История открытия щелочных металлов

Обновлено: 02.07.2024

Презентация на тему: " Щелочные металлы Д.И. Менделеев Химия – наука, изучающая превращения веществ." — Транскрипт:

1 Щелочные металлы Д.И. Менделеев Химия – наука, изучающая превращения веществ

2 Щелочны́е мета́ллы элементы главной подгруппы первой группы Периодической Системы. Название связано с тем, что при взаимодействии щелочных металлов с водой образуется едкая щёлочь. К щелочным металлам относятся (в порядке увеличения атомного номера) литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). Щелочны́е мета́ллы элементы главной подгруппы первой группы Периодической Системы. Название связано с тем, что при взаимодействии щелочных металлов с водой образуется едкая щёлочь. К щелочным металлам относятся (в порядке увеличения атомного номера) литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr).

3 Получение щелочных металлов Щелочные металлы всегда находятся в соединениях в виде положительно заряженных ионов. Так как атомы щелочных металлов очень легко окисляются, отдавая свои электроны, то ионы их наоборот, трудно восстанавливаются.. Поэтому для восстановления ионов щелочных металлов обычно прибегают к наиболее мощному восстановительному средству - электрическому току. Натрий и калий получают в технике электролизом расплавленных гидроокисей или расплавленных хлористых солей; литий получается электролизом расплавленного хлористого лития. Рубидий и цезий в промышленном масштабе не вырабатываются. У франция не существует стабильных изотопов. Щелочные металлы всегда находятся в соединениях в виде положительно заряженных ионов. Так как атомы щелочных металлов очень легко окисляются, отдавая свои электроны, то ионы их наоборот, трудно восстанавливаются.. Поэтому для восстановления ионов щелочных металлов обычно прибегают к наиболее мощному восстановительному средству - электрическому току. Натрий и калий получают в технике электролизом расплавленных гидроокисей или расплавленных хлористых солей; литий получается электролизом расплавленного хлористого лития. Рубидий и цезий в промышленном масштабе не вырабатываются. У франция не существует стабильных изотопов.

4 История открытия Литий Литий Литий Натрий Натрий Натрий Рубидий Рубидий Рубидий Калий Калий Калий Цезий Цезий Цезий Франций Франций Франций

5 Физические свойства Щелочные металлы – серебристо-белые вещества, кроме Щелочные металлы – серебристо-белые вещества, кроме цезия, который имеет золотистый цвет. Мягкие, с низкими температурами плавления и плотностью. Сверху вниз по группе уменьшаются температуры плавления и кипения, увеличивается плотность металлов. Все эти металлы кристаллизуются в объемноцентрированные кубические ячейки. Параметры ячеек увеличиваются, а следовательно, силы связи уменьшаются сверху вниз. Отсюда и уменьшение температуры плавления. Но масса ядер растет, несмотря на увеличение объема. У калия происходит резкое увеличение радиуса атома по сравнению с натрием, и влияние объема оказывается преобладающим над массой, что приводит к резкому снижению плотности. Получение сплава натрия и калия. Оба металла свободно нарезаются ножом

6 Физические свойства щелочных металлов в таблице металл t плавления, °С t кипения, °C d, г/см 3. Твёрдость по Моосу ρ10 6, омсм Li Li Na Na K Rb Rb Cs Cs Fr Fr179,097,863,538,728,620, ,5390,9730,8931,5341,9042,4400,60,40,50,3 0,2 8,554,346,1011,619,0

7 Оксиды и гидроксиды щелочных металлов Оксиды Оксиды Оксиды Гидроксиды Гидроксиды Гидроксиды Оксид лития Оксид натрия

8 Реагирование с водой Характерная черта щелочных металлов – очень активная, до горения и взрыва, реакция с водой: Характерная черта щелочных металлов – очень активная, до горения и взрыва, реакция с водой: 2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2 Образуется гидроксид и водород Взаимодействие с водой

9 Презентацию подготовили Бернштейн Антон – главный научный редактор Пирожков Виктор – технический редактор Материал собрали: Материал собрали: Маслацов Николай – история открытия; Бердников Александр – оксиды и гидроксиды; Применко Алена – получение; Арсланова Ксения – физические свойства; Бернштейн и Пирожков – химические свойства; Иллюстрации: Пирожков Виктор, Арсланова Ксения Иллюстрации: Пирожков Виктор, Арсланова Ксения Рассказывал Бернштейн Антон, Маслацов Николай Рассказывал Бернштейн Антон, Маслацов Николай

10 Литий Литий был открыт в 1817 шведским химиком А. Арфведсоном в минерале петалите; название от греч. lithos камень. Металлический Литий впервые получен в 1818 английским химиком Г. Дэви. Литий был открыт в 1817 шведским химиком А. Арфведсоном в минерале петалите; название от греч. lithos камень. Металлический Литий впервые получен в 1818 английским химиком Г. Дэви. Мягкий щелочной металл серебристо- белого цвета. Мягкий щелочной металл серебристо- белого цвета.

11 Натрий Природные соединения Натрия поваренная соль NaCl, сода Na 2 CO 3 известны с глубокой древности. Название «натрий», происходящее от араб. натрун, греч. nitron, первоначально относилось к природной соде. Уже в 18 в. химики знали много др. соединений натрия. Однако сам металл был получен лишь в 1807 Г. Дэви электролизом едкого натра NaOH. В Великобритании, США, Франции элемент называется sodium (от исп. слова soda сода), в Италии sodio. Природные соединения Натрия поваренная соль NaCl, сода Na 2 CO 3 известны с глубокой древности. Название «натрий», происходящее от араб. натрун, греч. nitron, первоначально относилось к природной соде. Уже в 18 в. химики знали много др. соединений натрия. Однако сам металл был получен лишь в 1807 Г. Дэви электролизом едкого натра NaOH. В Великобритании, США, Франции элемент называется sodium (от исп. слова soda сода), в Италии sodio. Натрий - мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета Натрий - мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета Натрий – мягкий металл, его можно резать ножом. Натрий – мягкий металл, его можно резать ножом.

