Конспект по щелочноземельным металлам

Обновлено: 18.05.2024

Образовательные: изучить характерные особенности электронного строения атомов щелочноземельных металлов; обратить внимание на восстановительные свойства металлов, их химическую активность с позиции электронного строения; сформулировать понятие взаимосвязи строения атома и физических , химических свойств.

Развивающие: научить использовать ряд напряжений металлов при прогнозировании химических свойства щелочноземельных металлов; совершенствовать специальные навыки и умения работать с химическими реактивами, записывать уравнения химических реакций; умения наблюдать, делать выводы, составлять схемы, сравнивать.

Воспитательные: приучать к аккуратной работе в тетради, развивать коммуникативные способности, воспитывать взаимовыручку, умение делать самооценку, критически относится к оценке своих знаний.

Методы: словесный – беседа, рассказ,

наглядно - иллюстративные – демонстрация таблиц, опытов,

практический – лабораторный опыт,решение задач.

Тип урока: изучение нового материала.

Форма урока: урок с использованием элементов исследовательской деятельности , проблемной ситуации, компьютерной презентации.

Формы работы: парная и индивидуальная.

Оборудование: Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, химическая посуда, вода, металлический кальций, спички, раствор соляной кислоты, оксид кальция, гидроксид кальция, раствор хлорида кальция, раствор карбоната натрия, коллекция «Карбонаты».

Ход урока: 1. Организационная часть урока.

2. Проверка знаний учащихся.

Вопросы и задания опроса:

1.Тест: Щелочные металлы и их соединения

1. Электронное строение внешнего энергетического уровня атомов

А) …S 1 В) …S 2 P 1

Б) …S 2 Г) …S 2 P 2

2. Степень окисления щелочных металлов:

3. Вид связи в кристалле натрия:

А) ковалентная полярная В) ионная

Б) ковалентная неполярная Г) металлическая

4. Выберите ряд элементов, относящихся к щелочным металлам:

А) Ca, Zn, Cl В) Li, Na, Rb

Б ) Mg, K, Al Г ) Cr, Mn, Co

5. Самый лёгкий щелочной металл:

6. Укажите характеристики, одинаковые для всех щелочных металлов

А) число валентных электронов

Б) сильные восстановительные свойства

Г) число энергетических уровней в атоме

7. Наиболее ярко выраженные металлические свойства у:

А) лития В) калия

Б) натрия Г) рубидия

8. Какие щелочные металлы, сгорая на воздухе, образуют

оксиды состава R₂O?

9. Способ получения натрия и калия:

А) алюмотермия В) электролиз

Б) магнийтермия Г) пиролиз

10. С какими из перечисленных веществ реагируют щелочные металлы:

11. NaOH относят к:

А) основным оксидам В) кислотам

Б) щелочам Г) амфотерным основаниям

12. Укажите восстановитель в реакции 2Na + S = Na₂S

13. С группой, каких веществ реагируют оксиды щелочных металлов:

14. Расставьте коэффициенты в молекулярном уравнении

реакции, схема которой: КOH + AlCl₃ ® КCl + Al(OH)₃

Сумма коэффициентов в уравнении реакции равна _______________

15. Установите соответствие между ним формулой веществ и

ФОРМУЛЫ ВЕЩЕСТВ НАЗВАНИЯ ВЕЩЕСТВ

А) Na₂O 1. пероксид натрия

В) NaOH 3. гидрокарбонат натрия

Г) NaHCO₃ 4. оксид натрия

2.Вопросы опроса:

1.Где находятся щелочные металлы в периодической системе Д.И. Менделеева?

- В периодической системе щелочные металлы расположены в I группе главной подгруппе, на внешнем уровне 1 электрон, который щелочные металлы легко отдают, поэтому во всех соединениях они проявляют степень окисления +1. С увеличением размеров атомов от лития к францию энергия ионизации атомов уменьшается и, как правило, возрастает их химическая активность.

2. Физические свойства щелочных металлов?

- Все щелочные металлы серебристо-белого цвета с незначительными оттенками, лёгкие, мягкие и легкоплавкие. Их твёрдость и температура плавления закономерно снижаются от лития к цезию.

3.Проверочная работа по вариантам:

1 вариант: Напишите уравнения реакции взаимодействия натрия с кислородом, хлором, водородом, водой. Укажите окислитель и восстановитель.

2 вариант: Напишите уравнения реакции взаимодействия лития с кислородом, хлором, водородом, водой. Укажите окислитель и восстановитель.

3 вариант: Напишите уравнения реакции взаимодействия калия с кислородом, хлором, водородом, водой. Укажите окислитель и восстановитель .

3. Изучение программного материала.

1. Характеристика щелочноземельных металлов.

Щелочноземельные металлы — кальций, стронций, барий, радий , бериллий и магний— находятся в главной подгруппе II группы периодической системы Д.И.Менделеева.

Кальций – типичный представитель щелочноземельных металлов .

Происхождение этого названия связано с тем, что их гидроксиды являются щелочами, а оксиды по тугоплавкости сходны с оксидами алюминия и железа, носившими ранее общее название "земли".

2. Расположение щелочноземельные металлы в ПСХЭ Д.И. Менделеева.

Находятся в главной подгруппе II группы. У металлов II группы главной подгруппы на внешнем энергетическом уровне содержится по 2 электрона, находящихся на меньшем удалении от ядра, чем у щелочных металлов. Поэтому их восстановительные свойства хотя и велики, но все же менее, чем у элементов I группы. Усиление восстановительных свойств также наблюдается при переходе от Mg к Ba, что связано с увеличением радиусов их атомов, во всех соединениях проявляют степень окисления +2.

Электронное строение атомов щелочных металлов.

Число электронов на внешнем уровне

3. Физические свойства щелочноземельных металлов?

Металлы II группы главной подгруппы - это серебристо-белые вещества, хорошо проводящие тепло и электрический ток. Плотность их возрастает от Be к Ba, а температура плавления, наоборот, уменьшается. Они значительно тверже щелочных металлов. Все, кроме бериллия, обладают способностью окрашивать пламя в разные цвета.

4.Химические свойства щелочноземельных металлов.

Взаимодействие щелочноземельных металлов с простыми веществами:

1. Взаимодействие с кислородом:

2. Взаимодействие с галогенами:

3. Взаимодействие с азотом:

4. Взаимодействие с водородом:

5. Взаимодействие с серой:

а) Ba + S = ; *б) Sr + S =

Взаимодействие щелочных металлов со сложными веществами.

1. Взаимодействие с водой:

а) С a + H ₂ O = ; *б) Ва + H ₂ O =

2. Взаимодействие с кислотами:

а) С a + HCI = ; *б) Ва + H ₂ SO ₄ =

Лабораторная работа

«Взаимодействие гидроксида кальция с соляной кислотой и сульфатом меди(II)».

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ - Качественная реакция

5. Щелочноземельные металлы в природе.

В природе щелочноземельные металлы находятся в виде соединений, потому что обладают высокой химической активностью, которая в свою очередь, зависит от особенностей электронного строения атомов (наличие двух неспаренных электронов на внешнем энергетическом уровне).

Бериллий – встречается в природе в виде минералов: берилла, хризоберилла и их разновидностей: изумруда, аквамарина, александрита – известных как драгоценные камни.

Бериллий и его растворимые в воде соединения высокотоксичны (ядовиты). Даже ничтожно малая примесь его в воздухе приводит к тяжёлым заболеваниям. Он находит широкое применение в технике. Добавленный к меди он сильно повышает её твёрдость, прочность, химическую стойкость, делает похожей на сталь. Основной потребитель бериллия – атомная энергетика. Потребность в нём с каждым годом растёт.

Магний был впервые получен Деви в 1808 году из белой магнезии (магнезит MqCO 3) – минерала, найденного близ греческого города Магнезия. По названию минерала и дали название простому веществу и химическому элементу. Сульфат магния (одна из распространённых солей магния) называют ещё горькой солью – она придаёт морской воде горьковатый вкус. Данная соль магния используется в качестве слабительного средства. Сплавы с магнием прочнее, твёрже, легко полируются, обрабатываются и их используют в автомобильной промышленности, авиационной, ракетной технике.

Как вы думаете, почему остальные металлы этой группы, главной подгруппы названы ЩЗМ?

Так они именуются по той причине, что их гидроксиды, подобно гидроксидам ЩМ, растворимы в воде, то есть являются щелочами.

«Земельными они названы потому, что в природе они встречаются в состоянии соединений, образующих нерастворимую массу земли, и сами в виде оксидов имеют землистый вид…» - Д.И.Менделеев.

Кальций занимает пятое место по распространённости. Так же впервые получен Деви в 1808 году. Название элемента происходит от латинского слова «кальс», что значит, «известь, мягкий камень». Встречается в виде гипса, кальцита (кальцит образует залежи мела, мрамора, известняка)

Подумайте из чего кальцит формируется?

