Решебник по химии 9 класс Габриелян | Страница 158

Щелочные металлы — это элементы главной подгруппы I группы Периодической системы (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr). На внешнем энергетическом уровне их атомы содержат один электрон. При переходе от лития к цезию радиусы атомов увеличиваются, а энергия ионизации уменьшается, поэтому восстановительные свойства возрастают сверху вниз по группе. При образовании ионов атомы щелочных металлов отдают этот единственный валентный электрон, образуя однозарядные положительные ионы (Li⁺, Na⁺ и т. д.). Сходство строения атомов — наличие одного валентного электрона. Различие — в размере атомов и энергии связи электрона с ядром: чем ниже элемент в группе, тем легче отдать электрон.

В лабораторных условиях щелочные металлы получают методом электролиза расплавов их соединений. На практике чаще применяют электролиз расплавов гидроксидов, поскольку они имеют более низкие температуры плавления. Например:

(4NaOH(расплав) →электролиз→ 4Na + 2H₂O + O₂↑)

или

(2NaCl(расплав) →электролиз→ 2Na + Cl₂↑)

Эти реакции проводят в герметичных установках, так как продукты взаимодействия металлов с воздухом могут быть опасны.

Щелочные металлы активно взаимодействуют почти со всеми неметаллами. Они легко окисляются на воздухе, вступают в реакции с водой, кислородом, галогенами, кислотами, серой, азотом. Скорость химических реакций возрастает от лития к цезию — это объясняется увеличением радиуса атома и ослаблением связи внешнего электрона с ядром.

— С водой:

(2Li + 2H₂O → 2LiOH + H₂↑)

(2Cs + 2H₂O → 2CsOH + H₂↑) — реакция идёт бурно, с пламенем.

— С кислородом:

(4Li + O₂ → 2Li₂O) — образуется оксид

(2Na + O₂ → Na₂O₂) — образуется пероксид

(CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O) — реакция с углекислым газом

— С азотом (только литий):

(6Li + N₂ → 2Li₃N)

Таким образом, активность щелочных металлов увеличивается вниз по группе, и это влияет на скорость и характер протекания их реакций. Самые активные из них — калий, рубидий и цезий — могут воспламеняться в воздухе и требуют хранения под слоем керосина или вазелинового масла.