Щелочные металлы. Нахождение в природе. Способы получения. Применение

Щелочные металлы — элементы главной подгруппы I группы Периодической системы химических элементов Менделеева: литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs и франций Fr. Все проявляют с.о. =+1Эти металлы получили название щелочных, потому что большинство их соединений растворимо в воде.Щелочные металлы в свободном виде в природе не встречаются т.к. очень сильно окисляются,они встречаются в виде алюмоселикатов(Na2*Al2O3*6SiO2-альбит)

Нахождение:

Na-2, 4% (по массе), K-1,4% (по массе), Li-0,02%, остальные редкие элементы.NaCl - поваренная соль (каменная соль), галит

Na2SO4· 10H2O - глауберова соль

NaNO3 - чилийская селитра

Na3AlF6 - криолит

Na2B4O7· 10H2O - бура

KCl - сильвин

KCl NaCl - сильвинит

Литий получают электролизом хлорида лития;Натрий получают расплавом хлорида натрия или гидроксида натрия;Калий получают эликтролизом расплава хлорида натрия или вытеснением калия из расплава хлорида калия или гидроксида калия натрием.

Применение:

Натрий используют для получения пероксида натрия в органическом синтезе,для осушения органических растворителей.Литий применяют как добавку к сплавам с целью повышения механической прочности.Из калия получают супероксид(KO2) который используют в подводных лодках и космических кораблях для поглащения углекислого газа и регинерации кислорода.Натрий хлор сотавная часть пищи,применяется для борьбы со льдом на дорогах,как удобрение.Гидроксид натрия используется для произведения крсителей,произведения искусственных волокон.

56.Химические свойства щелочных металлов. Гидриды, кислородные соединения. Получение применение. Щелочные Ме-легкоплавкие(t_Li180,Na-98).Имеют серебристо-белую окраску.Cs-золотисто- желтую.На воздухе легко окисляются.Мягкие Металлы,легко режутся ножом.Сильные восст-ли. Комплексообразование не характерно,из-за большого радиуса.малого заряда и отсут-я d-электронов.При↑t взаимодейстуют с Н₂,обр-я гидриды.2Na+ H₂=2NaH^-1.Гидрид-твердое крист-ое в-во имеющ. ионную решетку,сильный.восстановитель.Легко взаим.с Н₂О.Щел.Ме активно взаим.сО₂,только Li образует оксидLi₂O.Na обр.пероксидNa₂O₂.K,Rb, Cs-надпероксиды(супероксиды)KO₂^-1.ОксидыNa₂O,K₂Oмогут быть получены при недостатке О₂/при взаимодействии.Ме и пероксида.Na₂O₂+2Na= 2Na₂O;KO₂+3K=2K₂O.Пероксиды и надпероксиды явл.очень.сильными.окис-лями.Аллюминиевый порошок(древесные опилки)+пероксид при поджигании дают оч.яркую вспышку. Пероксиды и супероксиды подвергаются ги- дролизу.4KO₂+2H₂O=4KOH+2H₂O₂+O₂.Ок- сиды щел.Ме взаим.с Н₂О,обр-я гидрокс-ды. Из калия получают супероксид(KO2) который используют в подводных лодках и космических кораблях для поглащения углекислого газа и регинерации кислорода. Натрий хлор сотавная часть пищи,применяется для борьбы со льдом на дорогах,как удобрение.Гидроксид натрия используется для произведения крсителей,произведения искусственных волокон.

