūros vandenyje, sūryme ir žiotyse, susidaro akmens ar valgomosios druskos nuosėdos. Kartu su halitu atsiranda silvinito NaCl. KCl ir silvitas KCl. Lauko špatą sudaro kalio aliumosilikatas K2. Natrio karbonatas yra ištirpęs daugelio ežerų vandenyje, o elemento sulfato atsargos yra sutelktos Kaspijos jūros (Kara-Bogaz-Gol) vandenyse. Čilėje yra natrio nitrato nuosėdų (Čilės salietros). Gamtoje esančių ličio junginių yra ribotas skaičius. Rubidis ir cezis randami kaip priemaišos 1 grupės elementų junginiuose, o francis – urano rūdose.

Šarminių metalų atradimo seka

Britų chemikas ir fizikas G. Davy 1807 metais atliko šarminių lydalų elektrolizę, pirmą kartą gaudamas laisvą natrį ir kalį. 1817 metais švedų mokslininkas Johannas Arfvedsonas mineraluose atrado elementą ličio, o 1825 metais G. Davy išskyrė gryną metalą. Pirmą kartą rubidį 1861 m. atrado R. Bunsenas ir G. Kirchhoffas. Vokiečių mokslininkai išanalizavo aliuminio silikatų sudėtį ir gavo raudoną liniją spektre, atitinkančiame naują elementą. 1939 metais Paryžiaus radioaktyvumo instituto darbuotoja Margarita Pere nustatė francio izotopo egzistavimą. Elementą ji pavadino savo tėvynės garbei. Ununennium (eka-francium) yra laikinasis naujo tipo atomo, kurio atominis numeris 119, pavadinimas. Cheminis simbolis Uue naudojamas laikinai. Nuo 1985 m. mokslininkai bandė susintetinti naują elementą, kuris bus pirmasis 8-ajame periode, septintasis 1-oje grupėje.

Fizikinės šarminių metalų savybės

Beveik visi šarminiai metalai turi sidabriškai baltą spalvą ir metalinį blizgesį ką tik nupjauti (cezis turi aukso geltonumo spalvą). Ore blizgesys blėsta ir ant ličio atsiranda pilka plėvelė, kuri pasidaro žalsvai juoda. Šis metalas turi didžiausią kietumą tarp savo grupės kaimynų, tačiau yra prastesnis už talką, minkštiausią mineralą pagal Moso skalę. Natris ir kalis yra lengvai lankstomi ir gali būti supjaustyti. Rubidis, cezis ir francis gryna forma yra į tešlą panaši masė. Šarminių metalų lydymasis vyksta palyginti žemoje temperatūroje. Ličio atveju jis pasiekia 180,54 °C. Natris lydosi 97,86 °C temperatūroje, kalis - 63,51 °C, rubidis - 39,32 °C, cezis - 28,44 °C temperatūroje. Šarminių metalų tankis yra mažesnis nei su jais susijusių medžiagų. Litis plūduriuoja žibale, pakyla į vandens paviršių, jame taip pat plūduriuoja kalis ir natris.

Kristalinė būsena

Šarminių metalų kristalizacija vyksta kubinėje sistemoje (centruota į kūną). Jo sudėtyje esantys atomai turi laidumo juostą, iki kurios laisvųjų lygių gali judėti elektronai. Būtent šios aktyvios dalelės atlieka specialią cheminę jungtį – metalinį. Bendra energijos lygių struktūra ir kristalinių gardelių prigimtis paaiškina 1 grupės elementų panašumą. Pereinant nuo ličio prie cezio, elementų atomų masės didėja, o tai lemia natūralų tankio padidėjimą, taip pat kitų savybių pasikeitimą.

Cheminės šarminių metalų savybės

Vienintelis išorinis elektronas šarminių metalų atomuose yra silpnai traukiamas į branduolį, todėl jiems būdinga maža jonizacijos energija ir neigiamas arba artimas nuliui elektronų afinitetas. 1 grupės elementai, turintys redukcinį aktyvumą, praktiškai nepajėgūs oksiduotis. Grupėje iš viršaus į apačią padidėja aktyvumas cheminėse reakcijose:

Šarminių metalų paruošimas ir naudojimas

1 grupei priklausantys metalai gaminami pramoniniu būdu elektrolizės būdu jų halogenidų ir kitų natūralių junginių lydiniams. Skaidant elektros srove, teigiami jonai ant katodo įgyja elektronus ir redukuojami į laisvą metalą. Prie priešingo elektrodo anijonas oksiduojamas.

Elektrolizės metu prie anodo lydosi hidroksidas, oksiduojasi OH - dalelės, išsiskiria deguonis ir gaunamas vanduo. Kitas metodas apima šarminių metalų terminį redukavimą iš išlydytų druskų su kalciu. Praktinės reikšmės turi paprastos 1 grupės elementų medžiagos ir junginiai. Litis naudojamas kaip branduolinės energijos žaliava ir naudojamas raketų technologijoje. Metalurgijoje jis naudojamas vandenilio, azoto, deguonies ir sieros likučiui pašalinti. Hidroksidas naudojamas elektrolitui papildyti šarminėse baterijose.

Natris yra būtinas branduolinei energijai, metalurgijai ir organinei sintezei. Cezis ir rubidis naudojami saulės elementų gamyboje. Plačiai naudojami hidroksidai ir druskos, ypač šarminių metalų chloridai, nitratai, sulfatai ir karbonatai. Katijonai turi biologinį aktyvumą, natrio ir kalio jonai yra ypač svarbūs žmogaus organizmui.