Поэтому неудивительно, что иногда в известняках находят ракушки или отпечатки животных.

Где он применяется? (гипсовые слепки, карнизы, лепнина, штукатурка потолков, в хирургии, бумажная промышленность).

Стронций встречается реже в виде минерала целестина, что с латинского означает «небесный» - сульфат стронция, образован розово-красными, бледно-голубыми кристаллами. Своё название он (стронций) получил от названия шотландской деревни Стронциан, близ которой в конце XVIII века найден редкий минерал стронцианит SrCO 3.

Барий встречается в виде барита BaSO 4 («барис»- тяжёлый с латинского). Применяется для изготовления радиоламп, в кожевенном деле (для удаления шерсти), в сахарном производстве, для приготовления фотобумаги, выплавке специальных окон.

Кальциевые горные породы – известняк, мрамор, мел.

Мел, известняк, мрамор не растворимы в чистой воде, но растворимы в кислых растворах, даже таких слабых как природная вода.

При просачивании воды с поверхности земли через залежи известняка происходят процессы: - если порода залегает под тонким слоем почвы – образуются провалы;

- если породы залегают на большой глубине – возникают подземные карстовые пещеры.

6. Важнейшие соединения щелочноземельных металлов и их применение.

- Оксиды - CaO

- Гидроксиды - Ca ( OH )₂

У травянистых растений газообмен происходит через устьица на листьях и стеблях, у деревьев и кустарников - на стволах через чечевички или трещины.

Гашёная известь, негашёная известь, гашение, известковая вода, известковое молоко.

Применение гидроксида кальция:

- при побелке помещений;

- для приготовления известкового строительного раствора и силикатного бетона;

- для умягчение воды;

- для производства известковых удобрений;

- получение других соединений кальция, нейтрализация кислых растворов (в том числе сточных вод производств), получение органических кислот;

- Известковое молоко применяют в сахарной промышленности для очистки свекловичного сока

«Ознакомление с образцами природных соединений кальция»

Задание. Рассмотрите образцы и запишите в тетрадь названия природных соединений кальция.

Применение солей:

В строительстве:

Самый важный из минералов – известняк (карбонат кальция), без которого не обходится ни одно строительство. Во-первых, он сам является прекрасным строительным камнем. Во-вторых, это сырьё для получения цемента, гашёной и негашёной извести, стекла и др. Известковой щебёнкой укрепляют дороги. Природный мел представляет собой остатки раковин древних животных. Мел применяют для побелки, а также и в школе – школьный мел.

В сельском хозяйстве:

Среднего содержания кальция в почвах (1,37%) вполне достаточно для обеспечения физиологических потребностей растений. Тем не менее, соединения кальция вносят в почвы для химической мелиорации: известковым порошком уменьшают кислотность почв, гипсованием устраняют избыточную щёлочность. Нитрат и фосфаты кальция используются как азотные удобрения.

В архитектуре:

Минерал скульпторов – мрамор (карбонат кальция). Из него создавал свои прекрасные творения Микеланджело.

Сульфат кальция встречается в природе в виде минерала гипса. Его используют для получения слепков. Для этого применяют полуводный гипс – алебастр.

- Гипс используем и мы, медики, для наложения фиксирующих гипсовых повязок. Сульфат магния, известный под названием горькая или английская соль, используют в качестве слабительного средства. Он содержится в морской воде и придаёт ей горький вкус. Сульфат бария благодаря нерастворимости и способности задерживать рентгеновские лучи применяют в рентгенодиагностике («баритовая каша») для диагностики заболеваний желудочно-кишечного тракта. Остальные соединения бария токсичны.

Из всех заболеваний подростков на первом месте стоят нарушения опорно-двигательного аппарата. Одна из причин – недостаточное содержание кальция в пище. Замедление поступления кальция в костную ткань вызывает деформацию костей у взрослых и рахит у детей. Человек должен получать в день 1,5г кальция. Наибольшее его количество содержится в сыре, твороге, петрушке, салате. Другой хороший источник пищевого кальция, часто не берущийся в расчет - мягкие кости лосося и сардин, которые мы съедаем при потреблении этой пищи.