57.Гидроксиды щелочных металлов. Соли. Получение, применение.. Оксиды щелочных Ме взаим.с водой,обр-я гидроксиды. Na₂O+H₂O=2NaOH.более активно с водой взаим.сами щел.Ме.2Na+2H₂O=2NaOH+H₂ Интенсивность взаим.↑от Li к Cs,который реагирует со взрывом.Гидроксиды-бесцв. кристаллические в-ва,легкоплавкие(t_LiOH=473),очень хорошо.растворяются в воде(иск.LiOH).Это щелочи. Щелочи оч.легко поглощают из воздуха влагу(воду) и угл.газ.При плавлении разрушают стекло и фарфор.2NaOH+SiO₂= Na₂SiO₃+H₂O.Все щел.Ме реагируют с кислотами.,при этом выдел-ся Н.2Na+2HCl= 2NaCl+H₂.Гидроксиды щел.Ме выдерживают очень сильное нагревания(>1000⁰C).При взаим. с галогенами обр.галогениды.При↑t c S- сульфиды.Эл₂S и полисульфиды С азотом не взаим.(иск. Li).Li реаг.при комн.t,обр. нитрид.Li₃N.

Li₃N+H₂O=3LiOH+NH₃.Для многоосновных кислот. известны средние.соли:Эл₂CO₃, Эл₂SO₄,Эл₃PO₄и кислые соли:ЭлНSO₃, ЭлНSO₄,ЭлН₂PO₄…Склонность к обр. кислых солей и их термическая стойкость- характ-я особенность щел.Ме. Все соли щел. Ме(иск.Li) хорошо.раств.в воде.

58.Берилий и магний,нахождение в природе,получение,свойства,применение.. Be – типично амфотерный элемент, характерно комплексообразование, с координационным числом 4.Mg – характерная степень окисления – (+2), валентный электрон имеет конфигурацию ns2

Содержание в земной коре: Mg – 2%, Be – редкий элемент (в земной коре находится в виде минерала Берилл). Mg входит в состав силикатных и карбонатных минералов.

Получение:Be – спекают с известью, обрабатывают серной кислотой и получают BeSO4, из него – Be(OH), затем BeO, хлорируют его до BeCl, а потом подвергают электролизом расплава.Mg – электролизом минерала карнелита или хлорида магния.Be – металл серого цвета, твердый, но хрупкий.Mg – белый и легкий металл.При нагревании сгорают в кислороде с получением обычных оксидов (MgO, BeO), взаимод. с серой, азотом, галогенами.С водородом Be и Mg не взаимодействуют.Mg – очень сильный восстановитель, горит даже в атмосфере углекислого газа. Защитная оксидная пленка берилия препятствует взаимодействию с водой. Легко растворяется в кислотах и щелочах. В холодной, концентрированной серной и азотной кислотах не растворяется.Mg с холодной H2O взаимодействует очень медленно, так как образуется нерастворимй в воде Mg(OH)2.В кислотах магний растворяется очень активно за исключением HF и H3PO4. Со щелочью Mg не взаимод.

59. Соединения берилия и магния, нахождение в природе, получение, свойства, применение. Почти все соединения бериллия – полимеры, оксиды бериллия – BeO тугоплаки (t плавл = 2530 градусов), химически не активны, поэтому применяются в качестве химически стойкого и огнеупорного материала для изготовления керамики

Оксид бериллия BeO - амфотерный оксид, мелкокристаллический, растворяется в кислотах и щелочах.Be(OH)2 – амф., нерастворим в воде, гидроксид соединения Be ядовиты.MgO – жженая магнезия – тугоплавкое вещество, t плавл.= 2800 град. Используют для изготовления огнеупорных строительных материалов. Мелкокристаллический. Химически активный основной оксид.Растворяется в воде, поглощает CO2, растворяется в кислотах.В воде растворяется не значительно, но легко растворяется в хлориде аммония. Поэтому Mg легко растворяется в воде, если в раствор добавлено небольшое количество хлорида аммония.Применение: Be благодаря его легкости, твердости используется в самолетостроении, в атомной промышленности используется как замедлитель нейронов. Используется как добавка к сплавам, придавая коррозионную стойкость.Из бериллийных сплавов изготавливают лопатки дробилок и мельниц, неискрящий инструмент.Высокому распространению мешает высокая стоимость.Mg – используется для получения других металлов, для изготовления сверхлегких сплавов, используется в авиации, смесь порошка Mg с окислителем применяется для осв. ракет, снарядов. Недостатки – малая коррозионная стойкость.

60.Щелочноземельгые металлы. Нахождение в природе. Способы получения. Свойства. Ca,Ba,Sr, С.о.=+2.Комплексные соединения не характерны.Са-2% в земной коре.В свободном сост.в природе не встреч.CaCO₃-кальцит.CaSO₄-ангидрит CaSO₄∙2H₂O-гипс,CaF₂-флюорит, Ca₅(PO₄)₃(Cl,F,OH)-апатит.SrCO₃-cтрон- цианит,BaCO₃-витерит,SrSO₄-целестин, BaSO₄-барит.Са получают:1)электролизом CaCl₂2)алюмотермическим 2Al+6CaO= 3CaO∙Al₂O₃+3Ca.Ba и Sr алюмотермичес- ки.Ввиду высокой химической активности их хранят под слоем керосина в запаянных ам- пулах.Свойства:серебристо-белый.металл.При ↑t взаим.с Н₂,образуя гидриды(ЭлН₂).Крист. в-ва,легко окисляются на воздухе и взаим.с водой.На воздухе покрыв.оксидной пленкой,которая не обладает защитным действием

61.Соединение щелочноземельных металлов.получение,свойства,применение.. При ↑t взаим.с Н₂,образуя гидриды(ЭлН₂).Крист. в-ва, легко окисляются на воздухе и взаим.с водой.CaH₂(кр)+O₂=Ca(OH)₂(кр).Оксиды Ме получают разложением карбонатов/нит- ратов.2Ba(NO₃)₂(t)=2BaO+4NO₂+O₂.Энергично взаим.с водой,образуя сильные основания.(Эл(ОН)₂).По силе слабее основно щелочных металлов.В ряду Ca(OH)₂,Sr(OH)₂,Ba(OH)₂ усиливаются растворимость и термическая устойчивость. Легко растворяются в кислоте с выделением Н₂.С азотной кисл.-продукт нитрат аммония.

4Са+10HNO₃(Разб)=4Ca(NO₃)₂+NH₄NO₃+ 3H₂O.Все Металлы при ↑t взаим.с галогенами (галогениды ЭлГ₂).Крист.в-ва,хорошо растворяются в воде.(иск.фториды).Галогениды образуют с водой-кристалло гидраты.CaCl₂∙6H₂O-испаряется. В качестве обезвоживающего сред-ва.При↑t с серой-сульфиды.Чаще их получают при восстановлении сульфатов.BaSO₄+4C(t)= BaS+4CO.Сульфиды легко подвергаются гидро- лизу.BaS+2H₂O=Ba(OH)₂+H₂S.Металлы легко реагир.с азотом,нитриды-кристалические тугоплавкие в-ва,необратимо гидрализующиеся. Ca₃N₂+H₂O=3Ca(OH)₂+2NH₃.Карбиды Ме пол-ют при взаим.оксидов Ме с С. CaO+ 3C(2000⁰C)=CaC₂+CO.Карбиды необратимо гидрализуются.CaC₂+2H₂O=Ca(OH)₂+ C₂H₂-ацитилен.Большинство солей этих Ме в воде малорастворимы.(иск.перхлораты,ацитаты, нитраты).При ↑t оксидов Ме до t≤600 образуют пероксиды.2ВаО+О₂=2ВаО₂.Стабильность перок-в ↓ при переходе от Ва к Са.В воде малорастворимы.Подвергаются сильному гидролизу,даже слабыми кислотами.BaO₂+H₂SO₄=BaSO₄+H₂O₂.Применение: Ва исп.в кач-ве поглотителя остатков газов в вакуумных приборах.Соединение Са используют в строительстве в качестве слеплющего мат-ла для крепления кирпичном(каменной кладки-гашеная известь Са(ОН)₂)с песком и водой-известковый р-р.Он затвердевает за счет перехода Са(ОН)₂ в Са(СО)₃ при поглощении СО₂ из воздуха.Са(ОН)₂+СО₂=СаСО₃+Н₂О. Жженый гипс(алебастр)CaSO₄∙0,5H₂O при замешивании теста из порошка алебастра с водой-присоед.воды и отвердивание всей массы.Применение гипса-изготовление строительных перегородок.Гашеная известь Ca(OH)₂- дешевое сильное основание.СаСО₃(t)=СаО+Н₂О- негашеная известь.Са(ОН)₂-получ-е гидроксида Na.Ca(OH)₂+Na₂CO₃=CaCO₃+2NaOH

62.Цинк,кадмий,ртуть.Получение,свойства,применение. Для этих элементов характрена с.о.=+2.Ионы этих элементов проявляют ярко выраженную способность к образованию комплексных соединений.Для ртути характерно существование радикала Hg2(гидраргиум 2)В природе иногда встречается самородная ртуть.Цинк и Кадмий получают:1)пирометаллургическим методом 2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2-1 стадия,ZnO+C=Zn+CO-2 стадия.2)гидрометаллургическим методом,сначала руду обжигают,далее проводят эликтролиз и ртуть получают по реакции HgS+O2=Hg+SO2.Цинк,кадмий и ртуть это серебристо-белые мягкие металлы,легко плавкие.Ртуть растворяет в себе многие металлы и образующиеся растворы назыв.амольгамы.Их получают простым перемешиванием металла с ртутью.Цинк и кадмий на воздухе покрывается оксидной пленкой.Ртуть не взаимодействует с кислотами,только при температуре до 300 град.,образует оксид ртути,который при дальнейшем нагревании распадается.Цинк это химически активный металл,легко растворяется в кислотах и щелочах.Zn+2HCl=ZnCl2+H2,Zn+2NaOH+2H2O=Na2[Zn(OH)4]+H2.Кадмий растворяется в кислотах менее энергично чем цинк,в щелочах не растворяется.Ртуть растворяется только в кислотных окислителях.Hg+4HNO3(разб)=Hg(NO3)2+NO2+2H2O.С водородом эти металлы не взаимодействуют.Применение:Цинк используют для оцинковывания железа,с целью придотвращения от коррозии,для изготовления сплавов,Из кадмия изготавливают подшибниковые легкоплавкие сплавы,электроды акомуляторов.Ртуть используют как катод при электрохимическом получении хлора из хлорида натрия,а также как катализатор в органическом синтезе.

63.Соединения цинка,кадмия,ртути.Получения,свойста,применение. Оксиды цинка и кадмия получают при прокаливании гидроксида Zn(OH)2(t)=ZnO+H2O.Гидроксид цинка это типичное амфотерное соединение,оно растворяется и в кислотах и щелочах.Амфотерные свой-а гидроксида кадмия выражаются очень слабо,только при нагревании в концентрированных растворах щелочей,могут образовывать соединения типа K4[Cd(OH)6]/Гидроксид цинка и кадмия легко растворяются в растворах аммиака.Cd(OH)2+6NH3=[Cd(NH3)6](OH)2.Сульфиды кадмия,цинка,ртути образуются при взаимодействии металла с серой или действием сероводорода на растворы этих солей.Сульфид цинка растворяется в разбавленных кислотах.ZnS+2HCl=ZnCl2+H2S.Сульфид кадмия не растворяется в разбавленных кислотах он растворяется только в концентрированной азотной кислоте.Сульфид ртути очень устойчивое соединение которое не растворяется и в концентрированной азотной кислоте,растворяется только в царской водке.3HgS+8HNO3+6HCl=3HgCl2+3Y2SO4+8NO+4H2O.Соединения ртути и сама ртуть очень ядовитые вещ-а.Соединения кадмия ядовиты точно также как соед.ртути. Применение:Цинк используют для оцинковывания железа,с целью придотвращения от коррозии,для изготовления сплавов,Из кадмия изготавливают подшибниковые легкоплавкие сплавы,электроды акомуляторов.Ртуть используют как катод при электрохимическом получении хлора из хлорида натрия,а также как катализатор в органическом синтезе.