12 Рубидий Рубидий открыли в 1861 Р. Бунзен и Г. Кирхгоф при спектральном исследовании солей, выделенных из минеральных вод. Название элементу дано по цвету наиболее характерных красных линий спектра (от лат. rubidus красный, тёмно-красный). Металлический Р. получил впервые в 1863 Бунзен. Рубидий открыли в 1861 Р. Бунзен и Г. Кирхгоф при спектральном исследовании солей, выделенных из минеральных вод. Название элементу дано по цвету наиболее характерных красных линий спектра (от лат. rubidus красный, тёмно-красный). Металлический Р. получил впервые в 1863 Бунзен. Мягкий, серебристо-белый, очень химически активный металл Мягкий, серебристо-белый, очень химически активный металл

13 Калий Некоторые соединения Калия (например, поташ, добывавшийся из древесной золы) были известны уже в древности; однако их не отличали от соединений натрия. Только в 18 в. было показано различие между «растительной щёлочью» (поташем K 2 CO 3 ) и «минеральной щёлочью» (содой Na 2 CO 3 ). В 1807 Г. Дэви электролизом слегка увлажнённых твёрдых едких кали и натра (koh и naoh) выделил К. и натрий и назвал их потассием и содием. В 1809 Л. В. Гильберт предложил название «калий» (от араб. аль-кали поташ) и «натроний» (от араб. натрун природная сода); последнее И. Я. Берцелиус в 1811 изменил на «натрий». Название «потассий» и «содий» сохранились в Великобритании, США, Франции и некоторых др. странах. В России эти названия в 1840-х гг. были заменены на «калий» и «натрий», принятые в Германии, Австрии и Скандинавских странах. Некоторые соединения Калия (например, поташ, добывавшийся из древесной золы) были известны уже в древности; однако их не отличали от соединений натрия. Только в 18 в. было показано различие между «растительной щёлочью» (поташем K 2 CO 3 ) и «минеральной щёлочью» (содой Na 2 CO 3 ). В 1807 Г. Дэви электролизом слегка увлажнённых твёрдых едких кали и натра (koh и naoh) выделил К. и натрий и назвал их потассием и содием. В 1809 Л. В. Гильберт предложил название «калий» (от араб. аль-кали поташ) и «натроний» (от араб. натрун природная сода); последнее И. Я. Берцелиус в 1811 изменил на «натрий». Название «потассий» и «содий» сохранились в Великобритании, США, Франции и некоторых др. странах. В России эти названия в 1840-х гг. были заменены на «калий» и «натрий», принятые в Германии, Австрии и Скандинавских странах. Калий Калий мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета. мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.

14 Цезий Цезий открыт в 1860 Р. В. Бунзеном и Г. Р. Кирхгофом в водах Дюркхеймского минерального источника (Германия) методом спектрального анализа. Назван Цезий (от лат. caesius небесно-голубой) по двум ярким линиям в синей части спектра. Металлический Цезий впервые выделил шведский химик К. Сеттерберг в 1882 при электролизе расплавленной смеси cscn и ba. Цезий открыт в 1860 Р. В. Бунзеном и Г. Р. Кирхгофом в водах Дюркхеймского минерального источника (Германия) методом спектрального анализа. Назван Цезий (от лат. caesius небесно-голубой) по двум ярким линиям в синей части спектра. Металлический Цезий впервые выделил шведский химик К. Сеттерберг в 1882 при электролизе расплавленной смеси cscn и ba. Цезий 99,99999% в ампуле Цезий 99,99999% в ампуле Мягкий щелочной металл золотисто-белого цвета Мягкий щелочной металл золотисто-белого цвета

15 Франций Существование и главные свойства самого тяжёлого аналога щелочных металлов были предсказаны Д. И. Менделеевым в 1870, однако долгое время попытки обнаружить этот элемент в природе оканчивались неудачами. Только в 1939 французской исследовательнице М. Перей удалось доказать, что ядра 227 Ac в 12 случаях из 1000 испускают a(альфа) -частицы и при этом переходят в ядра элемента 87 с массовым числом 223, который и выделила Перей. Новый элемент исследовательница назвала в честь своей родины. Существование и главные свойства самого тяжёлого аналога щелочных металлов были предсказаны Д. И. Менделеевым в 1870, однако долгое время попытки обнаружить этот элемент в природе оканчивались неудачами. Только в 1939 французской исследовательнице М. Перей удалось доказать, что ядра 227 Ac в 12 случаях из 1000 испускают a(альфа) -частицы и при этом переходят в ядра элемента 87 с массовым числом 223, который и выделила Перей. Новый элемент исследовательница назвала в честь своей родины. Франций - щелочной металл, обладающий как радиоактивностью, так и высокой химической активностью. Не имеет стабильных изотопов Франций - щелочной металл, обладающий как радиоактивностью, так и высокой химической активностью. Не имеет стабильных изотопов Франций-223 (самый долгоживущий из изотопов франция, период полураспада 22,3 минуты) содержится в одной из побочных ветвей радиоактивного ряда урана-235 и может быть выделен из природных урановых минералов Уран(235), Уран(235), из которого поучают франций

16 Оксиды Оксиды щелочных металлов – соединения их с О вида Ме 2 О: Оксиды щелочных металлов – соединения их с О вида Ме 2 О: О 2- О 2- О 2- О 2- Na + Na + Li + Li + Оксиды основные, так как им соответсвуют гидроксиды NaOH; LiOH. Оксиды основные, так как им соответсвуют гидроксиды NaOH; LiOH.