- А сколько соединений кальция в составе любой зубной пасты! Из зубной пасты доставляются кальций, фосфор и магний. Кальций и фосфор являются основными строительными элементами эмали зуба. На протяжении всей жизни человека они участвуют в обменных процессах. Необходимость такой добавки обусловлена потребностью зубов в этих элементах при кариесе, и в еще большей степени при некариозных поражениях зубов. Некариозные поражения зубов чаще всего связаны с нарушениями функции щитовидной, поджелудочной, половых желез, заболевания ЖКТ и др., а так же с влиянием внешних неблагоприятных воздействий (ежедневная длительная - более 6 часов - работа с компьютером, экологические влияния) вызывающих заметную убыль минеральных компонентов в тканях зуба, ведущих в начале к повышенной чувствительности зубов, а затем к повреждению в виде кариеса. В связи с этим местное применение паст, содержащих фосфорно-кальциевые добавки, позволяет не только предупредить, но и в известной степени компенсировать потери при наличии заболевания.

В живых организмах:

Соединения кальция входят в состав скелетов и зубов позвоночных животных. Такие скелеты называются внутренними, и образованы они фосфатом кальция. На долю кальция приходится более 1,5% массы тела человека, 98% кальция содержится в костях.

- Перечислите функции скелета

Опорная, защитная, двигательная, кроветворная

- какой ещё тип скелета встречается в природе?

- Какое соединение кальция входит в состав наружного скелета?

- У каких животных наружный скелет образован карбонатом кальция?

Раковинные корненожки, кораллы, моллюски (раковина, жемчуг)

- Как образуется жемчуг?

Жемчужина образуется внутри раковины моллюска в результате попадания туда постороннего предмета (песчинки и др.). Далее вокруг предмета -"затравки" происходит отложение перламутровых слоёв. Добыча морского жемчуга ведётся главным образом в Красном море и Персидском заливе , а также у берегов Шри-Ланки и Японии . Пресноводный жемчуг добывается в Германии , России , Китае и странах Северной Америки . В настоящее время ведётся не только поиск природного жемчуга, но и выращивание его в промышленных масштабах (особенно в Японии). Внутрь устрицы помещаются бусинки из прессованных раковин, после чего устрицы возвращаются в воду. Через определённое время бусины, покрытые слоями перламутра, извлекаются из устриц. Искусственный жемчуг в последнее время широко используется как популярный компонент для создания бижутерии и украшений своими руками. Современные технологии позволяют создать искусственные жемчужины любых размеров, форм и цветов, при этом стоимость такого жемчуга существенно ниже натурального. История знает много примеров поистине гигантских жемчужин. Однако ни одна из них не дошла до наших дней: жемчужины не живут больше 150—200 лет, после этого срока камень, увы, рассыпается.

Мы практически ежедневно встречаемся с ещё одним объектом природы, который на 90% образован карбонатом кальция. Отгадайте загадку:

Может и разбиться,
Может и свариться.
Если хочешь, в птенчика
Может превратиться (Яйцо).

Более десяти лет исследований показали, что яичная скорлупа идеальный источник кальция, который легко усваивается организмом.

Готовят скорлупу так. Яйца моют в теплой воде с мылом, хорошо ополаскивают. Белок и желток выливают из яйца, а скорлупу еще раз прополаскивают и на 5 минут помещают в кипящую воду. Скорлупа яиц, сваренных вкрутую чуть менее активна, но зато готова к использованию. Дозировка от 1,5 до 3 г. в зависимости от возраста. Растереть скорлупу в порошок лучше в ступке. Принимать с утренней едой - с творогами или кашей.

Конспект по щелочноземельным металлам

Щелочные металлы. Элементы IA-группы

Ключевые слова конспекта: щелочные металлы, элементы IA-группы, литий, натрий, цезий, калий, рубидий, надпероксиды, пероксид натрия, щелочи, получение и применение щелочных металлов.

Щелочными металлами называют элементы IA-группы Периодической системы. Групповое название «щелочные» обусловлено тем, что растворимые в воде гидроксиды натрия и калия известны с древних времён, их называли щелочами. Важнейшие параметры этих элементов приведены в таблице.

Вы видите, как меняются свойства элементов в подгруппе: от лития к цезию радиусы атомов увеличиваются, значения энергии ионизации и электроотрицательности уменьшаются, металлические свойства усиливаются.

Электронная конфигурация валентного электронного слоя атомов щелочных металлов ns 1 , где n – номер валентного энергетического уровня. Щелочные металлы являются s-элементами.

В соединениях щелочных металлов преобладает ионный характер связи. В своих соединениях щелочные металлы могут быть только одновалентны. Во всех своих соединениях щелочные металлы имеют степень окисления +1.

Высшими оксидами являются соединения состава Ме₂O, они имеют ярко выраженный основный характер. Высшие гидроксиды щелочных металлов МеОН – типичные основания, щёлочи. Водородные соединения щелочных металлов – твёрдые гидриды состава МеН.

ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ – ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА

Щелочные металлы – вещества немолекулярного строения, их кристаллическая решётка металлическая.

При обычных условиях щелочные металлы – твёрдые вещества, имеют металлический блеск на свежем срезе (быстро тускнеют вследствие окисления), лёгкие (литий – самый лёгкий металл, его плотность составляет 0,53 г/см 3 ), легкоплавкие, мягкие (легко режутся ножом).

При внесении щелочных металлов или их соединений в бесцветное пламя оно приобретает характерную окраску:

Элемент

Окраска пламени Элемент

Окраска пламени

Щелочные металлы являются активными восстановителями. В атмосфере хлора и фтора они воспламеняются при обычных условиях.

Взаимодействие щелочных металлов с жидким бромом сопровождается взрывом.

Нагретые щелочные металлы легко сгорают на воздухе или в кислороде, но только при сгорании лития образуется оксид: При сгорании натрия обычно образуется пероксид (Na₂O₂):

Пероксид натрия Na₂O₂ – кристаллы светло-жёлтого цвета – можно рассматривать как соль пероксида водорода H₂O₂.

При сгорании остальных щелочных металлов образуются надпероксиды (например, КO₂). Получить оксиды Na₂О, К₂O, Rb₂O, Cs₂O можно восстановлением пероксидов и надпероксидов щелочными металлами, например, по реакции: КO₂ + 3К = 2К₂O

Щелочные металлы взаимодействуют с серой при нагревании.

Литий – единственный металл, который реагирует с азотом с образованием нитрида уже при комнатной температуре:

Остальные щелочные металлы с азотом не реагируют (натрий реагирует с азотом при 100 °С, при электрическом разряде).

При нагревании щелочные металлы взаимодействуют с водородом с образованием твёрдых гидридов:

Щелочные металлы активно взаимодействуют с водой с образованием щёлочи и водорода. При этом кусочек лития или натрия с шипением «бегает» по поверхности воды, при взаимодействии калия происходит возгорание выделяющегося водорода (бледно-фиолетовое пламя), рубидий и цезий взаимодействуют со взрывом:

Щелочные металлы активно реагируют с разбавленными кислотами с образованием соли и водорода, но при этом параллельно протекают реакции щелочного металла с водой и образовавшейся щёлочи с кислотой.

Иначе протекают реакции с концентрированными растворами кислот или с самими кислотами – сильными окислителями, например с азотной и серной. В этих реакциях происходит восстановление азота в высшей степени окисления (в HNO₃) или серы в высшей степени окисления (в H₂SO₄). Образуется соль, продукт восстановления азота или серы и вода:

Щелочные металлы активно взаимодействуют с растворами солей, но при этом происходит не замещение металла, входящего в состав соли, щелочным металлом, а прежде всего взаимодействие щелочного металла с водой раствора.

Натрий получают электролизом расплава поваренной соли (с добавками СаCl₂ для понижения температуры плавления смеси):

Щелочные металлы находят широкое применение в промышленности и в технике:

литий – в литий-ионных аккумуляторах, в термоядерной энергетике для получения изотопа водорода – трития, а также в качестве теплоносителя в ядерных реакторах;
натрий используют как теплоноситель в ядерных реакторах, для синтеза некоторых органических соединений (например, как катализатор в синтезе каучука, как активный восстановитель в других реакциях, часто в сплаве с калием), в металлотермии (натрийтермия);
цезий легко теряет электроны даже под действием света, поэтому он применяется в фотоэлементах.

Наиболее распространёнными соединениями щелочных металлов являются (приведены исторические названия):

NaOH – едкий натр (каустическая сода),
NaCl – поваренная соль,
NaNO₃ – чилийская селитра,
Na₂SO₄ • 10H₂O – глауберова соль,
Na₂CO₃ • 10H₂O – сода кристаллическая,
КОН – едкое кали,
КCl – хлорид калия, входит в состав калийной соли (NaCl • КCl + КCl),
KNO₃ – индийская селитра,
К₂СO₃ – поташ.

Конспект урока по химии «Щелочные металлы. Элементы IA-группы». Выберите дальнейшее действие:

Ключевые слова конспекта: щелочноземельные металлы, элементы IIA-группы, земли, получение щелочноземельных металлов.

ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕМЕНТОВ IIA ГРУППЫ

К щёлочноземельным металлам относят кальций Са, стронций Sr, барий Ва, радий Ra – металлы IIА-группы. Название «щёлочноземельные» обусловлено тем, что гидроксиды этих металлов относятся к щелочам – растворимым в воде основаниям, а оксиды этих металлов с древних времён называли землями. Бериллий и магний к щёлочноземельным металлам не относятся.

Важнейшие параметры элементов IIA группы приведены в таблице:

Электронная конфигурация валентного слоя атомов щёлочноземельных металлов в стационарном состоянии ns 2 . Щёлочноземельные металлы являются s-элементами. Во всех своих соединениях они имеют степень окисления +2.

Высшие оксиды щёлочноземельных металлов имеют состав МеО и проявляют основный характер. Высшие гидроксиды этих элементов Ме(ОН)₂ являются типичными основаниями, их относят к щелочам, хотя их растворимость намного ниже, чем гидроксидов щелочных металлов. Водородные соединения щёлочноземельных металлов представляют собой твёрдые гидриды состава МеH₂.

ЩЁЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ – ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА

При обычных условиях щёлочноземельные металлы – твёрдые вещества, имеют металлический блеск на свежем срезе (быстро покрываются желтоватой плёнкой на воздухе), лёгкие (кроме радия), при этом более твёрдые, чем щелочные металлы. Кальций не режется ножом, он довольно твёрдый, стронций и барий мягче. Барий похож по твёрдости на свинец, но в отличие от него при разрезании крошится на отдельные кристаллы.

При внесении щёлочноземельных металлов или их соединений в бесцветное пламя появляется его характерная окраска:

Щёлочноземельные металлы являются активными восстановителями. Реакции с галогенами протекают легко даже при обычных условиях: При сгорании щёлочноземельных металлов на воздухе или в кислороде образуются оксиды:

При нагревании на воздухе или в кислороде кальций загорается, пламя при этом имеет красноватый цвет.

Щёлочноземельные металлы взаимодействуют с серой при нагревании. Образуются сульфиды: При нагревании щёлочноземельные металлы реагируют с азотом с образованием нитридов (Са – при температуре красного каления): При нагревании щёлочноземельные металлы взаимодействуют с водородом с образованием твёрдых гидридов: Щёлочноземельные металлы легко взаимодействуют с водой с образованием щёлочи и водорода:

Кальций с холодной водой реагирует сравнительно медленно, но с горячей водой реакция идёт бурно.

Щёлочноземельные металлы активно взаимодействуют с растворами солей, но происходит, как и в случае щелочных металлов, не замещение металла, входящего в состав соли, а реакция щёлочноземельных металлов с водой раствора.

Кальций и стронций получают электролизом расплавов хлоридов:

Конспект урока по химии «Щелочноземельные металлы. Элементы IIA-группы». Выберите дальнейшее действие:

Щелочные металлы

К щелочным металлам относят химические элементы: одновалентные металлы, составляющие Ia группу: литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций.

Эти металлы очень активны, быстро окисляются на воздухе и бурно реагируют с водой. Их хранят под слоем керосина из-за их сильной реакционной способности.

Общая характеристика

От Li к Fr (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение: атомного радиуса, металлических, основных, восстановительных свойств, реакционной способности. Уменьшается электроотрицательность, энергия ионизации, сродство к электрону.

Li - 2s 1
Na - 3s 1
K - 4s 1
Rb - 5s 1
Cs - 6s 1
Fr - 7s 1

Природные соединения

NaCl - галит (каменная соль)
KCl - сильвин
NaCl*KCl - сильвинит

Получение

Получить такие активные металлы электролизом водного раствора - невозможно. Для их получения применяют электролиз расплавов при высоких температурах (естественно - безводных):

NaCl → Na + Cl₂↑ (электролиз расплава каменной соли)

Химические свойства

Одной из особенностей щелочных металлов является их реакция с кислородом. Литий в такой реакции преимущественно образует оксид, натрий - пероксид, калий, рубидий и цезий - супероксиды.

K + O₂ → KO₂ (супероксид калия)

Помните, что металлы никогда не принимают отрицательных степеней окисления. Щелочные металлы одновалентны, и проявляют постоянную степень окисления +1 в различных соединениях: гидриды, галогениды (фториды, хлориды, бромиды и йодиды), нитриды, сульфиды и т.д.

Li + H₂ → LiH (в гидридах водород -1)

Na + F₂ → NaF (в фторидах фтор -1)

Na + S → Na₂S (в сульфидах сера -2)

K + N₂ → K₃N (в нитридах азот -3)

Щелочные металлы бурно взаимодействуют с водой, при этом часто происходит воспламенение, а иногда - взрыв.

Na + H₂O → NaOH + H₂↑ (воду можно представить в виде HOH - натрий вытесняет водород)

Иногда в задачах может проскользнуть фраза такого плана: ". в ходе реакции выделился металл, окрашивающий пламя горелки в желтый цвет". Тут вы сразу должны догадаться: речь, скорее всего, про натрий.

Щелочные металлы по-разному окрашивают пламя. Литий окрашивает в алый цвет, натрий - в желтый, калий - в фиолетовый, рубидий - синевато-красный, цезий - синий.

Оксиды щелочных металлов

Имеют общую формулу R₂O, например: Na₂O, K₂O.

Получение оксидов щелочных металлов возможно в ходе реакции с кислородом. Для лития все совсем несложно:

В подобных реакциях у натрия и калия получается соответственно пероксид и супероксид, что приводит к затруднениям. Как из пероксида, так и из супероксида, при желании можно получить оксид:

По свойствам эти оксиды являются основными. Они хорошо реагируют c водой, кислотными оксидами и кислотами:

Li₂O + H₂O → LiOH (осн. оксид + вода = основание - реакция идет, только если основание растворимо)

Na₂O + SO₂ → Na₂SO₃ (обратите внимание - мы сохраняем СО серы +4)

Гидроксиды щелочных металлов

Относятся к щелочам - растворимым основаниям. Наиболее известные представители: NaOH - едкий натр, KOH - едкое кали.

Гидроксиды щелочных металлов получаются в ходе электролиза водных растворов их солей, в реакциях обмена, в реакции щелочных металлов и их оксидов с водой:

KCl + H₂O → (электролиз!) KOH + H₂ + Cl₂ (на катоде выделяется водород, на аноде - хлор)

Проявляют основные свойства. Хорошо реагируют с кислотами, кислотными оксидами и солями, если в ходе реакции выпадает осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит (вода).

LiOH + H₂SO₄ → LiHSO₄ + H₂O (соотношение 1:1, кислота в избытке - получается кислая соль)

2LiOH + H₂SO₄ → Li₂SO₄ + 2H₂O (соотношение 2:1, основание в избытке - получается средняя соль)

KOH + SO₂ → KHSO₃ (соотношение 1:1 - получается кислая соль)

2KOH + SO₂ → K₂SO₃ + H₂O (соотношение 2:1 - получается средняя соль)

С амфотерными гидроксидами реакции протекают с образованием комплексных солей (в водном растворе) или с образованием окиселов - смешанных оксидов (при высоких температурах - прокаливании).

NaOH + Al(OH)₃ → Na[Al(OH)₄] (в водном растворе образуются комплексные соли)

NaOH + Al(OH)₃ → NaAlO₂ + H₂O (при прокаливании образуется окисел - смесь двух оксидов: Al₂O₃ и Na₂O, вода испаряется)

Реакции щелочей с галогенами заслуживают особого внимания. Без нагревания они идут по одной схеме, а при нагревании эта схема меняется:

NaOH + Cl₂ → NaClO + NaCl + H₂O (без нагревания хлор переходит в СО +1 и -1)

NaOH + Cl₂ → NaClO₃ + NaCl + H₂O (с нагреванием хлор переходит в СО +5 и -1)

В реакциях щелочей с йодом образуется исключительно иодат, так как гипоиодит неустойчив даже при комнатной температуре, не говоря о нагревании. С серой реакция протекает схожим образом:

NaOH + I₂ → NaIO₃ + NaI + H₂O (с нагреванием)

NaOH + S → Na₂S + Na₂SO₃ + H₂O (сера переходит в СО -2 и +4)

Уникальным является также взаимодействие щелочей с кислотным оксидом NO₂, который соответствует сразу двум кислотам - и азотной, и азотистой.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Щелочноземельные металлы

К щелочноземельным металлам относятся металлы IIa группы: бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий. Отличаются легкостью, мягкостью и сильной реакционной способностью.

От Be к Ra (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение: атомного радиуса, металлических, основных, восстановительных свойств, реакционная способность. Уменьшается электроотрицательность, энергия ионизация, сродство к электрону.

Be - 2s 2
Mg - 3s 2
Ca - 4s 2
Sr - 5s 2
Ba - 6s 2
Ra - 7s 2

Be - BeO*Al₂O₃*6SiO₂ - берилл
Mg - MgCO₃ - магнезит, MgO*Al₂O₃ - шпинель, 2MgO*SiO₂ - оливин
Ca - CaCO₃ - мел, мрамор, известняк, кальцит, CaSO₄*2H₂O - гипс, CaF₂ - флюорит

Это активные металлы, которые нельзя получить электролизом раствора. С целью их получения применяют электролиз расплавов, алюминотермию и вытеснением их из солей другими более активными металлами.

MgCl₂ → (t) Mg + Cl₂ (электролиз расплава)

CaO + Al → Al₂O₃ + Ca (алюминотермия - способ получения металлов путем восстановления их оксидов алюминием)

Все щелочноземельные металлы (кроме бериллия и магния) реагируют с холодной водой с образованием соответствующих гидроксидов. Магний реагирует с водой только при нагревании.

Щелочноземельные металлы - активные металлы, стоящие в ряду активности левее водорода, и, следовательно, способные вытеснить водород из кислот:

Хорошо реагируют с неметаллами: кислородом, образуя оксиды состава RO, с галогенами (F, Cl, Br, I). Степень окисления у щелочноземельных металлов постоянная +2.

Mg + O₂ → MgO (оксид магния)

При нагревании реагируют с серой, азотом, водородом и углеродом.

Mg + S → (t) MgS (сульфид магния)

Ca + H₂ → (t) CaH₂ (гидрид кальция)

Ba + C → (t) BaC₂ (карбид бария)

Ba + TiO₂ → BaO + Ti (барий, как более активный металл, вытесняет титан)

Оксиды щелочноземельных металлов

Имеют общую формулу RO, например: MgO, CaO, BaO.

Оксиды щелочноземельных металлов можно получить путем разложения карбонатов и нитратов:

Рекомендую взять на вооружение общую схему разложения нитратов:

Проявляют преимущественно основные свойства, все кроме BeO - амфотерного оксида.

В нее вступают все, кроме оксида бериллия.

Амфотерные свойства оксида бериллия требуют особого внимания. Этот оксид проявляет двойственные свойства: реагирует с кислотами с образованием солей, и с основаниями с образованием комплексных солей.

BeO + NaOH + H₂O → Na₂[Be(OH)₄] (тетрагидроксобериллат натрия)

Если реакция проходит при высоких температурах (в расплаве) комплексная соль не образуется, так как происходит испарение воды:

BeO + NaOH → Na₂BeO₂ + H₂O (бериллат натрия)

Гидроксиды щелочноземельных металлов

Проявляют основные свойства, за исключением гидроксида бериллия - амфотерного гидроксида.

Получают гидроксиды в реакции соответствующего оксида металла и воды (все кроме Be(OH)₂)

Основные свойства большинства гидроксидов располагают к реакциям с кислотами и кислотными оксидами.

Реакции с солями (и не только) идут в том случае, если соль растворимы и по итогам реакции выделяется газ, выпадает осадок или образуется слабый электролит (вода).

Гидроксид бериллия относится к амфотерным: проявляет двойственные свойства, реагируя и с кислотами, и с основаниями.

Жесткость воды

Жесткостью воды называют совокупность свойств воды, зависящую от присутствия в ней преимущественно солей кальция и магния: гидрокарбонатов, сульфатов и хлоридов.

Различают временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную) жесткость.

Вероятно, вы часто устраняете жесткость воды у себя дома, осмелюсь предположить - каждый день. Временная жесткость воды устраняется обычным кипячением воды в чайнике, и известь на его стенках - CaCO₃ - бесспорное доказательство устранения жесткости:

Также временную жесткость можно устранить, добавив Na₂CO₃ в воду:

С постоянной жесткостью бороться кипячением бесполезно: сульфаты и хлориды не выпадут в осадок при кипячении. Постоянную жесткость воды устраняют добавлением в воду Na₂CO₃:

Жесткость воды можно определить с помощью различных тестов. Чрезмерно высокая жесткость воды приводит к быстрому образованию накипи на стенках котлов, труб, чайника.

Читайте также: