Alkali metaller bölüm 1. Alkali metallerin karakteristik kimyasal özellikleri

ALKALİ METALLER
ALT GRUP IA. ALKALİ METALLER
LİTYUM, SODYUM, POTASYUM, RUBİDYUM, SEZYUM, FRANSA
Alkali metallerin elektronik yapısı, dış yüzeydeki varlığı ile karakterize edilir. elektron kabuğuçekirdeğe nispeten zayıf bir şekilde bağlanan bir elektron. Her alkali metal şununla başlar: yeni dönem V periyodik tablo. Alkali metal, bu periyodun diğer elementlerinden daha kolay bir şekilde dış elektronunu bırakabilmektedir. İnert bir ortamda bir alkali metalin kesilmesi parlak gümüşi bir parlaklığa sahiptir. Alkali metaller Düşük yoğunluk, iyi elektrik iletkenliği ve nispeten düşük sıcaklıklarda erime ile karakterize edilirler (Tablo 2).
Sayesinde yüksek aktivite alkali metaller saf formda mevcut değildir, ancak doğada yalnızca bileşikler formunda (fransiyum hariç), örneğin oksijenle (killer ve silikatlar) veya halojenlerle (sodyum klorür) bulunur. Klorürler, alkali metallerin serbest halde üretimi için hammaddelerdir. Deniz suyu ALKALİ METALLER %3 NaCl ve eser miktarda diğer tuzları içerir. Göller ve iç denizlerin yanı sıra yer altı tuz yatakları ve tuzlu suların, deniz suyundan daha yüksek konsantrasyonlarda alkali metal halojenürler içerdiği açıktır. Örneğin, Büyük Tuz Gölü'nün (Utah, ABD) sularındaki tuz içeriği %13.827,7'dir ve Ölü Deniz'de (İsrail) su yüzeyinin alanına bağlı olarak %31'e kadar değişir ve bu oran bölgeye göre değişir. yılın zamanı. Deniz suyundaki KCl içeriğinin NaCl'ye kıyasla önemsiz olmasının, K+ iyonunun deniz bitkileri tarafından asimilasyonuyla açıklandığı varsayılabilir.
Serbest formda alkali metaller, NaCl, CaCl2, CaF2 gibi erimiş tuzların veya hidroksitlerin (NaOH) elektrolizi ile elde edilir, çünkü artık alkali metali halojenürden çıkarabilecek aktif metal yoktur. Halojenürlerin elektrolizi sırasında, katotta salınan metalin izole edilmesi gerekir, çünkü aynı zamanda anotta salınan metalle aktif olarak reaksiyona giren gaz halinde bir halojen salınır.
Ayrıca bkz. ALKALİ ÜRETİMİ
Alkali metallerin dış katmanlarında yalnızca bir elektron bulunduğundan her biri kendi periyodunda en aktif olanıdır, dolayısıyla Li en fazla olanıdır. aktif metal sekiz elementin birinci periyodunda, ikincisinde Na, ikincisinde ise K, 18 element içeren üçüncü periyodun en aktif metalidir (birinci geçiş periyodu).
Alkali metal (IA) alt grubunda elektron verme yeteneği yukarıdan aşağıya doğru artar. Kimyasal özellikler.
Tüm alkali metaller oksijenle aktif olarak reaksiyona girerek oksitler veya peroksitler oluşturur, bu da birbirlerinden farklıdır: Li, Li2O'ya dönüşür ve diğer alkali metaller M2O2 ve MO2 karışımına dönüşür ve Rb ve Cs tutuşur. Tüm alkali metaller, aktif indirgeyici maddeler olan, yüksek sıcaklıklarda termal olarak stabil olan M+H bileşimindeki hidrojen tuzu benzeri hidritlerle oluşur; Hidridler su ile ayrışarak alkaliler ve hidrojen oluşturur ve ısı açığa çıkararak gazın tutuşmasına neden olur ve lityum için bu reaksiyonun hızı Na ve K'ya göre daha yüksektir.
Ayrıca bakınız HİDROJEN; OKSİJEN. Sıvı amonyakta, alkali metaller mavi çözeltiler oluşturarak çözünür ve (su ile reaksiyondan farklı olarak), amonyağın buharlaştırılmasıyla veya uygun bir tuzun (örneğin, NaCl'den) eklenmesiyle tekrar serbest bırakılabilir. amonyak çözeltisi

). Amonyak gazı ile reaksiyona girdiğinde reaksiyon, su ile reaksiyona benzer şekilde ilerler: Alkali metal amidler, hidroksitlere benzer temel özellikler sergiler. Bazı lityum bileşikleri hariç çoğu alkali metal bileşiği suda oldukça çözünür. İle atom boyutları
ve lityumun yük yoğunluğu magnezyuma yakındır, dolayısıyla bu elementlerin bileşiklerinin özellikleri benzerdir. Çözünürlük ve termal stabilite açısından lityum karbonat, alt grup IIA elementlerinin magnezyum ve berilyum karbonatlarına benzer; bu karbonatlar, daha güçlü MO bağları nedeniyle nispeten düşük sıcaklıklarda ayrışır. Lityum tuzları organik çözücülerde (alkoller, eterler, petrol çözücüleri) diğer alkali metallerin tuzlarına göre daha fazla çözünür. Lityum (magnezyum gibi) nitrojenle doğrudan reaksiyona girerek Li3N'yi (magnezyum Mg3N2'yi oluşturur) oluştururken, sodyum ve diğer alkali metaller yalnızca zorlu koşullar altında nitrürler oluşturabilir. Alt grup IA'nın metalleri karbonla reaksiyona girer, ancak etkileşim en kolay lityum ile (tabii ki küçük yarıçapı nedeniyle) ve en az kolaylıkla sezyum ile gerçekleşir. Tersine, aktif alkali metaller CO ile doğrudan reaksiyona girerek karboniller (örneğin K(CO)x) ve daha az aktif Li ve Na'yı yalnızca belirli koşullar altında oluşturur. Başvuru. Alkali metaller hem sanayide hem de sanayide kullanılmaktadır. kimya laboratuvarları sert akciğerler ancak kırılgan olan alaşımlar. Büyük miktarlar Benzin yakıtı için vuruntu önleyici bir madde olan tetraetil kurşun Pb(C2H5)4'ün elde edildiği Na4Pb alaşımını üretmek için sodyum tüketilir. Yumuşak yataklı alaşımların bileşenleri olarak lityum, sodyum ve kalsiyum kullanılır. Dış katmandaki tek ve dolayısıyla hareketli elektron, alkali metalleri mükemmel ısı ve elektrik iletkenleri haline getirir. Geniş bir sıcaklık aralığında sıvı halini koruyan potasyum ve sodyum alaşımları, bazı nükleer reaktör türlerinde ısı değişim sıvısı olarak kullanılır. yüksek sıcaklıklar V nükleer reaktör buhar üretmek için kullanılır. Besleme baraları formundaki metalik sodyum, elektrokimyasal teknolojide yüksek güç akımlarını iletmek için kullanılır. Lityum hidrit LiH, hidrit suyla reaksiyona girdiğinde açığa çıkan uygun bir hidrojen kaynağıdır. Lityum alüminyum hidrit LiAlH4 ve lityum hidrit, organik ve organik olmayan maddelerde indirgeyici ajanlar olarak kullanılır. organik sentez. Küçük sayesinde iyon yarıçapı ve buna göre, lityumun yüksek yük yoğunluğu su ile reaksiyonlarda aktiftir, bu nedenle lityum bileşikleri oldukça higroskopiktir ve cihazları çalıştırırken havayı kurutmak için lityum klorür LiCl kullanılır. Alkali metal hidroksitler güçlü nedenler suda oldukça çözünür; alkali bir ortam yaratmak için kullanılırlar. En ucuz alkali olan sodyum hidroksit yaygın olarak kullanılmaktadır (yalnızca ABD'de yılda 2,26 milyon tondan fazla tüketilmektedir).
Lityum. En hafif metal iki tanedir kararlı izotop atom kütlesi 6 ve 7 olan; Ağır izotop daha yaygındır, içeriği tüm lityum atomlarının %92,6'sıdır. Lityum, 1817 yılında A. Arfvedson tarafından keşfedilmiş ve 1855 yılında R. Bunsen ve A. Mathiesen tarafından izole edilmiştir. Üretimde kullanılmaktadır. termonükleer silahlar (hidrojen bombası), alaşımların ve farmasötiklerin sertliğini arttırmak için. Alkali teknolojide camın sertliğini ve kimyasal direncini arttırmak için lityum tuzları kullanılır. piller Kaynak sırasında oksijeni bağlamak için.
Sodyum. Antik çağlardan beri bilinen bu bitki, 1807 yılında H. Davy tarafından tanımlanmıştır. yumuşak metal alkali (sodyum hidroksit NaOH), kabartma tozu (sodyum bikarbonat NaHCO3) ve soda külü (sodyum karbonat Na2CO3) gibi bileşikleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Metal ayrıca sokak aydınlatmasında kullanılan loş gaz deşarjlı lambalarda buhar halinde de kullanılır.
Potasyum. Antik çağlardan beri bilinen bu element, 1807'de H. Davy tarafından da izole edilmiştir. Potasyum tuzları iyi bilinmektedir: potasyum nitrat (potasyum nitrat KNO3), potas (potasyum karbonat K2CO3), kostik potasyum (potasyum hidroksit KOH), vb. Potasyum metali ayrıca bulundu çeşitli uygulamalarısı transfer alaşımları teknolojisinde.
Rubidyum 1861 yılında R. Bunsen tarafından spektroskopiyle keşfedilmiştir; %27,85 radyoaktif rubidyum Rb-87 içerir. Rubidyum, alt grup IA'nın diğer metalleri gibi, kimyasal olarak oldukça reaktiftir ve atmosferik oksijen tarafından oksidasyonu önlemek için bir yağ veya kerosen tabakası altında saklanmalıdır. Rubidyumun güneş pili teknolojisi, radyovakum cihazları ve farmasötikler dahil olmak üzere çeşitli kullanımları vardır.
Sezyum. Sezyum bileşikleri doğada yaygın olarak bulunur ve genellikle diğer alkali metallerin bileşikleriyle birlikte küçük miktarlarda bulunur. Mineral pollusite silikat %34 sezyum oksit Cs2O içerir. Element, 1860 yılında R. Bunsen tarafından spektroskopi kullanılarak keşfedilmiştir. Sezyumun ana kullanımı, güneş pilleri ve elektron tüplerinin üretimidir. radyoaktif izotoplar Sezyum Cs-137 radyasyon terapisinde ve bilimsel araştırmalarda kullanılır.
Frank. Alkali metal ailesinin son üyesi olan francium o kadar radyoaktiftir ki, yer kabuğunda eser miktardan fazla bulunmaz. Fransiyum ve bileşikleri hakkındaki bilgiler, aktinyum-227'nin bozunması sırasında yapay olarak (yüksek enerjili bir hızlandırıcıda) elde edilen önemsiz bir miktarının incelenmesine dayanmaktadır. En uzun ömürlü izotop 22387Fr, 21 dakika içinde 22388Ra ve b parçacıklarına bozunur. Buna göre yaklaşık tahmin Fransiyumun metalik yarıçapı 2,7'dir. Fransiyum, diğer alkali metallerin karakteristik özelliklerinin çoğuna sahiptir ve yüksek elektron verme aktivitesi ile karakterize edilir. Çözünebilir tuzlar ve hidroksit oluşturur. Tüm bileşiklerde francium, oksidasyon durumu I'i sergiler.

Collier'in Ansiklopedisi. - Açık Toplum. 2000 .

ALKALİ METALLER

İçinde olmakdoğa

Na-%2,64 (kütle olarak), K-%2,5 (kütle olarak), Li, Rb, Cs - çok daha az, Fr - yapay olarak elde edilen element

Li

Li 2 O Al 2 O 3 4SiO 2 – spodümen

Hayır

NaCl – sofra tuzu (kaya tuzu), halit

Na 2 SO 4 10H 2 O – Glauber tuzu (mirabilit)

NaNO 3 – Şili güherçilesi

Na 3 AlF 6 - kriyolit
Na 2 B 4 O 7 10H 2 O - boraks

k

KCl NaCl – silvinit

KCl MgCl 2 6H 2 O – karnalit

K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2 – feldispat (ortoklaz)

Alkali metallerin özellikleri

Atom numarası arttıkça atom yarıçapı artar, verme yeteneği artar. değerlik elektronları artar ve kurtarma etkinliği artar:

Fiziksel özellikler

Düşük erime noktaları, düşük yoğunluklar, yumuşak, bıçakla kesilmiş.

Kimyasal özellikler

Tipik metaller, çok güçlü indirgeyici maddeler. Bileşikler +1'lik tek bir oksidasyon durumu sergiler. Rejeneratif kapasite büyümeyle birlikte artar atom kütlesi. Tüm bileşikler doğası gereği iyoniktir ve hemen hepsi suda çözünür. Hidroksit R-OH alkalidir ve metalin atom kütlesi arttıkça mukavemetleri artar.

Orta derecede ısıtma ile havada yanıcıdır. Hidrojenle tuz benzeri hidritler oluştururlar. Yanma ürünleri çoğunlukla peroksitlerdir.

Li–Na–K–Rb–Cs serisinde indirgeme gücü artar

1. Suyla aktif olarak etkileşime geçin:

2Li + 2H20 → 2LiOH + H2

2. Asitlerle reaksiyon:

2Na + 2HCl → 2NaCl + H2

3. Oksijen ile reaksiyon:

4Li + O 2 → 2Li 2 O(lityum oksit)

2Na + O2 → Na202 (sodyum peroksit)

K + O 2 → KO 2 (potasyum süperoksit)

Alkali metaller havada anında oksitlenir. Bu nedenle organik çözücülerden (gazyağı vb.) oluşan bir tabaka altında depolanırlar.

4. Diğer metal olmayanlarla reaksiyonlarda ikili bileşikler oluşur:

2Li + Cl 2 → 2LiCl (halojenürler)

2Na + S → Na 2 S (sülfürler)

2Na + H 2 → 2NaH (hidrürler)

6Li + N 2 → 2Li 3 N (nitrürler)

2Li + 2C → Li 2 C2 (karbürler)

5. Alkali metal katyonlarına kalitatif reaksiyon - alevin aşağıdaki renklerde renklendirilmesi:

Li+ – karmin kırmızısı

Na+ – sarı

K + , Rb + ve Cs + – mor

Fiş

Çünkü Alkali metaller en güçlü indirgeyici maddelerdir; yalnızca erimiş tuzların elektrolizi ile bileşiklerden indirgenebilirler:
2NaCl=2Na+Cl2

Alkali metallerin uygulanması

Lityum - taşıyan alaşımlar, katalizör

Sodyum - gaz deşarj lambaları, nükleer reaktörlerde soğutucu

Rubidyum - araştırma çalışması

Sezyum – fotoseller

Alkali metallerin oksitleri, peroksitleri ve süperoksitleri

Fiş

Metalin oksidasyonu yalnızca lityum oksit üretir

4Li + Ö2 → 2Li2O

(diğer durumlarda peroksitler veya süperoksitler elde edilir).

Tüm oksitler (Li2O hariç), bir peroksit (veya süperoksit) karışımının fazla metal ile ısıtılmasıyla elde edilir:

Na202 + 2Na → 2Na20

KO 2 + 3K → 2K 2 O

Alkali metaller - ortak ad grup 1'in elemanları periyodik tablo kimyasal elementler. Bileşimi şöyledir: lityum (Li), sodyum (Na), potasyum (K), rubidyum (Rb), sezyum (Cs), fransiyum (Fr) ve varsayımsal bir element olan ununenniyum (Uue). Grubun adı alkali reaksiyona ve tada sahip olan çözünebilir sodyum ve potasyum hidroksitlerin adından gelmektedir. düşünelim ortak özellikler Elementlerin atomlarının yapısı, özellikleri, hazırlanışı ve uygulanması basit maddeler.

Eski ve yeni grup numaralandırması

Eski numaralandırma sistemine göre periyodik tablonun en soldaki dikey sütununu kaplayan alkali metaller şu şekilde sınıflandırılır: I-A grubu. 1989'da Uluslararası Kimya Birliği (IUPAC) ana seçenek olarak farklı bir seçenek (uzun vadeli) önerdi. Alkali metaller yeni sınıflandırma ve sürekli numaralandırma grup 1'e karşılık gelir. Bu kompleks, 2. dönemin bir temsilcisi olan lityum tarafından açılır ve 7. dönemin radyoaktif elementi olan francium tarafından tamamlanır. Grup 1'in tüm metalleri, atomlarının dış kabuğunda kolayca vazgeçebilecekleri (geri kazanabilecekleri) bir s-elektronu içerir.

Alkali metal atomlarının yapısı

Grup 1'in elemanları, önceki inert gazın yapısını tekrarlayan ikinci bir enerji seviyesinin varlığı ile karakterize edilir. Lityumun sondan bir önceki katmanda 2 elektronu, geri kalanında ise 8 elektronu vardır. İÇİNDE kimyasal reaksiyonlar Atomlar kolayca dış elektronlarından vazgeçerek enerji açısından uygun bir konfigürasyon elde ederler. asil gaz. Grup 1 elementleri düşük iyonlaşma enerjisine ve elektronegatifliğe (EO) sahiptir. Kolayca tek yüklü pozitif iyonlar oluştururlar. Lityumdan fransiyuma geçerken proton ve elektron sayısı ve atomun yarıçapı artar. Rubidyum, sezyum ve fransiyum dış elektronlarını gruptaki kendilerinden önceki elementlere göre daha kolay verirler. Sonuç olarak grupta yukarıdan aşağıya doğru yenilenme kapasitesi artar.

Alkali metallerin kolay oksidasyonu, grup 1'in elemanlarının doğada tek yüklü katyonlarının bileşikleri şeklinde bulunmasına yol açar. Yer kabuğundaki sodyum içeriği% 2,0, potasyum -% 1,1'dir. Diğer elementler küçük miktarlarda bulunur, örneğin fransiyum rezervleri - 340 g. Sodyum klorür deniz suyunda, tuzlu göllerin ve haliçlerin tuzlu suyunda çözünür ve kaya veya sofra tuzu birikintileri oluşturur. Halitin yanı sıra silvinit NaCl de oluşur. KCl ve silvit KCl. Feldspat potasyum alüminosilikat K2'den oluşur. Sodyum karbonat çok sayıda gölün suyunda çözülür ve elementin sülfat rezervleri Hazar Denizi sularında (Kara-Boğaz-Gol) yoğunlaşır. Şili'de (Şili güherçilesi) sodyum nitrat yatakları vardır. Sınırlı sayıda doğal olarak oluşan lityum bileşikleri vardır. Rubidyum ve sezyum, grup 1 elementlerinin bileşiklerinde yabancı maddeler olarak bulunur ve fransiyum, uranyum cevherlerinde bulunur.

Alkali metallerin keşif sırası

İngiliz kimyager ve fizikçi G. Davy, 1807 yılında alkali eriyiklerinin elektrolizini gerçekleştirerek ilk kez serbest formda sodyum ve potasyum elde etti. 1817'de İsveç bilim adamı Johann Arfvedson minerallerde lityum elementini keşfetti ve 1825'te G. Davy saf metali izole etti. Rubidyum ilk kez 1861'de R. Bunsen ve G. Kirchhoff tarafından keşfedildi. Alman araştırmacılar alüminosilikatların bileşimini analiz etti ve spektrumda yeni elemente karşılık gelen kırmızı bir çizgi elde etti. 1939'da Paris Radyoaktivite Enstitüsü çalışanı Margarita Pere, francium izotopunun varlığını tespit etti. Elemente anavatanının onuruna isim verdi. Ununennium (eka-francium), yeni bir atom türünün ön adıdır. seri numarası 119. Uue kimyasal sembolü geçici olarak kullanılır. 1985'ten beri araştırmacılar 8. periyotta birinci, 1. grupta yedinci olacak yeni bir elementi sentezlemeye çalışıyorlar.

Alkali metallerin fiziksel özellikleri

Neredeyse tüm alkali metaller gümüşi beyaz bir renge ve yeni kesildiğinde metalik bir parlaklığa sahiptir (sezyum altın sarısı bir renge sahiptir). Havada parlaklık kaybolur ve lityum üzerinde gri bir film belirir, yeşilimsi siyaha döner. Bu metal, grup komşuları arasında en sert olanıdır ancak Mohs ölçeğine göre en yumuşak mineral olan talktan daha düşüktür. Sodyum ve potasyumun bükülmesi kolaydır ve kesilebilir. Rubidyum, sezyum ve francium saf hallerinde hamur benzeri bir kütledir. Alkali metallerin erimesi nispeten düşük sıcaklıklarda meydana gelir. Lityum için bu değer 180,54 °C'ye ulaşır. Sodyum 97,86 °C'de, potasyum 63,51 °C'de, rubidyum 39,32 °C'de, sezyum 28,44 °C'de erir. Alkali metallerin yoğunluğu ilgili maddelerin yoğunluğundan daha azdır. Lityum gazyağı içinde yüzer, suyun yüzeyine yükselir, potasyum ve sodyum da içinde yüzer.

Kristalin durum

Alkali metallerin kristalizasyonu kübik sistemde (cisim merkezli) meydana gelir. Bileşimindeki atomların iletkenlik bandı vardır. ücretsiz seviyeler hangi elektronların aktarılabileceği. Özel görevleri yerine getiren bu aktif parçacıklardır. kimyasal bağ- metal. Enerji seviyelerinin ve doğanın ortak yapısı kristal kafesler Grup 1'in elemanlarının benzerliğini açıklayın. Lityumdan sezyuma geçerken elementlerin atomlarının kütleleri artar, bu da yoğunlukta doğal bir artışa ve diğer özelliklerde bir değişikliğe yol açar.

Alkali metallerin kimyasal özellikleri

Alkali metal atomlarındaki tek dış elektron, çekirdeğe zayıf bir şekilde çekilir, bu nedenle düşük iyonizasyon enerjisi ve negatif veya sıfıra yakın elektron ilgisi ile karakterize edilirler. İndirgeyici aktiviteye sahip olan grup 1 elemanları pratik olarak oksitleme yeteneğine sahip değildir. Grupta yukarıdan aşağıya doğru kimyasal reaksiyonlarda aktivite artar:

Alkali metallerin hazırlanması ve kullanımı

Grup 1'e ait metaller, halojenürlerin ve diğer doğal bileşiklerin eriyiklerinin elektrolizi yoluyla endüstriyel olarak üretilir. Eylem tarafından ayrıştırıldığında elektrik akımı Katottaki pozitif iyonlar elektron kazanır ve serbest metale indirgenir. Karşı elektrotta anyon oksitlenir.

Hidroksitin elektrolizi sırasında anotta erir, OH - parçacıkları oksitlenir, oksijen açığa çıkar ve su elde edilir. Diğer bir yöntem ise alkali metallerin erimiş tuzlardan kalsiyum ile termal indirgenmesidir. Basit maddeler ve grup 1 elementlerinin bileşikleri pratik önemi. Lityum nükleer enerjide hammadde olarak kullanılır ve kullanılır. roketçilik. Metalurjide artık hidrojen, nitrojen, oksijen ve kükürtün uzaklaştırılmasında kullanılır. Hidroksit, alkalin pillerde elektroliti desteklemek için kullanılır.

Sodyum aşağıdakiler için gereklidir: nükleer enerji, metalurji, organik sentez. Güneş pillerinin üretiminde sezyum ve rubidyum kullanılmaktadır. Hidroksitler ve tuzlar, özellikle klorürler, nitratlar, sülfatlar ve alkali metallerin karbonatları yaygın olarak kullanılmaktadır. Katyonların biyolojik aktivitesi vardır; sodyum ve potasyum iyonları insan vücudu için özellikle önemlidir.

Alkali metaller metal olmayanlarla kolayca reaksiyona girer:

2K + I2 = 2KI

2Na + H2 = 2NaH

6Li + N2 = 2Li3N ( tepki sürüyor zaten oda sıcaklığında)

2Na + S = Na2S

2Na + 2C = Na2C2

Oksijenle reaksiyonlarda her alkali metal kendi bireyselliğini gösterir: havada yandığında lityum bir oksit, sodyum peroksit, potasyum süperoksit oluşturur.

4Li + Ö2 = 2Li2Ö

2Na + O2 = Na202

K + Ö2 = KO2

Sodyum oksitin hazırlanması:

10Na + 2NaNO3 = 6Na20 + N2

2Na + Na202 = 2Na20

2Na + 2NaON = 2Na20 + H2

Su ile etkileşimi alkali ve hidrojen oluşumuna yol açar.

2Na + 2H20 = 2NaOH + H2

Asitlerle etkileşim:

2Na + 2HCl = 2NaCl + H2

8Na + 5H2S04 (kons.) = 4Na2S04 + H2S + 4H2O

2Li + 3H 2 SO 4 (kons.) = 2LiHSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

8Na + 10HNO3 = 8NaNO3 + NH4NO3 + 3H2O

Amonyakla etkileşime girdiğinde amidler ve hidrojen oluşur:

2Li + 2NH3 = 2LiNH2 + H2

Organik bileşiklerle etkileşim:

H ─ C ≡ C ─ H + 2Na → Na ─ C≡C ─ Na + H 2

2CH3Cl + 2Na → C2H6 + 2NaCl

2C 6 H 5 OH + 2Na → 2C 6 H 5 ONa + H 2

2CH3OH + 2Na → 2 CH3ONa + H2

2СH3 COOH + 2Na → 2CH3 COOOONa + H2

Alkali metallere kalitatif bir reaksiyon, alevin katyonları tarafından renklendirilmesidir. Li + iyonu alevi karmin kırmızısına, Na + iyonu - sarıya, K + - mora boyar.

Alkali metal bileşikleri

Oksitler.

Alkali metal oksitler tipik bazik oksitlerdir. Asidik maddelerle reaksiyona girer ve amfoterik oksitler, asitler, su.

3Na 2 Ö + P 2 Ö 5 = 2Na 3 PO 4

Na 2 Ö + Al 2 Ö 3 = 2NaAlO 2

Na20 + 2HCl = 2NaCl + H20

Na 2 O + 2H + = 2Na + + H 2 O

Na20 + H20 = 2NaOH

Peroksitler.

2Na202 + C02 = 2Na2C03 + O2

Na202 + CO = Na2C03

Na 2 Ö 2 + S0 2 = Na 2 S0 4

2Na 2 Ö + Ö 2 = 2Na 2 Ö 2

Na 2 O + NO + NO 2 = 2NaNO 2

2Na 2 Ö 2 = 2 Na 2 Ö + Ö 2

Na202 + 2H20 (soğuk) = 2NaOH + H202

2Na202 + 2H20 (hor.) = 4NaOH + O2

Na202 + 2HCl = 2NaCl + H202

2Na 2 O 2 + 2H 2 SO 4 (bölünmüş ufuk) = 2Na 2 SO 4 + 2H 2 O + O 2

2Na202 + S = Na2S03 + Na20

5Na 2 O 2 + 8H 2 SO 4 + 2KMnO 4 = 5O 2 + 2MnS04 + 8H 2 O + 5Na 2 SO 4 + K 2 SO 4

Na 2 O 2 + 2H 2 SO 4 + 2NaI = I 2 + 2Na 2 SO 4 + 2H 2 O

Na 2 O 2 + 2H 2 SO 4 + 2 FeS04 = Fe 2 (SO 4) 3 + Na 2 SO 4 + 2H 2 O

3Na202 + 2Na3 = 2Na2CrO4 + 8NaOH + 2H20

Bazlar (alkaliler).

2NaOH (fazla) + C02 = Na2C03 + H20

NaOH + C02 (fazla) = NaHC03

S02 + 2NaOH (fazla) = Na2S03 + H20

SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H20

2NaOH + Al203 2NaAlO2 + H20

2NaOH + Al203 + 3H20 = 2Na

NaOH + Al(OH)3 = Na

2NaOH + 2Al + 6H20 = 2Na + 3H2

2KOH + 2NO2 + O2 = 2KNO3 + H2O

KOH + KHCO3 = K2C03 + H20

2NaOH + Si + H20 = Na2Si03 + H2

3KOH + P4 + 3H20 = 3KH2PO2 + PH3

2KOH (soğuk) + Cl2 = KClO + KCl + H20

6KOH (sıcak) + 3Cl2 = KClO3 + 5KCl + 3H20

6NaOH + 3S = 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O

2NaNO3 2NaNO2 + O2

NaHCO3 + HNO3 = NaNO3 + C02 + H20

NaI → Na ++ I –

katotta: 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH – 1

anotta: 2I – – 2e → I 2 1

2H 2 Ö + 2I – H 2 + 2OH – + I 2

2H2O + 2NaI H2 + 2NaOH + I2

2NaCl 2Na + Cl2

anottaki katotta

2Na 2 HPO 4 Na 4 P 2 O 7 + H 2 O

KNO3 + 4Mg + 6H20 = NH3 + 4Mg(OH)2 + KOH

4KClO 3 KCl + 3KClO 4

2KClO3 2KCl + 3O2

KClO3 + 6HCl = KCl + 3Cl2 + 3H20

Na 2 S03 + S = Na 2 S 2 Ö 3

Na 2 S 2 Ö 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + S↓ + SO 2 + H 2 O

2NaI + Br2 = 2NaBr + I2

2NaBr + Cl2 = 2NaCl + Br2

Ben bir grup.

1. Bir şişeye dökülen kostik soda çözeltisinin yüzeyinden elektrik deşarjları geçirildi ve şişedeki hava kahverengiye döndü ve bir süre sonra kayboldu. Nihai çözelti dikkatlice buharlaştırıldı ve katı tortunun, iki tuzun bir karışımı olduğu belirlendi. Bu karışım ısıtıldığında gaz açığa çıkar ve geriye tek madde kalır. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

2. Erimiş sodyum klorürün elektrolizi sırasında katotta açığa çıkan madde oksijende yandı. Ortaya çıkan ürün, doldurulmuş bir gazometreye yerleştirildi. karbondioksit. Nihai madde, amonyum klorür çözeltisine ilave edildi ve çözelti ısıtıldı. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

3) Nitrik asit kabartma tozu ile nötrleştirildi, nötr çözelti dikkatlice buharlaştırıldı ve tortu kalsine edildi. Elde edilen madde, sülfürik asitle asitleştirilmiş bir potasyum permanganat çözeltisine ilave edildi ve çözelti renksiz hale geldi. Nitrojen içeren reaksiyon ürünü, bir sodyum hidroksit çözeltisine yerleştirildi ve çinko tozu ilave edildi ve keskin kokulu bir gaz açığa çıktı. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

4) Bir sodyum iyodür çözeltisinin inert elektrotlarla elektrolizi sırasında anotta elde edilen madde potasyum ile reaksiyona sokuldu. Reaksiyon ürünü, konsantre sülfürik asit ile ısıtıldı ve serbest kalan gaz, sıcak bir potasyum kromat çözeltisinden geçirildi. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın

5) Erimiş sodyum klorürün elektrolizi sırasında katotta elde edilen madde oksijende yakıldı. Ortaya çıkan ürün sırasıyla kükürt dioksit ve bir baryum hidroksit çözeltisi ile işlendi. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın

6) Beyaz fosfor, bir potasyum hidroksit çözeltisi içinde çözünerek, havada kendiliğinden tutuşan, sarımsak kokusuna sahip bir gaz açığa çıkarır. Katı ürün yanma reaksiyonu kostik soda ile öyle bir oranda reaksiyona girdi ki, ortaya çıkan madde beyaz bir hidrojen atomu içerir; ikinci madde kalsine edildiğinde sodyum pirofosfat oluşur. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın

7) Bilinmeyen bir metal oksijenle yakıldı. Reaksiyon ürünü karbondioksit ile etkileşime girerek iki madde oluşturur: bir çözeltiyle etkileşime giren bir katı. hidroklorik asit karbondioksit ve yanmayı destekleyen gaz halindeki basit bir maddenin salınmasıyla. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

8) Kahverengi gaz, büyük miktarda havanın varlığında aşırı miktarda kostik potasyum çözeltisinden geçirildi. Ortaya çıkan çözeltiye magnezyum talaşları eklenip ısıtıldı ve ortaya çıkan gaz, nitrik asidi nötralize etti. Nihai çözelti dikkatlice buharlaştırıldı ve katı reaksiyon ürünü kalsine edildi. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

9) A tuzunun manganez dioksit varlığında termal ayrışması sırasında ikili tuz B ve yanmayı destekleyen ve havanın bir parçası olan bir gaz oluştu; Bu tuz katalizör olmadan ısıtıldığında B tuzu ve daha yüksek oksijen içeren bir asitin tuzu oluşur. A tuzu hidroklorik asitle etkileşime girdiğinde sarı-yeşil bir gaz (basit bir madde) açığa çıkar ve B tuzu alevi renklendirir. mor Gümüş nitrat çözeltisi ile etkileşime girdiğinde beyaz bir çökelti oluşur.

10) Isıtılmış konsantre sülfürik asite bakır talaşı ilave edildi ve açığa çıkan gaz, bir kostik soda (fazla) çözeltisinden geçirildi. Reaksiyon ürünü izole edildi, su içinde çözüldü ve reaksiyonun sonucunda çözünen kükürt ile ısıtıldı. Nihai çözeltiye seyreltik sülfürik asit ilave edildi. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

11) Sofra tuzu konsantre sülfürik asitle işlendi. Nihai tuz, sodyum hidroksit ile işleme tabi tutuldu. Ortaya çıkan ürün, fazla kömürle kalsine edildi. Açığa çıkan gaz, bir katalizör varlığında klor ile reaksiyona girdi. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

12) Sodyum hidrojenle reaksiyona girdi. Reaksiyon ürünü, klor ile reaksiyona giren bir gaz oluşturan su içinde çözüldü ve elde edilen çözelti, ısıtıldığında klor ile reaksiyona girerek iki tuzdan oluşan bir karışım oluşturdu. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

13) Sodyum aşırı oksijenle yakılır, bunun sonucunda kristal madde cam bir tüpe yerleştirildi ve içinden karbondioksit geçirildi. Tüpten çıkan gaz toplanarak atmosferindeki fosfor yakıldı. Ortaya çıkan madde, fazla miktarda sodyum hidroksit çözeltisi ile nötralize edildi. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

14) Sodyum peroksitin su ile reaksiyona sokulmasıyla elde edilen çözeltiye, reaksiyon tamamlanıncaya kadar ısıtıldığında hidroklorik asit çözeltisi ilave edildi. Elde edilen tuzun çözeltisi inert elektrotlarla elektrolize tabi tutuldu. Anotta elektroliz sonucu oluşan gaz, bir kalsiyum hidroksit süspansiyonundan geçirildi. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

15) Sodyum hidroksit çözeltisi geçirildi kükürt dioksit orta tuz oluşuncaya kadar. Ortaya çıkan çözeltiye sulu bir potasyum permanganat çözeltisi ilave edildi. Ortaya çıkan çökelti ayrıldı ve hidroklorik asitle işlendi. Açığa çıkan gaz, soğuk bir potasyum hidroksit çözeltisinden geçirildi. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

16) Silikon (IV) oksit ve magnezyum metalinden oluşan bir karışım kalsine edildi. Reaksiyon sonucunda elde edilen basit madde, konsantre bir sodyum hidroksit çözeltisi ile işlendi. Açığa çıkan gaz ısıtılmış sodyumun üzerinden geçirildi. Ortaya çıkan madde suya yerleştirildi. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

17) Lityumun nitrojenle reaksiyonunun ürünü su ile işlendi. Ortaya çıkan gaz, kimyasal reaksiyonlar durana kadar bir sülfürik asit çözeltisinden geçirildi. Nihai çözelti, bir baryum klorür çözeltisi ile işlendi. Çözelti süzüldü ve süzüntü, sodyum nitrat çözeltisiyle karıştırıldı ve ısıtıldı. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

18) Sodyum hidrojen atmosferinde ısıtıldı. Ortaya çıkan maddeye su eklendiğinde gaz çıkışı ve berrak bir çözelti oluşumu gözlemlendi. Bakırın konsantre bir çözelti ile etkileşimi sonucu elde edilen bu çözeltiden kahverengi gaz geçirildi. nitrik asit. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

19) Sodyum bikarbonat kalsine edildi. Ortaya çıkan tuz, su içinde eritildi ve bir alüminyum çözeltisi ile karıştırılarak bir çökelti oluştu ve renksiz bir gaz açığa çıktı. Çökelti fazla miktarda nitrik asit çözeltisiyle işlendi ve gaz, bir potasyum silikat çözeltisinden geçirildi. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

20) Sodyum kükürt ile kaynaştı. Nihai bileşik, hidroklorik asit ile işlendi; açığa çıkan gaz, sülfür oksit (IV) ile tamamen reaksiyona girdi. Ortaya çıkan madde konsantre nitrik asit ile işleme tabi tutuldu. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

21) Sodyum fazla oksijenle yakılır. Ortaya çıkan madde su ile işlendi. Nihai karışım kaynatıldı ve ardından sıcak çözeltiye klor ilave edildi. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

22) Potasyum nitrojen atmosferinde ısıtıldı. Nihai madde, fazla miktarda hidroklorik asit ile işlendi, ardından elde edilen tuz karışımına bir kalsiyum hidroksit süspansiyonu ilave edildi ve ısıtıldı. Elde edilen gaz sıcak bakır (II) oksitten geçirildi. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

23) Potasyum bir klor atmosferinde yakıldı, elde edilen tuz, fazla miktarda sulu gümüş nitrat çözeltisi ile işlendi. Oluşan çökelti süzüldü, süzüntü buharlaştırıldı ve dikkatlice ısıtıldı. Ortaya çıkan tuz, sulu bir brom çözeltisi ile işleme tabi tutuldu. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

24) Lityum hidrojenle reaksiyona girdi. Reaksiyon ürünü, brom ile reaksiyona giren bir gaz oluşturan su içinde çözüldü ve elde edilen çözelti, ısıtıldığında klor ile reaksiyona girerek iki tuzun bir karışımını oluşturdu. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

25) Sodyum havada yandı. Ortaya çıkan katı karbondioksiti emerek oksijen ve tuzu serbest bırakır. Son tuz hidroklorik asit içinde çözüldü ve elde edilen çözeltiye bir gümüş nitrat çözeltisi ilave edildi. Beyaz bir çökelti oluştu. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

26) Oksijen bir ozonlayıcıda elektrik deşarjına maruz bırakıldı. Ortaya çıkan gaz, sulu bir potasyum iyodür çözeltisinden geçirildi ve yanmayı ve solunumu destekleyen, renksiz ve kokusuz yeni bir gaz açığa çıktı. İkinci gazın atmosferinde sodyum yakıldı ve ortaya çıkan katı, karbondioksit ile reaksiyona girdi. Tanımlanan reaksiyonların denklemlerini yazın.

Ben bir grup.

1. N2 + Ö2 2Hayır

2NO + Ö2 = 2NO2

2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H20

2NaNO3 2NaNO2 + O2

2.2NaCl 2Na + Cl2

anottaki katotta

2Na + O2 = Na202

2Na202 + 2CO2 = 2Na2C03 + O2

Na2C03 + 2NH4Cl = 2NaCl + C02 + 2NH3 + H20

3. NaHC03 + HNO3 = NaNO3 + C02 + H20

2NaNO3 2NaNO2 + O2

5NaNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5NaNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O

NaNO3 + 4Zn + 7NaOH + 6H20 = 4Na2 + NH3

4. 2H2O + 2NaI H2 + 2NaOH + I2

2K + I2 = 2KI

8KI + 5H 2 SO 4 (kons.) = 4K 2 SO 4 + H 2 S + 4I 2 + 4H 2 O

3H 2 S + 2K 2 CrO 4 + 2H 2 O = 2Cr(OH) 3 ↓ + 3S↓ + 4KOH

5. 2NaCl 2Na + Cl2

anottaki katotta

2Na + O2 = Na202

Na 2 Ö 2 + S0 2 = Na 2 S0 4

Na2S04 + Ba(OH)2 = BaS04 ↓ + 2NaOH

6. P4 + 3KOH + 3H20 = 3KH2PO2 + PH3

2PH3 + 4O2 = P205 + 3H20

P205 + 4NaOH = 2Na2HPO4 + H20

Dış yapı elektronik katmanlar I. grup elementlerin atomlarındaki elementler, her şeyden önce, onların elektron ekleme eğilimlerinin olmadığını varsaymamıza izin verir. Öte yandan, tek bir dış elektronun bağışlanmasının çok kolay bir şekilde gerçekleşmesi ve söz konusu elementlerin kararlı tek değerlikli katyonlarının oluşumuna yol açması gerektiği görülmektedir.

Deneyimlerin gösterdiği gibi, bu varsayımlar yalnızca sol sütundaki öğelerle ilgili olarak tamamen haklıdır (Li, Hayır, K ve analogları). Bakır ve analogları için bunlar yalnızca yarı doğrudur: elektron ekleme eğilimlerinin olmaması anlamında. Aynı zamanda, çekirdekten en uzakta olan 18 elektronlu katmanlarının henüz tamamen sabit olmadığı ve belirli koşullar altında kısmi elektron kaybı yaşayabildiği ortaya çıktı. İkincisi, tek değerlikli C ile birlikte var olmayı mümkün kılarsen, Agve Asenayrıca söz konusu elementlerin daha yüksek değerliklerine karşılık gelen bileşikleri.

Atom modellerinden elde edilen varsayımlar ile deneysel sonuçlar arasında böyle bir tutarsızlık, elementlerin özelliklerinin dikkate alınmasının atom modellerine dayalı olduğunu göstermektedir.sadeceAtomların elektronik yapıları ve diğer özellikleri dikkate alınmaksızın her zaman yeterli olmayabilir. kimyasal özellikler bu unsurlar en kaba özellikleriyle bile mevcuttur.

Alkali metaller.

Li-C serisi elementlere uygulanan alkali metal adı, hidroksitlerinin güçlü alkaliler olmasından kaynaklanmaktadır. Sodyum Ve potasyum Toplam atom sayısının sırasıyla %2,0 ve %1,1'ini oluşturan en yaygın elementlerdendir yer kabuğu. İçindekiler lityum (0,02%), rubidyum (%0,004) ve sezyum (%0,00009) zaten önemli ölçüde daha az ve Fransa - ihmal edilebilir. Elementer Na ve K yalnızca 1807'de izole edildi. Lityum 1817'de keşfedildi, sezyum ve rubidyum - sırasıyla 1860 ve 1861'de. Element No. 87 - francium - 1939'da keşfedildi ve adını 1946'da aldı. Doğal sodyum ve sezyum. “saf” elementlerdir (23 Na ve 133 Cs), lityum 6 Li (%7,4) ve 7 Li (%92,6) izotoplarından oluşur, potasyum 39 K (%93,22) izotoplarından oluşur.
40 K (%0,01) ve 41 K (%6,77), rubidyum - 85 Rb (%72,2) ve 87 Rb (%27,8) izotoplarından. Fransiyum izotoplarından en önemlisi doğal olarak oluşan 223 Fr ( ortalama süre Bir atomun ömrü 32 dakikadır).

Yaygınlık:

Doğada yalnızca alkali metallerin bileşikleri bulunur. Sodyum ve potasyum sabittir bileşenler birçok silikat. Bireysel mineraller arasında sodyum en önemlisidir. sofra tuzu (NaCl) bir parçasıdır deniz suyu ve dünya yüzeyinin belirli bölgelerinde alüvyon kaya tabakasının altında büyük birikintiler oluşur kaya tuzu. Bu tür birikintilerin üst katmanları bazen katmanlar halinde potasyum tuzlarının birikimlerini içerir. silvinit (mKCl∙nNaCl), ka Bu elementin bileşiklerinin elde edilmesinde ana kaynak görevi gören rnalit (KCl MgCl2 6H2O), vb. Sahip olmak endüstriyel değer Potasyum tuzlarının yalnızca birkaç doğal birikimi bilinmektedir. Lityum için çok sayıda mineral bilinmektedir, ancak bunların birikimleri nadirdir. Rubidyum ve sezyum neredeyse yalnızca potasyumdaki yabancı maddeler olarak ortaya çıkar. Fransa'nın izleri her zaman içinde bulunur uranyum cevherleri . Lityum mineralleri örneğin spodümen Ve lepidolit (Li2KAl). İkincisindeki potasyumun bir kısmı bazen rubidyum ile değiştirilir. Aynı şey hizmet verebilecek karnalit için de geçerlidir. iyi kaynak rubidyum elde etmek Nispeten nadir bulunan mineral, sezyum teknolojisi için en önemlisidir kirletici - CsAI(SiO3) 2.

Fiş:

Serbest hallerinde alkali metaller, erimiş klorür tuzlarının elektrolizi ile izole edilebilir. Sodyum, yıllık dünya üretimi 200 bin tonun üzerinde olan, erimiş NaCl'nin elektrolizi ile üretimi için kurulum şeması aşağıda gösterilmiştir. Banyo, şamot astarlı çelik bir mahfaza, bir grafit anot (A) ve arasına bir ağ diyaframının yerleştirildiği halka şeklinde bir demir katottan (K) oluşur. Elektrolit genellikle saf NaCl (en 800 °C) değil, yaklaşık %40 NaCl ve %60 CaCl2'nin daha eriyebilir bir karışımıdır, bu da yaklaşık 580 °C sıcaklıklarda çalışmayı mümkün kılar. Halka şeklindeki katot alanının üst kısmında toplanan ve toplayıcıya geçen metalik sodyum, küçük (% 5'e kadar) bir kalsiyum karışımı içerir ve bu daha sonra neredeyse tamamen serbest bırakılır (Ca'nın erime sırasında sıvı sodyum içindeki çözünürlüğü). noktası yalnızca %0,01'dir. Elektroliz ilerledikçe banyoya NaCl eklenir. Elektrik tüketimi 1 kg Na başına yaklaşık 15 kWh'dir.

2NaCl→ 2Na+Cl 2

Bu ilginç:

Elektrolitik yöntemin uygulamaya konulmasından önce, reaksiyona göre sodanın kömürle ısıtılmasıyla metalik sodyum elde edildi:

Na 2 CO 3 +2C+244kcal→2Na+3CO

Metalik K ve Li'nin üretimi, sodyumunkiyle kıyaslanamayacak kadar azdır. Lityum, LiCl + KCl eriyiğinin elektrolizi ile elde edilir ve potasyum, özel damıtma kolonlarında (potasyum buharının çıktığı üst kısımdan) onlara ters yönde akan KCl eriyiği üzerindeki sodyum buharının etkisiyle elde edilir. Rubidyum ve sezyum büyük ölçekte neredeyse hiç madencilik yapılmadı. Teslim alma zamanı küçük miktarlar Bu metallerin, klorürlerinin metalik kalsiyum ile vakumda ısıtılmasıyla kullanılması uygundur.

2LiCl→2Li+Cl 2

Fiziksel özellikler:

Havanın yokluğunda, lityum ve analogları, az çok güçlü metalik parlaklığa sahip gümüşi beyaz (sarımsı sezyum hariç) maddelerdir. Tüm alkali metaller düşük yoğunluk, düşük sertlik, düşük sıcaklıklar erime ve kaynama ve iyi elektrik iletkenliği. En önemli sabitleri aşağıda karşılaştırılmıştır:

Düşük yoğunluklarından dolayı Li, Na ve K su üzerinde yüzer (Li gazyağı üzerinde bile). Alkali metaller bir bıçakla kolayca kesilir ve en yumuşaklarının - sezyumun - sertliği balmumunun sertliğini aşmaz. Bir gaz yakıcının ışıklı olmayan alevi alkali metaller ve bunların uçucu bileşikler Sodyumun doğasında bulunan parlak sarının en yoğun olduğu karakteristik renklerle boyanırlar.

Bu ilginç:

Dışarıdan alevin renklenmesi şeklinde ortaya çıkan, alkali metallerin ısıtılmış atomları tarafından ışık ışınlarının yayılması, elektronların yüksek enerji seviyelerinden düşük enerji seviyelerine sıçramasından kaynaklanır. Örneğin, sodyum spektrumundaki karakteristik sarı çizgi, bir elektron 3p seviyesinden 3s seviyesine sıçradığında ortaya çıkar. Açıkçası, böyle bir sıçramanın mümkün olması için atomun ön uyarılması, yani bir veya daha fazla elektronunun daha yüksek bir seviyeye aktarılması gerekir. enerji seviyesi. Söz konusu durumda, alevin ısısı nedeniyle uyarım elde edilir (ve genel olarak 48 kcal/g-atom harcaması gerektirir; bu, atoma enerji verilmesinden kaynaklanabilir); çeşitli türler. Diğer alkali metaller aşağıdaki alev renklerinin ortaya çıkmasına neden olur: Li - karmin kırmızısı, K-mor, Rb - mavimsi kırmızı, Cs - mavi.

Gece gökyüzünün ışıldama spektrumu, sarı sodyum radyasyonunun sürekli varlığını göstermektedir. Menşe yerinin rakımının 200-300 km olduğu tahmin edilmektedir. Yani bu yüksekliklerdeki atmosferde sodyum atomları bulunur (tabii ki ihmal edilebilir miktarlarda). Radyasyonun oluşumu bir dizi temel süreçle tanımlanır (yıldız işareti uyarılmış durumu gösterir; M herhangi bir üçüncü parçacıktır - O 2, O 0, N 2, vb.): Na + O 0 + M = NaO + M* , sonra NaO + O=O 2 + Na* ve son olarak Na*= Na +λν.

Sodyum ve potasyum, kuru ve nötr bir gazyağı tabakası altında, sıkıca kapatılmış kaplarda saklanmalıdır. Asitlerle, suyla, klorlu organik bileşiklerle ve katı karbondioksitle temasları kabul edilemez. Özellikle kolayca oksitlenen küçük potasyum artıklarını biriktirmemelisiniz (nispeten geniş yüzey). Küçük miktarlarda kullanılmayan potasyum ve sodyum kalıntıları, fazla alkolle etkileşime girerek, büyük miktarlarda - ateşin kömürleri üzerinde yakılarak yok edilir. Bir odada alev alan alkali metaller en iyi şekilde kuru soda külü tozuyla kaplanarak söndürülür.

Kimyasal özellikler:

Kimyasal açıdan bakıldığında, lityum ve analogları son derece reaktif metallerdir (ve aktiviteleri genellikle Li'den Cs'ye doğru artar). Tüm bileşiklerde alkali metaller tek değerlidir. Gerilim serisinin en solunda yer alan bu maddeler, aşağıdaki şemaya göre su ile enerjik olarak etkileşime girer:

2E + 2H2Ö = 2EON + H2

Li ve Na ile reaksiyona girdiğinde hidrojenin salınımına ateşlenme eşlik etmez; K için bu zaten meydana gelir ve Rb ve Cs için etkileşim bir patlamayla ilerler.

· Havayla temas halinde, Na ve K'nin (daha az ölçüde Li) taze bölümleri hemen gevşek bir oksidasyon ürünleri filmi ile kaplanır. Bunun ışığında, Na ve K genellikle gazyağı altında depolanır. Havada ısıtılan Na ve K kolayca tutuşurken, rubidyum ve sezyum normal sıcaklıklarda bile kendiliğinden tutuşur.

4E+O 2 →2E 2 O (lityum için)

2E+O 2 →E 2 O 2 (sodyum için)

E+O 2 →EO 2(potasyum, rubidyum ve sezyum için)

Pratik uygulama esas olarak sodyum peroksitte (Na 2 0 2) bulunur. Teknik olarak atomize sodyum metalinin 350°C'de oksidasyonu ile elde edilir:

2Na+O 2 →Na 2 O 2 +122kcal

· Basit maddelerin eriyikleri amonyakla birleşerek amidler ve imitler, solvatlar oluşturabilir:

2Na eriyik +2NH3 →2NaNH2 +H2 (sodyum amid)

2Na eriyik +NH3 →Na2NH+H2 (sodyum imid)

Na eriyiği +6NH3 → (sodyum solvat)

Peroksitler su ile etkileşime girdiğinde aşağıdaki reaksiyon meydana gelir:

2E 2 O 2 +2H 2 O=4EOH+O 2

Na202'nin su ile etkileşimine hidroliz eşlik eder:

Na 2 O 2 +2H 2 O→2NaOH + H 2 O 2 +34 kcal

Bu ilginç:

EtkileşimŞemaya göre karbon dioksitli Na 2 O 2

2Na 2 O 2 + 2CO 2 =2Na 2 CO 3 +O 2 +111 kcal

yalıtkan gaz maskelerinde oksijen kaynağı olarak sodyum peroksitin kullanılmasının temelini oluşturur. denizaltılar. Saf veya çeşitli katkı maddeleri içeren (örneğin, Ni veya C tuzlarıyla karıştırılmış ağartıcı)sen) sodyum peroksitin teknik adı "oksilitol"dür. Karışık oksilit preparatları, suyun etkisi altında açığa çıkardıkları oksijenin elde edilmesi için özellikle uygundur. Küpler halinde sıkıştırılmış oksilitol, gaz üretmeye yönelik geleneksel bir aparatta düzgün bir oksijen akışı elde etmek için kullanılabilir.

Na 2 O 2 +H 2 O=2NaOH+O 0 (hidrojen peroksitin ayrışması nedeniyle atomik oksijen açığa çıkar).

Potasyum süperoksit ( KO 2) genellikle oksilitolde bulunur. Bu durumda karbondioksit ile etkileşimi genel denklemi takip eder:

Na202 + 2K02 + 2CO2 = Na2C03 + K2C03 + 2O2 + 100 kcal, yani karbondioksitin yerini eşit hacimde oksijen alır.

· Ozonit oluşturma özelliğine sahiptir. Potasyum ozonit-K03'ün oluşumu aşağıdaki denklemi takip eder:

4KOH+3O3 = 4K03 + O2 +2H2O

Kırmızı kristalli bir maddedir ve güçlü bir oksitleyici maddedir. Depolama sırasında KO3 denkleme göre yavaşça ayrışır 2NaO 3 →2NaO 2 +O 2 +11 kcal zaten normal şartlarda. 4 KO 3 +2 H 2 O=4 KOH +5 O 2 genel şemasına göre suyla anında ayrışır.

· Genel şemaya göre hidrojenle reaksiyona girerek iyonik hidrürler oluşturabilir:

Hidrojenin ısıtılmış alkali metallerle etkileşimi toprak alkali metallere göre daha yavaştır. Li durumunda, 700-800 °C'ye ısıtılması gerekirken analogları zaten 350-400 °C'de etkileşime giriyor. Alkali metal hidrürler çok güçlü indirgeyici maddelerdir. Kuru halde atmosferik oksijen tarafından oksidasyonları nispeten yavaştır, ancak nem varlığında süreç o kadar hızlanır ki hidrürün kendiliğinden tutuşmasına yol açabilir. Bu özellikle K, Rb ve Cs hidrürleri için geçerlidir. Aşağıdaki şemaya göre su ile şiddetli bir reaksiyon meydana gelir:

EN+ H 2 O= H 2 +EON

EH+O 2 →2EOH

NaH veya KH karbondioksit ile reaksiyona girdiğinde oluşur karşılık gelen tuz formik asit:

NaH+CO 2 →HCOONa

Kompleks oluşturma yeteneğine sahip:

NaH+AlCl3 →NaAlH4 +3NaCl (sodyum allanat)

NaAlH 4 → NaH+AlH 3

Normal alkali metal oksitler (Li 2 0 hariç) hazırlanabilir yalnızca dolaylı olarak . Temsil ediyorlar katılar aşağıdaki renkler:

Na 2 O+2HCl=2NaCl+H 2 O

Alkali metal hidroksitler (EOH), kendileriyle temas eden çoğu malzemeyi aşındıran renksiz, oldukça higroskopik maddelerdir. Bu nedenle bazen pratikte kullanılan isimleri kostik alkalilerdir. Alkalilere maruz kalan cilt insan vücuduçok şişer ve kayganlaşır; daha uzun hareketle çok acı veren derin bir yanık oluşur. Kostik alkaliler özellikle gözler için tehlikelidir (çalışırken koruyucu gözlük takılması tavsiye edilir). Elinize veya elbisenize bulaşan alkaliler derhal suyla yıkanmalı, ardından etkilenen bölge çok seyreltik bir asit çözeltisiyle nemlendirilmeli ve tekrar suyla durulanmalıdır.

Hepsi nispeten eriyebilir ve ayrışmadan uçucudur (suyu ortadan kaldıran LiOH hariç). hidroksit-alkali metaller Esas olarak elektrolitik yöntemler kullanılır. En büyük ölçekli üretim ise sodyum hidroksit elektrolizi konsantre suluçözüm sofra tuzu:

2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2 +H2

Ø Tipik gerekçelerdir:

NaOH+HCl=NaCl+H2O

2NaOH+C02 =Na2C03 +H20

2NaOH+2NO2 =NaNO3 +NaNO2 +H2O

Ø Kompleks oluşturabilme yeteneği:

NaOH+ZnCl2 = (ZnOH)Cl+NaCl

2Al+2NaOH+6H 2 O=2Na+3H 2

Al203 + 6NaOH = 2Na3AlO3 + 3H20

Al(OH)3 +NaOH=Na

Ø Metal olmayanlarla reaksiyona girme yeteneği:

Cl 2 +2KOH=KCl+KClO+H 2 O (reaksiyon ısıtma olmadan gerçekleşir)

Cl 2 +6KOH=5KCl+KClO3 +3H 2 O (reaksiyon ısıtmayla oluşur)

3S+6NaOH=2Na2S+Na2S03 +3H20

Ø Organik sentezde kullanılır (özellikle potasyum ve sodyum hidroksit, örneklerde sodyum hidroksit belirtilmiştir):

NaOH+C2H5Cl=NaCl+C2H4 (alkenler, etilen (eten) üretme yöntemi) bu durumda), bir sodyum hidroksit alkol çözeltisi kullanıldı.

NaOH+C2H5Cl=NaCl+C2H5OH(alkol üretmeye yönelik bir yöntem, bu durumda etanol), sulu bir sodyum hidroksit çözeltisi kullanıldı.

2NaOH+C2H5Cl=2NaCl+C2H2+H20 (bu durumda alkinler, asetilen (etilen) üretme yöntemi), bir sodyum hidroksit alkol çözeltisi kullanıldı.

C6H5OH (fenol) +NaOH= C6H5ONa+H20

NaOH(+CaO)+CH3COONa→Na2CO3CH4 (metan üretme yöntemlerinden biri)

Ø Birkaç tuzun ayrışmasını bilmeniz gerekir:

2KNO 3 →2KNO 2 +O 2

4KClO 3 → KCl + 3KClO 4

2KClO3→ KCl+3O2

4Na 2 SO 3 →Na 2 S+3Na 2 SO 4

Nitratların ayrışmasının yaklaşık 450-600 ° C aralığında meydana gelmesi, daha sonra ayrışmadan erimeleri, ancak yaklaşık 1000-1500 ° C'ye ulaşıldığında ayrışmanın aşağıdaki şemaya göre gerçekleşmesi dikkat çekicidir:

4LiNO 2 →2Li 2 O+4NO+O 2

Bu ilginç:

k 4 [ Fe(CN) 6 ]+ FeCl 3 = KFe[ Fe(CN) 6 ]+3 KCI(niteliksel tepkiFe3+)

3K 4 +4FeCl3 =Fe 4 3 +12KCl

Na202+2H 2 O=2NaOH+ H 2 O 2

4NaO2 +2H20=4NaOH+ 3O2

4NaO3 +2H20=4NaOH+5O2 (sodyum ozonidin su ile reaksiyonu )

2NaO3 → 2NaO2 +O2(Ayrışma farklı sıcaklıklarda meydana gelir; örneğin: sodyum ozonidin -10°C'de ayrışması °C, +100°C'de sezyum ozonit)

NaNH2 +H2O→ NaOH+NH3

Na 2 NH+2H 2 O → 2NaOH+NH3

Na 3 N+3H 2 O→3NaOH+NH3

KNO 2 +2Al+KOH+5H 2 O→2K+NH 3

2NaI + Na 2 Ö 2 + 2H 2 SO 4 →I 2 ↓+ 2Na 2 SO 4 + 2H 2 O

Fe 3 O 4 +4NaH=4NaOH+3Fe

5NaN3 +NaNO3 →8N2 +3Na2O

Başvuru:

Sodyum sentezlerde yaygın olarak kullanılır organik bileşikler ve kısmen türevlerinin bir kısmını elde etmek için. Nükleer teknolojide soğutucu olarak kullanılır.

Lityum termonükleer teknoloji için kesinlikle olağanüstü bir öneme sahiptir. Kauçuk endüstrisinde yapay kauçuk üretiminde (polimerizasyon katalizörü olarak), metalurjide diğer bazı metal ve alaşımlara değerli bir katkı maddesi olarak kullanılır. Örneğin, yalnızca yüzde yüzde biri lityum eklemek, alüminyumun ve alaşımlarının sertliğini büyük ölçüde artırır ve kurşuna %0,4 lityum eklemek, bükülme direncinden ödün vermeden sertliğini neredeyse üç katına çıkarır. Benzer bir sezyum katkı maddesinin büyük ölçüde iyileştirdiğine dair göstergeler var mekanik özellikler magnezyum ve onu korozyondan korur, ancak kullanımı böyledir. Sodyum hidrit bazen metalurjide izole etmek için kullanılır. nadir metaller bağlantılarından. Erimiş NaOH içindeki% 2'lik çözeltisi, çelik ürünlerden kireci çıkarmak için kullanılır (içinde bir dakika bekletildikten sonra sıcak ürün suya batırılır ve bu, denkleme göre azaltılır)

Fe304 + 4NaH = 4NaOH + 3Fe (kireç elimine edilir).

Soda üretimi için bir fabrika kurulumunun şematik diyagramı amonyakyöntem (Solvay, 1863).

Kireçtaşı fırında (L) ateşlenir ve ortaya çıkan CO2, karbonizasyon kulesine (B) girer ve CaO, suyla (C) söndürülür, ardından Ca(OH)2, karıştırıcıya (D) pompalanır. NH 4 Cl ile tanışır, bu amonyak açığa çıkarır. İkincisi emiciye (D) girer ve orada güçlü bir NaCl çözeltisini doyurur, bu daha sonra karbonizasyon kulesine pompalanır, burada CO2 ile etkileşime girdiğinde NaHC03 ve NH4Cl oluşur. Birinci tuz neredeyse tamamen çökeltilir ve vakum filtresinde (E) tutulur, ikincisi ise miksere (D) geri pompalanır. Böylece sürekli olarak NaCl ve kireçtaşı tüketilir ve NaHCO 3 ve CaCl 2 (ikincisi üretim atığı şeklinde) elde edilir. Sodyum bikarbonat daha sonra ısıtılarak sodaya aktarılır.

Editör: Galina Nikolaevna Kharlamova