17 Образование оксидов Оксид лития образуется при реакции лития с кислородом: Оксид лития образуется при реакции лития с кислородом: 4Li + O 2 =2Li 2 O (t) Образование остальных оксидов рассмотрим на примере натрия: I 2Na + O 2 = Na 2 O 2 (пероксид Na–O–О–Na) II 2Na + Na 2 O 2 = 2Na 2 O (t) I – активная стадия II – прокаливание Также образуются разложением солей (карбонатов и сульфитов) кислородосодержащих кислот с соответствующими металлами: Также образуются разложением солей (карбонатов и сульфитов) кислородосодержащих кислот с соответствующими металлами: K 2 CO 3 K 2 O + CO 2 Li 2 SO 3 Li 2 O + SO 2 (t)

18 Гидроксиды Гидроксиды щелочных металлов, кроме Li, термостойки и не разрушаются от температуры. Гидроксиды щелочных металлов, кроме Li, термостойки и не разрушаются от температуры. Гидроксиды реагируют с Гидроксиды реагируют с Кислотами КислотнымиКислотными оксидами Кислотными СолямиСолями (если образуется нерастворимое основание). Солями

19 Образование гидроксидов Обратная реакция: оксид+вода=гидроксид Обратная реакция: оксид+вода=гидроксид K 2 O + H 2 O= 2KOH Гидроксиды щелочных металлов – соединения их с группой ОН. Общая формула их: МеОН; растворимы Na – O – H Li – O – H Na – O – H Li – O – H Горение калия(фиолетовым цветом)

20 Реакции с кислотами 2KOH + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2H 2 O 2KOH + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2H 2 O соль +вода соль +вода Хлорид калия

21 Реакции с солями 2NaOH + CuSO 4 Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 2NaOH + CuSO 4 Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 нерастворимое основание + соль нерастворимое основание + соль Горение щелочных металлов Литий - красным цветом Натрий – желтым или оранжевым

22 Реакции с кислотными оксидами 2KOH + SiO 2 = K 2 SiO 3 + H 2 O 2KOH + SiO 2 = K 2 SiO 3 + H 2 O соль + вода соль + вода

Металлы I группы главной подгруппы (Li, Na, K, Rb, Cs)

Без рубрики

История щелочных металлов

Важным химическим продуктом с глубокой древности являлась зола. Мылкий раствор, образующийся при кипячении золы с водой (щёлок), был первым моющим средством, созданным человеком. В Средние века люди научились выделять из золы соединения, которые и делали ее раствор мылким, — соду и поташ (карбонаты натрия и калия). Долгое время названия этих двух солей означали лишь разные виды золы: поташом или кали называли золу, остающуюся после сгорания древесины, соломы, камыша и папоротника (эта зола богата калийными солями), а содой или натроном – золу других травянистых растений, в которых преобладали соли натрия.

На Руси производство поташа существовало уже в XI в. Золу, образующуюся при сжигании соломы или древесины, обрабатывали водой, а полученный раствор после фильтрования выпаривали. Сухой остаток кроме карбоната калия содержал также и другие примеси в виде калийных солей.

В отличие от поташа, сода встречается в природе, например в водах натронных озёр в Египте. Природную соду древние египтяне использовали для бальзамирования, отбеливания холста, при изготовлении красящих веществ и при варке пищи. Плиний Старший писал, что в дельте Нила соду выделяли из речной воды. Сода, получаемая из растительной золы, также содержала большое количество других солей. Она поступала в продажу в виде крупных кусков, из-за примеси угля окрашенных в серый или черный цвет.

Получение соды в дельте Нила. Из книги Г.Агриколы «О горном деле и металлургии»

Химическое различие между содой и поташом окончательно установил в 1758 г. немецкий химик А. С. Маргграф. А в 1807 г. Г. Дэви провёл электролиз расплавов щелочей – гидроксида натрия и гидроксида калия, выделив металлические натрий и калий.

В XIX в. были открыты литий, цезий и рубидий. Так, в 1860 – 1861 г. немецкие ученые Р. В. Бунзен и Г. Р. Кирхгоф, изучая с помощью спектрального анализа природные алюмосиликаты, обнаружили в них два новых элемента. По цвету наиболее сильных линий спектра один из них назвали рубидием (от лат. rubidus – «темно – красный»), а другой – цезием (от лат. caesius – «небесно-голубой»).

Щелочные металлы в природе

Вследствие очень легкой окисляемости щелочные металлы встречаются в природе исключительно в виде соединений. Натрий и калий принадлежат к распространенным элементам: содержание каждого из них в земной коре равно приблизительно 2%. Оба металла входят в состав различных минералов и горных пород силикатного типа. Хлорид натрия содержится в морской воде, а также образует мощные отложения каменной соли во многих местах земного шара. В верхних слоях этих отложений иногда содержатся довольно значительные количества калия, преимущественно в виде хлорида или двойных солей с натрием и магнием. Однако большие скопления солей калия, имеющие промышленное значение встречаются редко. Наиболее важными из них являются соликамские месторождения Пермского края, стассфуртские в Германии и эльзасские – во Франции. Залежи натриевой селитры находятся в Чили. В воде многих озер содержится сода. Наконец, огромные количества сульфата натрия находятся в заливе Кара-Богаз-Гол Каспийского моря, где эта соль и в зимние месяцы осаждается толстым слоем на дне.

