Элементы s-блока, свойства элементов первой группы 1A (щелочные металлы) в периодической таблице
Некоторые из репрезентативных групп элементов известны как регулярные группы, поскольку их элементы демонстрируют большую регулярность и градацию в своих свойствах, чего нет в переходных элементах, одна из целей классификации элементов по периодам и группам состоит в том, чтобы облегчить их учиться регулярно.
Элементы группы 1А (Щелочные металлы)
Элементы этой группы известны как щелочные металлы (образующие щелочи). Мусульманские ученые дали название «Ал-Кале» соединениям натрия и калия, это название было позаимствовано европейцами, став «Щелочью ». Затем это слово использовалось для охватывают все элементы этой группы , металлы группа щелочной состоитшести элементов, они являются:
Обилие щелочных металлов в природе
Самые распространенные щелочные металлы :
Натрий: Порядок содержания в земной коре 6- й . Самая важная руда — это каменная соль NaCl.
Калий: Порядок изобилии в земной коре 7 — й , наиболее важные руды являются хлорид калия КСl, который находится в морской воде, Карналлит отложения ( KCl.MgCl 2 · 6H 2 O).
Другие металлы этой группы встречаются редко, например, франций, который является радиоактивным элементом, который был открыт в 1946 году как продукт распада актиния. Количество франция, образовавшееся в этом процессе распада, очень мало. Все, что о нем известно. , находятся:
- Его атомный номер.
- Его приблизительная атомная масса.
- Его период полураспада составляет всего двадцать минут.
Общие свойства элементов первой группы (щелочные металлы)
- Наличие единственного электронана внешнем энергетическом уровне.
- Их атомыимеют самый большой атомный объем.
- Они дают характерные цвета (атомные спектры), когда электрон этих элементов возбуждается до более высокого уровня энергии.
- Они реагируют с атмосферным воздухом.
- Они реагируют с водой.
- Они реагируют с кислородом.
- Они реагируют с водородом.
- Они реагируют с кислотами.
- Они реагируют с неметаллами.
- Большинство их кислородсодержащих солей термически стабильны.
Наличие единственного электрона на внешнем энергетическом уровне.
Все элементы этой группы (1A) характеризуются наличием одного единственного электрона на внешнем энергетическом уровне (ns¹) соответственно:
Каждый элемент этой группы лежит в начале нового периода в периодической таблице , степень окисления всех элементов группы (1A) в своих соединениях только (+ 1) Из — за легкости потери от валентности электронов они химически очень активен, поэтому первый потенциал ионизации меньше, чем потенциал ионизации любых других элементов в периоде.
Л второго потенциал ионизации очень велик, потому что второй электрон будет удален из полных или насыщенного энергетического уровня (стабильный), они стро нг восстановителей, из — за ее способность потерять свой валентный электрон легко, Большинство их соединений являются ионными , ион каждого элемента идентичен по электронной структуре благородному газу, который предшествует ему в периодической таблице .
Металлы первой группы характеризуются небольшим притяжением между их атомами и их слабыми металлическими связями, поскольку количество электронов на внешнем энергетическом уровне в атоме металла является одним из факторов, определяющих прочность металлической связи и этих металлов. имеют только один электрон на внешнем энергетическом уровне (валентная орбита).
Итак, это наиболее пластичные металлы с самыми низкими температурами плавления и кипения.
Их атомы имеют самый большой атомный объем
Любой металл этой группы имеет наибольший атомный объем , чем любой другой атом в я Ts период , объем атома увеличивается вниз по группе с увеличения атомного номера, в связи с увеличением объема атома, щелочные металлы показывают следующее характеристики:
- Легко потери валентного электрона, так как с увеличением атомного радиуса уменьшается на притяжениях силы между валентным электроном и ядром, т herefore щелочных металлами считаются самыми высокими электроположительными и химически активные элементами.
- Эти элементы имеют очень низкую электроотрицательностьпо сравнению с другими элементами, при объединении с другими элементами (неметаллами) они образуют прочные ионные связи .
- Низкая плотность.
- Легкое освобождение электроновот внешней поверхности некоторых щелочных металлов (как калий и цезий), когда они подвергаются воздействию света , который известен как « фотоэлектрического явление» , Это происходит из -за их большой атомный объем и их малой энергию ионизации , Итак, калий и цезий используются в фотоэлектрических элементах.
Фотоэлектрические явление является освобождением электронов от внешней поверхности щелочных металлов , когда они подвергаются воздействию света , Цезий используется в фотоэлементах, Из — за его большой атомный объем и его малых ионизационной энергии , поэтому, его при воздействии света легко высвободить валентный электрон .
Атомные спектры
Вы уже узнали , что , когда валентные электроны этого элемента возбуждаются на более высокий энергетический уровень с помощью нагрева или электрического разряда , а затем возбужденный электрон возвращается в основное состояние, происходит выброс излучения видимого света Ø ccurs.
Точно так же при возбуждении электронов ионов этих элементов до высоких уровней энергии они дают разные характеристики цвета. Это свойство используется в сухом испытании (испытании пламенем) этих элементов в их соединениях следующим образом:
Платиновая проволока погружает в концентрированной хлористоводородной кислоте , чтобы очистить его, Dip платиновой проволоки в неизвестной соли и подвергнуть его к не-подсвечивающему пламени Бунзены, Пламя приобретет характерный цвет катиона.
Действие атмосферного воздуха
Все элементы этой группы химически активны, они легко окисляются на воздухе, теряя металлический блеск из-за образования слоя оксида. Литий реагирует с азотом атмосферного воздуха при нагревании и дает нитрид лития, который реагирует с водой. для производства газообразного аммиака щелочные металлы хранятся под поверхностью жидких углеводородов, таких как керосин, чтобы предотвратить их реакцию с влажностью.
6 Li (тв) + N 2 (г) → 2 Li 3 N (тв) Нитрид лития
Li 3 N (т) + 3 H 2 O (л) → 3 Li OH (водн.) + NH 3 (г) ↑
Реакция щелочных металлов с водой
Элементы этой группы расположены в верхней части электрохимического ряда. Таким образом, они могут заменять водород воды, и эта реакция сопровождается выделением большого количества энергии, что приводит к сгоранию выделившегося газообразного водорода.
Реакция становится более интенсивной в группе (от лития до цезия), где при реакции цезия происходит взрыв.
Пример: реакция натрия с водой , Натриевые пожары не тушатся водой , потому что натрий сильно реагирует с водой в экзотермической реакции , которая приводит к сгоранию выделяющегося газообразного водорода.
2 H 2 O (л) + 2 Na (т. Е.) → H 2 (г) ↑ + 2 NaOH (водн.)
Реакция щелочных металлов с кислородом
Тенденция в активности элементов этой группы (1A) становится очевидной, когда они реагируют с кислородом. Когда эти элементы сжигаются в атмосфере кислорода , они дают три типа оксидов, а именно:
Нормальный оксид: Литий дает оксид лития «нормальный оксид » , когда оно сгорает в атмосфере кислорода , окисление количество кислорода в нем (- 2).
4 Li (тв) + O 2 (г) → 2 Li 2 O (тв)
Перекись: натрий дает пероксид натрия при сгорании в атмосфере кислорода , степень окисления кислорода в нем (- 1).
2 Na (т. Е.) + O 2 (г) → 2 Na 2 O 2 (т. Е.)
Супероксид: калий, рубидий и цезий дает супероксиды , когда они сгорают в атмосфере кислорода , окисление количество кислорода в нем (- 1/2).
К (т) + О 2 (г) → КО 2 (т)
Получение оксидов щелочных металлов
Нормальный оксид щелочных металлов (M 2 O) может быть получен путем растворения металла в сжиженном аммиаке и последующего добавления рассчитанного количества кислорода , M обозначает символ металла, это сильный основной оксид, который реагирует с вода, чтобы получить самые сильные из известных щелочных растворов, за исключением Li 2 O.
4M + O 2 → 2 M 2 O
Калий супероксид используется в очистки воздуха в подводных лодках и самолетах из СО 2 газа , потому что супероксид калия вступает в реакцию с диоксидом углерода , давая кислород.
4 KO 2 (т.) + 2 CO 2 (г) → 2 K 2 CO 3 (т) + 3 O 2 (г) ( катализатор Cu Cl 2 )
Соединения пероксида и супероксида действуют как сильные окислители, поскольку соединения пероксида реагируют с кислотами и водой , образуя пероксид водорода.
Na 2 O 2 (т.) + 2HCl (водн.) → 2 NaCl (водн.) + H 2 O 2 (л)
Na 2 O 2 (т.) + 2H 2 O (водн.) → 2 NaOH (водн.) + H 2 O 2 (л)
Там, где H 2 O 2 легко разлагается на воду и кислород , газообразный кислород отвечает за процесс окисления .
2H 2 O 2 (л) → 2 H 2 O (л) + O 2 (г)
В то время как супероксидные соединения реагируют с водой и кислотой , образуя перекись водорода и кислород .
2KO 2 (т.) + 2HCl (водн.) → 2 KCl (водн.) + H 2 O 2 (л) + O 2 (г)
2KO 2 (т) + 2H 2 O (л) → 2 КОН (водн.) + H 2 O 2 (л) + O 2 (г)
Реакция щелочных металлов с водородом
Щелочные металлы реагируют с водородом с образованием ионных гидридов, в которых водород имеет степень окисления, равную (- 1).
2Li (т) + H 2 (г) → 2 LiH (т) гидрид лития
2Na (s) + H 2 (г) → 2 NaH (s) гидрид натрия
Гидриды представляют собой ионные соединения, в которых атом водорода имеет степень окисления (-1). Соединения гидридов действуют как восстановители, поскольку они вступают в реакцию с водой и выделяется газообразный водород, при этом газообразный водород отвечает за процесс восстановления .
LiH ( тв ) + H 2 O (л) → LiOH (водн.) + H 2 (г)
Реакция щелочных металлов с кислотами
Щелочные металлы могут заменять водород в кислотах, и эта реакция является бурной.
2Na (т.) + 2HCl (водн.) → 2 NaCl (водн.) + H 2 (г) ↑
Взаимодействие щелочных металлов с неметаллами
Щелочные металлы бурно реагируют с галогенами, образуя очень стабильные ионные галогениды, и реакция сопровождается взрывом.
2Na (s) + Cl 2 (г) → 2NaCl (s) хлорид натрия
2K (s) + Br 2 (l) → 2KBr (s) бромид калия
Горячие щелочные металлы напрямую реагируют с серой и фосфором.
2Na (s) + S (s) → 2Na 2 S (s) сульфид натрия
2K (s) + P (s) → 2K 3 P (s) фосфид калия
Воздействие тепла на кислородсодержащие соли щелочных металлов
Кислородсодержащие соли щелочных металлов термически стабильны:
Все карбонаты щелочных металлов не разлагаются при нагревании (только в плавлении), за исключением карбоната лития, который разлагается при 1000 ° C.
Li 2 CO 3 (тв) → Li 2 O (тв) + CO 2 (г)
Нитраты щелочных металлов частично разлагаются с образованием нитрата металла и кислорода .
2NaNO 3 (т) → 2NaNO 2 (т) + O 2 (г)
Нитрат калия используется при изготовлении бомб, потому что он частично разлагается под действием тепла, и реакция сопровождается взрывом.
2KNO 3 (т) → 2KNO 2 (т) + O 2 (г)
Нитрат натрия не используется в производстве бомб, потому что это растворяющийся в воздухе материал, который поглощает водяной пар из атмосферного воздуха.