• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Хімічні властивості

Хімічні властивості лужних металів визначаються будовою їх атомів і енергетичними характеристиками

Низькі значення перших потенціалів йонізації, великі ефективні радіуси атомів, які різко зменшуються при утворенні з нейтральних атомів позитивно заряджених йонів, - все це сприяє зростанню хімічної активності у міру збільшення порядкового номера. У хімічних реакціях атоми лужних металів виявляють сильні відновні властивості, вони легко втрачають валентні електрони, перетворюючись на позитивно заряджені йони - катіони:

Mе⁰ – ē → Mе⁺.

Відношення до води. Літій з водою взаємодіє досить повільно, натрій - вже енергійно, цезій - з вибухом відповідно до загальної схеми (символом Ме позначений лужний метал):

2 Ме + 2Н₂О → 2МеОН + Н₂.

Внаслідок реакції виділяється водень і утворюються сильні основи - луги.

Взаємодія з неметалами. Завдяки великій відновній активності лужні метали взаємодіть із більшістю елементів, утворюючи бінарні сполуки, в яких неметали виявляють негативні ступені окиснення, найчастіше - мінімальні. Відносно до лужних металів всі елементи з високими електронегативностями є окисниками, в тому числі й водень. Реакції лужних металів з елементарними окисниками можуть проходити при нагріванні чи за звичайних умов - залежно від активності як металу, так і окисника.

З киснем тільки літій окиснюється до оксиду, решта лужних металів дає пероксиди (в яких ступінь окисненя Оксигену дорівнює -1) чи супероксиди (в старій номенклатурі - надпероксиди, в яких О^{-1/ 2})

4Li + O₂ → 2Li₂O;

2 Na + O₂ → Na₂O₂;

K + O₂ → KO₂ (або K₂O₄).

Доречно згадати, що оксиди калію та натрію можуть бути одержані тільки при нагріванні суміші пероксиду з надлишком металу при повній відсутності кисню:

Na₂O₂ + 2Na → 2 Na₂O.

З воднем лужні метали утворюють гідриди

2Li + H₂ → 2LiH;

з азотом- нітриди; при кімнатній температурі у реакцію вступає літій, решта лужних металів - при нагріванні

6Mе + 3N₂→2Mе₃N;

з галогенами – галогеніди (галіти)

2Mе + Hal₂ → 2MеHal,

де Hal - F, Cl, Br, I;

з фосфором– фосфіди

3Mе + P → Mе₃P;

з сіркоюта її аналогами (Se, Te) у розплавленому стані чи при нагріванні – сульфіди (халькогеніди)

2Mе + S→Mе₂S;

з графітом – карбіди

2Mе + 2C → Mе₂C₂;

з кремнієм – силіциди

4Mе + Si → Mе₄Si.

Крім того, лужні метали здатні енергійно, з виділенням теплоти розчинятися у ртуті, утворюючи амальгами змінного складу, які використовують як м’які, але сильні окисники.

Взаємодія з кислотами.

Взаємодія всіх лужних металів з кислотами супроводжується вибухом, тому спеціально такі реакції не проводять. Однак корисно знати, які продукти утворюються внаслідок таких реакцій, якщо за якихось причин їх все ж таки необхідно буде здійснити.

Взаємодія з неокислювальними кислотами (розведена сірчана H₂SO₄, галогеноводневі HF, HCl, HBr, HI, фосфорна H₃PO₄, оцтова CH₃COOH та інші слабкі кислоти), в яких окисником завжди є йон Гідрогену Н⁺ (чи, точніше, гідроксоній-катіон Н₃О⁺) супроводжується виділенням водню та утворенням солі і проходить за загальною схемою:

2Mе + 2HАn →MеAn + H₂.

Взаємодія з окиснювальними кислотами (азотна HNO₃, концентрована сірчана H₂SO₄ та ін), окиснювальна здатність яких зумовлюється не наявністю йона Гідрогену, а властивостями недисоційованих молекул самих кислот чи їх кислотних залишків - аніонів. Особливість дії цих кислот полягає в тому, що вони окиснюють метал без виділення водню. Однак у випадку реакції лужних металів (Li, Na, K) з дуже розведеними розчинами окиснювальних кислот, яка проходить надзвичайно бурхливо, поряд з основними продуктами реакції може виділятися і водень, але це є результатом побічної реакції, тобто взаємодії металу не з кислотою, а з водою, наявною у розчині кислоти. Розглянемо відношення лужних металів до кислот-окисників на прикладі натрію:

8Na + 10HNO_{3 (розв)} →8NaNO₃ + NH₄NO₃ + 3H₂O,

3Na + 4HNO_{3 (конц)} → 3NaNO₃ + NO + 2H₂O,

8 Na + 5H₂SO_{4 (конц)} → 4Na₂SO₄ + H₂S↑ + 4H₂O.

Як видно з рівнянь реакцій натрій відновлює Нітроген (+5) у конценрованій HNO₃ до ступеня окиснення +2, а в розведеній - аж до -3. Сульфур (+6) в концентрованій H₂SO₄ теж відновлювається максимально - до найнижчого ступеня окиснення -2.

Взаємодія з солями..

Лужні метали, які розміщуються на самому початку ряду напруг, належать до найбільш активних відновників, тому при внесенні їх у водні розчини солей малоактивних металів вступають у взаємодію не з самою сіллю, а з водою, що міститься у розчині, наприклад:

2K + 2H₂O → 2KOH + H₂.

Однак натрій здатний взаємодіяти з розплавами солей - переважно з хлоридами чи фторидами менш активних металів. На цьому заснований металургійний метод добування металів, так звана натрієтермія - одержання Ti, Zr, Nb, Ta та ін. при відновлюванні їх за допомогою натрію:

TiCl₄ + 4Na → Ti + 4NaCl,

BeF₂ + 2Na → Be + 2NaF.

Взаємодія з амоніаком, в яку вступають лужні метали, проходить при контакті металу з рідким NH₃ чи при його нагріванні в парах амоніаку

2Na + 2NH₃ → 2NaNH₂ + H₂.

При цьому утворюються аміди лужних металів складу MeNH₂ - кристали, що легко гідролізуються водою:

NaNH₂ + H₂O → NaOH + NH₃.

Взаємодія з органічними сполуками.

Лужні метали можуть вступати в реакції заміщення з деякими органічними сполуками, наприклад спиртами, з яких натрій витісняє водень.

2С₂Н₅ОН + 2Na → 2С₂Н₅ОNa + H₂↑

Гідроксиди лужних металів - луги. При роботі з ними треба поводитися дуже обережно, категорично забороняється брати їх руками.

Це безбарвні кристалічні речовини, легкоплавкі: Т_пл. зменшується від LiОH (473^оС) до CsОH (346^оС), дуже добре розчинні у воді (за винятком LiОH), cтійкі до нагрівання навіть до 1000^оС, крім LiОH, який розкладається вже при температурі 500^оС

2LiОH → Li₂О + Н₂О.

Луги належать до дуже сильних електролітів, вони майже повністю дисоціюють у водних розчинах, утворюючи незв’язані йони

MeOH → Me⁺ + OH^-.

Наявність у розчинах лугів незв’язаного гідроксилу OH^- зумовлює високу реакційну здатність гідроксидів лужних металів, які взаємодіють з

численними речовинами багатьох класів неорганічних і органічних сполук:

з мінеральними і органічними кислотами

NaOH + HCl → NaCl + H₂O,

NaOH + С₁₇H₃₅СOOH → С₁₇H₃₅СOONa + H₂O;

з кислотними оксидами

6NaOH + P₂O₅ → 2Na₃PO₄ + 3H₂O,

2NaOH + 2NO₂ → NaNO₃ + NaNO₃ + H₂O;

вони добре поглинають із повітря вуглекислий газ, який теж належить до кислотних оксидів

2NaОH + CO₂ → Na₂CO₃ + Н₂О,

з амфотерними оксидами і основами

NaOH _(кр) + Al₂O₃ → NaAlO₂ + H₂O (при сплавленні),

NaOH _(р-н) + Al₂O₃ +H₂O → Na [Al (OH) ₄]

з нормальними, кислими, основними і амонійними солями (умовою протікання цих реакцій є утворення внаслідок неї газу, осаду чи малодисоційованої сполуки)

NaOH + Fe (NO₃) ₃ → NaNO₃ + Fe (OH) ₃↓, NaOH + NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O, NaOH + Cr (OH) ₂Cl → NaCl + Cr (OH) ₃↓,NaOH + NH₄Cl → NaCl + NH₄OH,

однак при нагріванні остання реакція проходить іншим шляхом:

NaOH + NH₄Cl → NaCl + NH₃ + H₂O;

з деякими неметалами, наприклад:

6NaOH (_{гаряч. розчин)} + 3Cl₂ → 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O;

2NaOH +Cl₂ → NaCl + NaClO + H₂O;

8NaOH + 4S (_{розплав)} à 3Na₂S + Na₂SO₄ + 4H₂O.

Луги є настільки сильними основами, що при плавленні реагують навіть зі склом і фарфором і розчиняють платину та деякі інші малоактивні метали у присутності кисню:

2NaOH (_кp) + SiO₂ → Na₂SiO₃ + H₂O,

2NaOH + Pt + O₂ → Na₂PtO₃ + H₂O.

Солі. Лужні метали утворюють солі з усіма оксигенвмісними і безкисневими кислотами. Корисно пам’ятати, що для деяких солей лужних металів більш поширеними є не номенклатурні, а тривіальні назви, наприклад: NaCl - поварена сіль, Na₂CO₃ - сода, або кальцинована сода NaHCO₃ - питна сода, K₂CO₃ - поташ, NaNO₃ і KNO₃ - селітри, Na₂B₄O₇ - бура, а натрієві солі вищих карбонових кислот загального складу С_nН_2n+1СООNa - мила.

Майже всі солі лужних металів добре розчиняються у воді, тому найчастіше їх добувають за обмінними реакціями нейтралізації:

3NaOH + H₃PO₄→ Na₃PO₄ + 3H₂O.

Солі лужних металів і слабких кислот гідролізуються у водних розчинах з утворенням лужного середовища, в якому рН >7:

СН₃СООNa + H₂O Û CH₃COOH + NaOH,

СН₃СОО^- + Na⁺ + H₂O Û CH₃COOH + Na⁺ + OH^-,

СН₃СОО^- + H₂O Û CH₃COOH + OH^-.

Якщо у складі солі є багатозарядний аніон слабкої кислоти, то така сіль гідролізується ступінчасто, наприклад, гідроліз карбонату натрію:

I ступінь: Na₂CO₃ + H₂O Û NaHCO₃ + NaOH,

2Na⁺ + CO₃^2- + H₂O Û Na⁺ + HCO₃^- + Na⁺ + OH^-,

CO₃^2- + H₂O Û HCO₃^- + OH^-;

ІІ ступінь: NaНCO₃ + H₂O Û H₂CO₃ + NaOH,

Na⁺ + НCO₃^- + H₂O Û H₂CO₃ + Na⁺ + OH^-,

НСО₃^- + Н₂О Û Н₂СО₃ + ОН^-.

Солі безкисневих кислот стійкі до нагрівання, при високих температурах вони просто переходять з твердого стану в рідкий розплав. Однак солі оксигенвмісних кислот не завжди витримують значне підвищення температури. Нітрати розкладаються, причому нітрат літію за однією схемою,а нітрати інших як натрію.

4LiNO₃ →2 Li₂O + 4NO₂ + O_2, 2NaNO₃ → 2NaNO₂ + O₂.

Стійкість солей лужних металів до підвищених температур зростає згори вниз - від солей літію до солей цезію. Так, карбонат літію розкладається

Li₂CO₃ → Li₂O + CO_2,

а карбонат натрію Na₂CO₃ та карбонати інших лужних металів плавляться без розкладання.

Читайте також:

1. А) Товар і його властивості.
2. Аеродинамічні властивості колісної машини
3. Аналізатори людини та їхні властивості.
4. Аналізатори людини та їхні властивості.
5. Атрибутивні ознаки і властивості культури
6. Білки, властивості, роль в життєдіяльності організмів.
7. Біосфера Землі, її характерні властивості
8. Біохімічні зміни в організмі при розтренуванні і перетренуванні
9. Біохімічні основи розвитку витривалості
10. Біохімічні основи розвитку силових і швидкісних якостей
11. Біохімічні чинники виникнення втоми при виконанні короткочасних вправ максимальної і субмаксимальної потужності
12. Будова атомів та хімічний зв’язок між атомами визначають будову сполук, а отже і їх фізичні та хімічні властивості.

Переглядів: 1207