Добыча соли

Среди соединений натрия важная роль принадлежит карбонату, или соде. Безводный средний карбонат натрия Na₂CO₃ называют кальцинированной содой, десятиводный кристаллогидрат Na₂CO₃∙10H₂O – стиральной содой, а гидрокарбонат NaHCO₃ – питьевой или пищевой содой.

Растворы среднего карбоната имеют сильнощелочную реакцию среды, их используют при стирке белья и при обработке шерсти. Кроме того, кальцинированная сода находит широкое применение в производстве мыла, стекла, сульфита натрия, органических красителей. Растворы гидрокарбоната имеют слабощелочную реакцию среды, поэтому питьевую соду используют в медицине, а также при приготовлении пищи.

Значительно меньше, чем натрий и калий, распространены литий, рубидий и цезий. Чаще других встречается литий, но содержащие его минералы редко образуют большие скопления. Рубидий и цезий содержатся в небольших количествах в некоторых литиевых минералах.

Все известные изотопы франция радиоактивны и быстро распадаются (период полураспада изотопа 223 Fr составляет 21,8 мин.). Первым был открыт изотоп 223 Fr французской исследовательницей М.Пере в 1939 г.В честь своей родины она назвала его францием. Он образуется при распаде актиния и в ничтожном количестве встречается в природе. В настоящее время небольшие количества франция получают искусственно.

Общие химические свойства щелочных металлов

Во внешнем электронном слое атомы щелочных металлов имеют по одному электрону. Во втором внешнем электронном слое у атома лития содержатся два электрона, а у атомов остальных щелочных металлов – по восемь электронов. Имея во внешнем электронном слое только по одному электрону, находящемуся на сравнительно большом удалении от ядра, атомы этих элементов довольно легко отдают этот электрон. Легкость отдачи внешних электронов характеризует рассматриваемые элементы как наиболее типичные представители металлов: металлические свойства выражены у щелочных металлов особенно резко.

Взаимодействие щелочных металлов с неметаллами

а) взаимодействие с кислородом

Обратите внимание, что только литий окисляется кислородом до нормального оксида:

Основным продуктом окисления натрия является пероксид:

а калий, рубидий и цезий сгорают в кислороде с образованием супероксидов (надпероксидов):

б) взаимодействие с галогенами (продукты взаимодействия галогениды):

в) взаимодействие с серой и фосфором (продукты взаимодействия сульфиды и фосфиды):

г) взаимодействие с водородом (продукты взаимодействия гидриды):

Гидриды щелочных металлов разлагаются водой с образованием щелочи и свободного водорода:

д) взаимодействие с азотом и углеродом

Эти реакции наиболее характерны для лития, который с азотом взаимодействует даже при обычной температуре:

Взаимодействие щелочных металлов со сложными веществами

а) взаимодействие с водой

Возможность взаимодействия щелочных металлов с водой обусловлена тем, что они находятся в начале ряда напряжений металлов, т.е. обладают очень высокой восстановительной активностью и могут окисляться даже ионами водорода из воды.

Взаимодействие натрия с водой

В результате реакций образуются растворы щелочей и выделяется водород, который иногда самовоспламеняется:

б) взаимодействие с разбавленными кислотами

2Na + 2HCl = 2NaCl + H₂↑

Концентрированную серную кислоту щелочные металлы восстанавливают до сероводорода:

Соли щелочных металлов окрашивают пламя горелки в различные цвета:

Это свойство используется для качественного анализа, т.е. для обнаружения этих катионов.

Цвет пламени ионов щелочных металлов

Получение и применение щелочных металлов

В промышленности натрий получают электролизом расплава смеси хлоридов натрия и кальция (она плавится при более низкой температуре, чем чистый хлорид натрия). Интересно, что первым из расплава выделяется не кальций, а более активный натрий, так как ион Na + в расплаве легче, чем Са 2+ , принимает электроны. Процесс проводят в стальных электролизёрах при 580 ̊ С. Образующийся жидкий натрий всплывает на поверхность расплава и собирается в специальный приёмник.

Схема электролиза для получения натрия

Ежегодно в мире производится около 200 тыс. тонн металлического натрия, который применяется на атомных электростанциях и в авиадвигателях в качестве теплоносителя, в металлургии – как восстановитель, в лабораторной практике – для абсолютирования (обезвоживания) растворителей.

Литий, как и натрий получают электролизом расплавов, а остальные щелочные металлы вытесняют из расплавленных солей металлическим натрием и кальцием. Например, натрий при 850 ̊ С легко вытесняет более активный калий из расплава его хлорида: KCl + Na → NaCl + K↑

Это объясняется тем, что калий (t_кип = 762 ̊ С), более летучий, чем натрий (t_кип = 883 ̊ С), испаряется, и в соответствии с принципом Ле-Шателье равновесие реакции смещается вправо. Аналогично из хлорида цезия можно получить цезий: Ca + 2CsCl = 2Cs↑ + CaCl₂

Натрий (Natrium)

Натрий

Натрий представляет собой серебристо-белый металл. Он настолько мягок, что легко режется ножом. Вследствие легкой окисляемости на воздухе его хранят под слоем керосина.

В организме человека натрий в виде его растворимых солей, содержится в основном во внеклеточных жидкостях – плазме крови, лимфе, пищеварительных соках. Осмотическое давление плазмы крови поддерживается на необходимом уровне прежде всего за счет хлорида натрия.

Значительная потеря ионов натрия (они выводятся из организма с мочой и потом) неблагоприятно сказываются на здоровье человека. Поэтому врачи рекомендуют людям есть больше соленого. Однако и избыточное содержание их в пище вызывает негативную реакцию организма, например повышение артериального давления.

Едкие щелочи (NaOH и KOH)

Гидроксиды щелочных металлов называют едкими щелочами. Они представляют собой белые кристаллические вещества, устойчивые к нагреванию, хорошо растворимые в воде (за исключением LiOH), а также в спирте.

Гидроксид калия

Гидроксид натрия – его называют также едким натром или каустической содой (от греч. «каустикос» — «жгучий», «едкий») – впервые был обнаружен в соде в 1736 г. французским химиком Анри Луи Дюамелем Дю Монсо. Это вещество образуется при гидролизе соды: Na₂CO₃ + H₂O ⇄ NaHCO₃ + NaOH. В XVIII в. едкий натр получали, действуя на сульфат натрия оксидом свинца (II): Na₂SO₄ + PbO + H₂O = PbSO₄↓ + 2NaOH

Другим способом получения едкого натра служило взаимодействие соды с известью Ca(OH)₂ (каустификация соды): Ca(OH)₂ + Na₂CO₃ ⇄ CaCO₃ + 2NaOH.

В наше время едкие щелочи получают электролизом растворов солей, например хлоридов. При этом наряду с щелочью образуются другие важные вещества – водород и хлор.

Гидроксиды натрия и калия применяют для очистки нефти и масел, в производстве бумаги, моющих средств, искусственных волокон. Благодаря способности активно поглощать влагу из воздуха (гигроскопичности) NaOH и KOH используются в лабораториях как осушители.

Перекись натрия (Na₂O₂)

Пероксид натрия

Перекись(или пероксид) натрия образуется при сжигании натрия на воздухе или в кислороде. В заводских условиях перекись натрия готовят нагреванием расплавленного натрия в токе воздуха, освобожденного от СО₂. Получающийся продукт имеет слабо-желтоватую окраску, обусловленную примесью соединения NaO₂, называемого надперекисью натрия.

Перекись натрия – очень сильный окислитель. Многие органические вещества при соприкосновении с ней воспламеняются.

При осторожном растворении перекиси натрия в холодной воде получается раствор, содержащий гидроксид натрия и перекись водорода. Если нагревать полученный раствор, то вследствие разложения перекиси водорода из него выделяется кислород.

При действии на перекись натрия разбавленных кислот также получается перекись водорода, например: Na₂O₂ + H₂SO₄ = H₂O₂ + Na₂SO₄

Перекись натрия применяется для отбелки тканей, шерсти, шелка и т.п. Важное значение имеет реакция взаимодействия перекиси натрия с углекислым газом:

На этой реакции основано применение перекиси натрия для регенерации воздуха в изолированных помещениях.

Оксид натрия (Na₂O)

Он может быть получен при пропускании над натрием, нагретым не выше 180̊ С, умеренного количества кислорода или нагреванием перекиси натрия с металлическим натрием: Na₂O₂ + 2Na = 2Na₂O

Оксид натрия бурно реагирует с водой с образованием гидроксида натрия и выделением большого количества теплоты:

Калий (Kalium)

Калий

По внешнему виду, а также по физическим и химическим свойствам калий очень похож на натрий, но обладает еще большей активностью. Подобно натрию, он имеет серебристо- белый цвет, быстро окисляется на воздухе и бурно реагирует с водой с выделением водорода.

Соли калия очень сходны с солями натрия, но обычно выделяются из растворов без кристаллизационной воды.

Калий принадлежит к числу элементов, необходимых в значительном количестве для питания растений. Хотя в почве находится довольно много солей калия, но и уносится его с некоторыми культурными растениями также очень много. Особенно много калия уносят лен и табак.

Калий отлагается в растениях главным образом в стеблях, поэтому удобрение земли навозом, содержащим солому, отчасти пополняет убыль калия. Но так как стебли перечисленных выше растений используются для промышленных целей, то в конце концов большая часть калия уходит из почвы, и для пополнения его убыли необходимо вносить калийные удобрения.

Источником получения калийных удобрений служат естественные отложения калийных солей. В России такие отложения находятся в районе Соликамска. Пласты соли состоящие главным образом из минералов карналлита KCl∙MgCl₂∙6H₂O и сильвинита KCl∙NaCl, залегают на большой площади между верховьями Камы и предгорьями Урала.

Соликамская шахта по добыче соли

Как и натрий, калий содержится во всех тканях организма человека. Но, в отличие от натрия, калий в преобладающем количестве находится внутри клеток. Ион калия играет важную роль в некоторых физиологических и биохимических процессах. Определенная концентрация калия в крови необходима для нормальной работы сердца. В организм калий поступает главным образом с растительной пищей; суточная потребность человека в нем составляет 2-3 г.

Литий (Lithium)

В 1817 г. в природных силикатах ученик Й.Я.Берцелиуса шведский химик Август Арфведсон обнаружил новый элемент, который назвал литием (от греч. «литос» — «камень»). В 1818 г. Г.Дэви получил литий в свободном виде электролизом расплава гидроксида.

В свободном состоянии литий – серебристо-белый металл, мягкий, хотя и жёстче остальных щелочных металлов, а также не такой легкоплавкий (t_пл = 181̊ С). Литий настолько лёгок, что не тонет даже в керосине.

Литий

По сравнению с другими щелочными металлами литий обладает рядом особенностей. Так, при сгорании на воздухе он дает оксид Li₂O, напрямую взаимодействует с азотом, образуя нитрид Li3N, и с углеродом, образуя карбид Li₂C₂. Некоторые соли лития (карбонат, фторид) малорастворимы в воде, а карбонат и гидроксид лития разлагаются при сильном нагреве с образованием оксида. Все эти свойства говорят о том, что химия лития близка химии магния.

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ

Вскоре Арфведсон обнаружил литий в сподумене LiAl[Si2O6],
позже ставшем важнейшим минералом элемента № 3.
В 1818 году металлический литий
впервые получил английский учёный
Гемфри Дэви.
В 1855 году немецкому химику Бунзену
и независимо от него английскому
физику Матиссену
удалось получить чистый литий
электролизом расплава
хлорида лития.

НАТРИЙ (Natrium)11Na
Натрий – мягкий, серебристо – белый металл.
В чистом виде получен при
электролизе едкого натра
английским химиком
и физиком Гемфри Дэви
в 1807 году и назван им
« содием».
В 1809 г. Л.В.Гильбер
предложил название
«натроний»
(от арабского «натрун» –
природная сода).

В 1811 г. И.Я.Берцеиус изменил «натроний»
на «натрий».

КАЛИЙ (Kalium) 19K
Калий – серебристо-белый, очень
мягкий и легкоплавкий металл.
Получен при электролизе едкого
кали в 1807г. английским химиком
и физиком Гемфри Деви
и назван им потассием.

В 1809 г.
Л.В.Гильберт
предложил название
« калий» (от арабского «аль-кали» -
поташ).

РУБИДИЙ (Rubidium) 37Rb
Рубидий – лёгкий и очень мягкий (как воск),серебристо-белый
металл.

Открыт в 1861 году
по двум неизвестным
ранее тёмно-красным
линиям в спектре
немецкими учёными
Р. Бунзеном
и Г. Кирхгофом.
Цвет этих линий
определил название:
в переводе с латыни
«рубидос»-
-«тёмно-красный».

ЦЕЗИЙ (Caesium) 55Cs
Блестящая поверхность
цезия имеет
бледно-золотистый
цвет.
В 1860 году немецкие
учёные
Р. Бунзен
и Г. Кирхгоф
по синим линиям в спектре
обнаружили в воде, взятой из
минеральных источников
Баварии,
новый химический элемент.
Название элемента:
по латыни
«цезиус»- «небесно-голубой».

Цезий, как известно, был первым элементом, открытым с помощью спектрального анализа, разработанного в 1859 году немецкими учёными –химиком Робертом Бунзеном и физиком
Густавом Кирхгофом.
Учёные, однако имели возможность познакомиться с этим
элементом ещё до 1860 года.
В 1846 году немецкий химик Платтер, анализируя минерал
поллуцит, обнаружил, что сумма известных его компонентов,
составляет лишь 93%, но не сумел точно установить, какой ещё
элемент (или элементы) входит в минерал.
В 1864 году, уже после открытия цезия, итальянец Пизани нашёл
цезий в поллуците и установил, что именно соединения этого
элемента не смог идентифицировать Платтер.

Франций (Franium) 87Fr
Возможность существования и основные свойства элемента №87
были предсказаны Д.И.Менделеевым. В 1871 году в статье
«Естественная система элементов и применение её к указанию
свойств неоткрытых элементов», он писал: «Затем в десятом
ряду можно ждать ещё основных элементов, принадлежащим к I,
II,III группам. Первый из них должен образовывать окисел- R2O,
второй- RO, третий- R2O3 , первый из них будет сходен с цезием,
второй- с барием, а все их окиси должны обладать, конечно,
характером самых энергичных оснований».
Исходя из местоположения экацезия в периодической системе,
следовало ожидать, что сам металл будет жидким при комнатной
температуре, так как цезий плавиться при 280 С.

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 3 000 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Металлы IА группы (щелочные металлы)

I.История открытия щелочных металлов.
3.Нахождение щелочных металлов в природе
II.Щелочные металлы – химические элементы.
1.Положение щелочных металлов в периодической системе
химических элементов Д.И. Менделеева.
2.Строение и свойства атомов.
III. Щелочные металлы – простые вещества.
1.Состав. Строение.
3. Физические свойства .
5. Химические свойства.
2.Получение щелочных металлов.
4. Качественное определение щелочных металлов.

История открытия щелочных металлов
литий
калий
натрий
рубидий
цезий
франций

литий (Lithium; Li )
Литиевая щелочная земля была открыта лишь в 1817 г. талантливым химиком-аналитиком, одним из учеников Берцелиуса Арфведсоном. В 1800 г. бразильский минералог Андрада де Сильва, совершая научное путешествие по Европе, нашел в Швеции два новых минерала, названных им петалитом и сподуменом. Арфведсон заинтересовался петалитом, он установил, что в петалите содержится "огнепостоянная щелочь до сих пор неизвестной природы". Берцелиус предложил назвать ее литионом (Lithion). Позднее Арфведсон обнаружил литиевую землю, или литину, и в некоторых других минералах, однако его попытки выделить свободный металл не увенчались успехом. Очень небольшое количество металлического лития было получено Дэви и Бранде путем злектролиза щелочи. В 1855 г. Бунзен и Маттессен разработали промышленный способ получения металлического лития злектролизом хлорида лития. В русской химической литературе начала XIX в. встречаются названия: литион, литин (Двигубский, 1826) и литий (Гесс).

Андрада де Сильва
Иоганн Август
Арфведсон
Берцелиус
Гемфри Дэви
Роберт Вильгельм Бунзен

Натрий (а точнее, его соединения) использовался с давних времён. Например, сода (натрон), встречающаяся в природе в водах натронных озёр в Египте. Природную соду древние египтяне использовали для бальзамирования, отбеливания холста, при варке пищи, изготовлении красок и глазурей.
Плиний Старший пишет, что в дельте Нила соду выделяли из речной воды. Она поступала в продажу в виде крупных кусков, из-за примеси угля окрашенных в серый или даже чёрный цвет.
Натрий впервые был получен английским химиком Хемфри Дэви в 1807 году электролизом твердого NaOH.
Название «натрий» (natrium) происходит от арабского натрун (др.-греч. νίτρον) и первоначально оно относилось к природной соде. Сам элемент ранее именовался содием (лат. sodium).
Натрий, Natrium, Na (11)

Калий (англ. Potassium, франц. Potassium, нем. Kalium) открыл в 1807 г. Дэви, производивший электролиз твердого, слегка увлажненного едкого кали. Дэви именовал новый металл потассием (Potassium). Гильберт,предложил название "калий"; оно было принято в Германии и России.
Калий, Kalium, К (19)

Рубидий был открыт в 1861 немецкими учеными Робертом Бунзеном и Густавом Кирхгоффом и стал одним из первых элементов, открытых методом
спектроскопии, который был изобретен Бунзеном и Кирхгоффом в 1859.
Название элемента отражает цвет
наиболее яркой линии в его спектре
(от латинского rubidus – глубокий красный).

Роберт Вильгельм Бунзен
Густав Роберт Кирхгофф
Рубидий, Rubidium, Rb (37)

Цезий был открыт в 1860 году немецкими учёными Р. В. Бунзеном и Г. Р. Кирхгофом в водах Дюрхгеймского минерального источника в Германии методом оптической спектроскопии, тем самым, став первым элементом, открытым при помощи спектрального анализа. В чистом виде цезий впервые был выделен в 1882 году шведским химиком К. Сеттербергом при электролизе расплава смеси цианида цезия (CsCN) и бария.
Цезий, Caesium, Cs (55)

Этот элемент был предсказан Д. И. Менделеевым (как эка-цезий), и был открыт (по его радиоактивности) в 1939 г. Маргаритой Пере, сотрудницей Института радия в Париже. Она же дала ему в 1964 г. название в честь своей родины — Франции.
Франций / Francium (Fr)

Положение щелочных металлов в периодической
системе химических элементов Д.И. Менделеева
Определите положение щелочных металлов в ПСХЭ.
Перечислите химические элементы,
дайте им краткую характеристику:
Выпишите символы элементов и названия

Объясните характер изменений с ростом порядкового номера:
1. заряд ядра (Z);
2. количество электронов на внешнем энергетическом уровне;
3. радиус атома, нм;
4. прочность связи валентных электронов
с ядром;
5. электроотрицательность;
6. металлические свойства;
7. восстановительные свойства;

период
группа
2
3
4
5
6
7
I A группа
Li
литий
Rb
Cs
Fr
K
Na
натрий
калий
рубидий
цезий
франций
3
11
19
37
55
87
6,941
22,989
39,098
85,468
132,905
[223]
увеличивается
не изменяется
увеличивается
увеличивается
уменьшается
уменьшается
увеличиваются
усиливаются

группа
3
4
5
6
I A группа
Li
Na
K
Rb
Cs
2
3
+3
2
) )
Строение и свойства атомов
Число электронов N рассчитывается по формуле
N = 2n2 N = 2 ·12 = 2
2
Заряд ядра численно равен порядковому номеру.
Число энергетических уровней равно номеру периода
период
Число валентных электронов равно номеру группы.
1
11
+11
19
+19
) ) )
) ) ) )
2
2
N = 2 · 22 = 8
8
8
8
1
1
Энергетический уровень делится на энергетические подуровни,
которые образованы орбиталями.
На первом уровне (n =1) 1s-подуровень (одна1s-орбиталь), на
которой максимально может находится 2 электрона.

Второй энергетический уровень (n=2) включает два подуровня:
(одна 2s-орбиталь) и 2р (три орбитали), всего четыре орбитали,
на которых может находится до 8 электронов. В атоме лития
1 электрон, т.к. на внешнем энергетическом уровне атомы
щелочных металлов содержат по 1 электрону, в соответствии с № группы.

37
55
В состав третьего уровня (n=3) входят три подуровня:
3s (одна орбиталь), 3р (три орбитали), 3d (пять орбиталей),
всего 9 орбиталей, содержащих не более 18 электронов.
В атоме натрия 1 электрон, т.к. атомы щелочных металлов
на внешнем энергетическом уровне содержат по 1 электрону
в соответствии с номером группы.

Щелочные металлы встречаются в природе в форме соединений, содержащих однозарядные катионы. Многие минералы содержат в своём составе металлы главной подгруппы I группы. Например, ортоклаз, или полевой шпат, состоит из алюмюсиликата калия K2[Al2Si6O16], аналогичный минерал, содержащий натрий — альбит — имеет состав Na2[Al2Si6O16]. В морской воде содержится хлорид натрия NaCl, а в почве — соли калия — сильвин KCl, сильвинит NaCl • KCl, карналлит KCl • MgCl2 • 6H2O, полигалит K2SO4 • MgSO4 • CaSO4 • 2H2O.
Нахождение в природе

алюмосиликат калия
альбит
хлорид натрия
сильвин
сильвинит
карналит
полигалит

Состав. Строение щелочных металлов
Химическая связь
металлическая
Кристаллическая решетка
металлическая
В металлах валентные электроны удерживаются атомами крайне слабо и способны мигрировать. Атомы, оставшиеся без внешних электронов, приобретают положительный заряд. Они образуют металлическую кристаллическую решётку.Совокупность обобществлённых валентных электронов (электронный газ), заряженных отрицательно, удерживает положительные ионы металла в определённых точках пространства - узлах кристаллической решётки. Внешние электроны могут свободно и хаотично перемещаться, поэтому металлы характеризуются высокой электропроводностью.

на аноде: 2Cl─ ─ 2e → Cl20
на катоде : Na+ +1e → Na0
2NaCl = 2Na + Cl2
Для получения щелочных металлов используют в основном электролиз
расплавов их галогенидов, чаще всего — хлоридов. Иногда для получения
щелочных металлов проводят электролиз расплавов их гидроксидов.
Получение щелочных металлов.

Все металлы этой подгруппы имеют серебристо-белый цвет (кроме серебристо-жёлтого цезия), они очень мягкие, их можно резать скальпелем. Литий, натрий и калий легче воды и плавают на её поверхности, реагируя с ней.
Физические свойства щелочных металлов

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ ОБЗОР ПО ТЕМЕ ПОДГОТОВИЛА Макридина Людмила Ивановна. - презентация

Презентация на тему: " ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ ОБЗОР ПО ТЕМЕ ПОДГОТОВИЛА Макридина Людмила Ивановна." — Транскрипт:

1 ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ ОБЗОР ПО ТЕМЕ ПОДГОТОВИЛА Макридина Людмила Ивановна

2 ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ ОБЗОР ПО ТЕМЕ ПОДГОТОВИЛА Макридина Людмила Ивановна

3 ЛИТИЙ (Lithium) 3 Li Литий – самый лёгкий серебристо – белый металл. Открыт в 1817 году шведским химиком А.Арфведсоном при анализе минерала петалита LiAl[Si 4 O 10 ] С греческого «литеос» - означает «камень».

4 Вскоре Арфведсон обнаружил литий в сподумене LiAl[Si 2 O 6 ], позже ставшем важнейшим минералом элемента 3. В 1818 году металлический литий впервые получил английский учёный Гемфри Дэви. В 1855 году немецкому химику Бунзену и независимо от него английскому физику Матиссену удалось получить чистый литий электролизом расплава хлорида лития.

5 НАТРИЙ (Natrium) 11 Na Натрий – мягкий, серебристо – белый металл. В чистом виде получен при электролизе едкого натра английским химиком и физиком Гемфри Дэви в 1807 году и назван им « содием». В 1809 г. Л.В.Гильбер предложил название «натроний» (от арабского «натрун» – природная сода). В 1811 г. И.Я.Берцеиус изменил «натроний» на «натрий».

6 КАЛИЙ (Kalium) 19 K Калий – серебристо-белый, очень мягкий и легкоплавкий металл. Получен при электролизе едкого кали в 1807г. английским химиком и физиком Гемфри Деви и назван им потассием. В 1809 г. Л.В.Гильберт предложил название « калий» (от арабского «аль-кали» - поташ).

7 РУБИДИЙ (Rubidium) 37 Rb Рубидий – лёгкий и очень мягкий (как воск),серебристо-белый металл. Открыт в 1861 году по двум неизвестным ранее тёмно-красным линиям в спектре немецкими учёными Р. Бунзеном и Г. Кирхгофом. Цвет этих линий определил название: в переводе с латыни «рубидос»- -«тёмно-красный». «

8 ЦЕЗИЙ (Caesium) 55 Cs Блестящая поверхность цезия имеет бледно-золотистый цвет. В 1860 году немецкие учёные Р. Бунзен и Г. Кирхгоф по синим линиям в спектре обнаружили в воде, взятой из минеральных источников Баварии, новый химический элемент. Название элемента: по латыни «цезиус»- «небесно-голубой».

9 Цезий, как известно, был первым элементом, открытым с помощью спектрального анализа, разработанного в 1859 году немецкими учёными –химиком Робертом Бунзеном и физиком Густавом Кирхгофом. Учёные, однако имели возможность познакомиться с этим элементом ещё до 1860 года. В 1846 году немецкий химик Платтер, анализируя минерал поллуцит, обнаружил, что сумма известных его компонентов, составляет лишь 93%, но не сумел точно установить, какой ещё элемент (или элементы) входит в минерал. В 1864 году, уже после открытия цезия, итальянец Пизани нашёл цезий в поллуците и установил, что именно соединения этого элемента не смог идентифицировать Платтер.

10 Франций (Franium) 87 Fr Возможность существования и основные свойства элемента 87 были предсказаны Д.И.Менделеевым. В 1871 году в статье «Естественная система элементов и применение её к указанию свойств неоткрытых элементов», он писал: «Затем в десятом ряду можно ждать ещё основных элементов, принадлежащим к I, II,III группам. Первый из них должен образовывать окисел- R 2 O, второй- RO, третий- R 2 O 3, первый из них будет сходен с цезием, второй- с барием, а все их окиси должны обладать, конечно, характером самых энергичных оснований». Исходя из местоположения экацезия в периодической системе, следовало ожидать, что сам металл будет жидким при комнатной температуре, так как цезий плавиться при 28 0 С.

Читайте также: