Щелочные металлы

Щелочные металлы
Название получили от гидроксидов щелочных металлов, названных едкими щелочами.

19 ноября 1907 года в Лондоне на заседании Королевского химического общества сэр Хемфри Деви объявил об открытии им новых элементов –натрия и калия.
На протяжении 17 лет эти элементы не находили применения, их называли «элементами только для химиков».
3 января 1959 года
В небе появилась комета. Необычная комета – искусственная: из летящей к Луне советской космической ракеты было выпущено облако паров натрия. Пурпурное свечение этих паров позволило уточнить траекторию первого летательного аппарата, прошедшего по маршруту Земля-Луна.
Из истории открытия элементов

Дать характеристику элементам IA группы по их положению в периодической системе химических элементов.
На основе строения их атомов рассмотреть физические и химические свойства щелочных металлов.
Указать области применения щелочных металлов
Цели урока

Положение в ПСХЭ и строение атомов
Rатома
Ме свойства
Щелочно-земельные металлы
Щелочные металлы
Формула высшего оксида
Формула высшего гидроксида
Основный характер
(искл. Ве – амфотерный)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ЭЛЕМЕНТОВ I ГРУППЫ ГЛАВНОЙ ПОДГРУППЫ
Li
Na
K
Rb
Cs
Fr
7
23
39
85
133
[223]
2s1
3s1
4s1
5s1
6s1
7s1
))
)))
))))
)))))
))))))
)))))))
усиливаются
усиливаются
Элемент
Аr
Валентные
электроны
Число энергетических уровней
Металлические свойства
Восстановительные свойства
увеличивается
R
атома

ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПРИРОДЕ
каменная
Глауберова
сильвинит
карналлит
NaCl –поваренная (каменная) соль
Na2SO4 ∙ 10H2O – глауберова соль
KCl ∙ NaCl – сильвинит
KCl ∙ MgCl2· 6H2O – карналлит

ПОЛУЧЕНИЕ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
ПОЛУЧЕНИЕ
ЭЛЕКТРОЛИЗ РАСПЛАВА СОЛИ
NaCl → Na+ + Cl-
2NaCl → 2Na + Cl2

I A
Щелочные металлы

Химический недотрога
Рубидий - металл, который можно назвать химической недотрогой. От соприкосновения с воздухом он самопроизвольно воспламеняется и сгорает ярким розовато-фиолетовым пламенем. С водой взрывает, так же бурно реагирует при соприкосновении с фтором, хлором, бромом, йодом, серой. Как настоящего недотрогу, рубидий необходимо беречь от внешних воздействий. Для этой цели его помещают в сосуды, наполненные сухим керосином...

Интересные факты о франции
Среди элементов, стоящих в конце периодической системы Д.И. Менделеева, есть такие, о которых мало что сможет рассказать даже химик. Например элемент №87 – франций.
Он интересен по двум причинам: во-первых, это самый тяжелый и самый активный щелочной металл; во-вторых, франций можно считать самым неустойчивым из первых ста элементов периодической системы. У самого долгоживущего изотопа франция – 223Fr – период полураспада составляет всего 22 минуты. Такое редкое сочетание в одном элементе высокой химической активности с низкой ядерной устойчивостью определило трудности в открытии и изучении этого элемента.

Еще один интересный факт о франции
Помимо ртути, жидкими при комнатной температуре могут быть также галлий, цезий и франций. Франций (Fr) — один из самых редких химических элементов: по подсчетам ученых, на Земле он присутствует в количестве всего тридцати граммов. Это связано с тем, что франций столь радиоактивен, что моментально распадается, превращаясь в другие, более устойчивые элементы. В общем, металл этот жидкий, но ненадолго — максимум на пару секунд.

Франций в медицине
франций может быть чрезвычайно полезен в медицине. С его помощью можно определить присутствие в природных объектах актиния. Учёные надеются использовать это при ранней диагностике сарком. Даже на ранних стадиях заболевания франций накапливается в опухолях, что, возможно, позволит диагностировать саркому и использовать франций в диагностике.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЕТКА
Все металлы очень активны, поэтому их хранят в запаянных ампулах, под слоем вазелинового масла или керосина.
t пл = 98
t пл = 181
t пл = 64
t пл =39
t пл = 28

Хранение щелочных металлов

Физические свойства
Литий, натрий, калий, рубидий в свободном состоянии серебристо-белые металлы, цезий имеет золотисто-желтый цвет.
Все металлы очень мягкие и пластичные Наибольшей твердостью обладает литий, остальные металлы легко режутся ножом и могут быть раскатаны в фольгу.
обладают высокой тепло- и электропроводностью
имеют небольшую плотность, самый легкий металл – литий
имеют достаточно низкие температуры плавления и кипения, причем с увеличением порядкового номера элемента температура плавления металла понижается.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
Почему щелочные металлы не используют для реакции с растворами кислот и солей?
РЯД АКТИВНОСТИ МЕТАЛЛОВ / ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ РЯД НАПРЯЖЕНИЙ
Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb (H) Bi Cu Hg Ag Pt Au
Li + O2 → Li2O
Na + O2 → Na2O2
Li + N2 → Li3N
Li + H2 → LiH
Li + H2O → LiOH + H2
Na + Na2O2 → Na2O
Li + Cl2 → LiCl

Щелочной металл Цвет пламени
Li красный
Na Жёлтый
K Фиолетовый
Rb Буро-красный
Cs Фиолетово-красный
Li
Rb
K
Cs
Окраска пламени щелочными металлами и их соединениями

Химические свойства
1. С кислородом (Rb, Cs – самовоспламеняются)
2Na+O2?Na2O2 (пероксиды)
2K+2O2?K2O4 (надпероксиды)
4Li+O2?2Li2O (оксид лития)
2. С галогенами 2Na+Cl2?2NaCl
3. С серой при нагревании 2Li+S?Li2S (сульфид)
4.Взаимодействуют с C, Si Na + C = Na2C2
Na + Si = Na2Si2

Химические свойства
4.Литий взаимодействует с азотом при о.у. ( Другие при t)
6Li+N2 = 2Li3N ( нитрид)
Na + P = Na3P
5.С водородом при нагревании
2Na+H2 = 2NaH (гидрид)
6.С водой
2Na+2H2O = 2NaOH+H2 (щелочь)

Химические свойства
7. С кислотами Щелочные металлы очень бурно взаимодействуют с растворами кислот, так как одновременно металл реагирует и с водой:
2Li + H2SO4 = Li2SO4 + 2H2
8. С особыми кислотами
Разбавленная азотная кислота
Щелочные и щелочноземельные металлы, магний, цинк, железо и др. активные Ме - различные продукты: N2O; N2; NH3 (NH4NO3).
Концентрированная азотная кислота
Щелочные и щелочноземельные металлы, магний, цинк и др. активные Ме - N2O или N2
Концентрированная серная кислота со щелочными металлами восстанавливается до сероводорода

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ И ПРИМЕНЕНИЕ
СОЕДИНЕНИЙ КАЛИЯ И НАТРИЯ
ответ
ответ
ответ
NaCl
Кристалли-ческая сода
Na2CO3*10H2O
Питьевая сода
NaHCO3
поташ
K2CO3
Калийная селитра
KNO3
Глауберова соль
Na2SO4*10H2O

Тривиальные названия соединений
NaCl - поваренная соль (каменная соль), галит
Na2SO4 •10H2O - глауберова соль
NaNO3 - чилийская селитра
Na3AlF6 - криолит
Na2CO3 • 10H2O - кристаллическая сода
Na2CO3 – промышленная, кальцинированная сода
NaOH –едкий натр, каустическая сода
NaHCO3 - пищевая сода
K2CO3 - поташ

Проверь себя:
☺ Вычеркните неверное суждение о щелочных металлах:
1. Число электронов на внешнем энергетическом уровне щелочных металлов равно 1.
2. В реакциях щелочные металлы являются окислителями и восстановителями.
3. При взаимодействии натрия с кислородом образуется пероксид натрия
4. Щелочные металлы – это металлы IA группы Периодической системы химических элементов.
5. Щелочные металлы получают электролизом расплавов их солей.
6. Щелочные металлы не взаимодействуют с водой.
7. Качественной реакцией на ионы щелочных металлов является их взаимодействие с кислородом.
8. При переходе от лития к калию уменьшается радиус атома

Литературная загадка
В Ветхом Завете упоминается некое вещество «нетер». Оно употреблялось (по современной терминологии) как моющее средство. Скорее всего «нетер» - это просто сода, которая образовывалась в солёных египетских озёрах. Об этом же веществе, но под названием «нитрон» писали позже греческие авторы: Аристотель, Диоскорид. А древнеримский историк, упоминая это же вещество, назвал его «нитрум». О каком металле идёт речь?

Используя схему напишите уравнения соответствующих реакций.
NaH
HCl NaCl Na Na2O (Na2O2) NaNO3 NaOH Cu(OH)2
Na2CO3 NaHCO3

1. Выполнить цепочку химических превращений:
Na →Na2O2→Na2O→Na2CO3
NaOH → NaCl
Для реакций составить ионные уравнения и
ок-восстановительные балансы.
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

2. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения, составьте ок-восст реакции, а для реакций обмена ионные уравнения.
Li Li2O LiOH LiCl
Na Na2O2 Na2O NaOH Na2SO4
NaNO3

Оксиды щелочных металлов
Общая формула Ме2О
Твердые, кристаллические вещества белого цвета

Оксиды щелочных металлов-Типичные основные оксиды:
1.С кислотным оксидом
K2O + CO2 ? K2CO3
2.С амфотерным оксидом
K2O + ZnO ? K2ZnO2
3.С кислотой
K2O + HCl ? KCl + H2O
4.С водой
K2O + H2O ? 2KOH

Дописать реакции
Na2О + H2O →
Na2О + НCl →
Na2О + SO3 →
Na2О + ZnO →

Гидроксиды щелочных металлов
Общая формула – МеОН
Белые кристаллические вещества, гигроскопичны, хорошо растворимы в воде (с выделением тепла). Растворы мылкие на ощупь, очень едкие.
NaOH – едкий натр, каустическая сода
КОН – едкое кали
Щелочи. Основные свойства усиливаются в ряду:
LiOH → NaOH → KOH → RbOH → CsOH

Химические свойства щелочей
1. Изменяют цвет индикаторов:
Лакмус – на синий
Фенолфталеин – на малиновый
Метилоранж – на желтый

Химические свойства щелочей
2. Взаимодействуют со всеми кислотами.
NaOH + HCl → NaCl + H2O
3. Взаимодействуют с кислотными оксидами.
2NaOH + SO3 → Na2SO4 + H2O
4. Взаимодействуют с растворами солей, если образуется газ или осадок.
2 NaOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + Na2SO4

5.С кислой солью
NaOH + NaHSO4 ? Na2SO4 + H2O
NaOH + KHCO3 ? Na2CO3 + K2CO3 + H2O
6.С основной солью
NaOH + AlOHCl2 ? Al(OH)3 + NaCl
7.С солью
2NaOH(изб) + ZnCl2 ? 2NaCl + Na2[Zn(OH)4]
8.С органикой (многоатомные спирты, карбоновые кислоты, фенол, аминокислоты)

9. Взаимодействуют с некоторыми неметаллами (серой, кремнием, фосфором, галогенами)
NaOH +Si + H2O → Na2SiO3 + H2
NaOH +Cl2 → NaClO3 + NaCl +H2O
NaOH +Cl2 → NaClO + NaCl +H2O
NaOH +P → NaH2PO2 + PH3 +H2O
NaOH +S → Na2SO3 + Na2S +H2O
составить окислительно-восстановительные балансы