Учебное пособие: Неорганическая химия
Реакция калия в аналогичных условиях протекает со взрывом.
Растирание натрия или калия с серой приводит к образованию полисульфидов:
2Na + nS = Na2 Sn (n от 2 до 5)
Натрий и калий легче воды, поэтому кусочки металлов в воде плавают, бурно реагируя:
2K + 2H2 O = 2КОН + Н2 ↑
Выделяющейся водород воспламеняется. В результате реакции получают сильные основания (щелочи). Загоревшийся натрий и калий нельзя тушить водой!
Сплавы натрия и калия со ртутью (амальгамы) – сильные восстановители. Химические реакции амальгированных щелочных металлов протекают так же, как и с чистыми элементами, но гораздо спокойнее без загорания и взрыва. Это свойство амальгам широко используют в лабораторной практике.
Гидроксиды калия и натрия – важнейшие химические соединения щелочных металлов. В промышленности получают электролизом растворов хлоридов:
NaClDNa+ + Cl-
1½2H2 O + 2e- = 2OH- + H2 #
1½2Сl- - 2е- = Сl2 #
2H2 O + 2Сl- электролиз 2OH- + H2 #+ Сl2 #
2H2 O + 2NaСlэлектролиз 2NaOH + H2 #+ Сl2 #
Полученный продукт – технический едкий натр – содержит 92-95% NaOH, остальное NaCl и Na2 CО3 .
В лабораторных условиях раствор гидроксида натрия можно получить, используя соду и известь:
Na2 CО3 + Са(ОН)2 = 2NaOH + СaCО3 ¯
Щелочи идут на приготовление электролитов щелочных аккумуляторов, на производство мыла, красок, целлюлозы.
При реакции щелочей с кислотами образуются соли:
NaOH + HCl = NaCl + H2 O
Реакции такого типа называют реакциями нейтрализации.
Как сильные основания щелочи вытесняют более слабые основания солей:
NaOH + СоCl2 = 2NaCl + Со(ОН)2 ¯
Амфотерные гидроксиды растворяются в избытке щелочи:
NaOH + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4 ]
При этом образуются комплексные гидроксосоли, содержащие сложный анион [Ме(OH)n ]m - . Применение натриевых солей обширно. Помимо поваренной соли следует назвать карбонат натрия (сода) Na2 CО3 , гидрокарбонат натрия (питьевая сода) NaНСО3 , нитрат натрия (силитра) NaNО3 . Растворимые соединения калия важные удобрения, увеличивающие способность к фотосинтезу. KClO3 и КNО3 используют в пиротехнике, обе соли сильные окислители.
Рубидий и цезий используют для изготовления фотоэлементов.
Щелочноземельные металлы
К Щелочноземельным металлам относят элементы, главной подгруппы II группы ПС: Ca, Sr, Ba, Ra. Кроме них в эту группу входят Be и Mg. На внешнем слое атомов щелочноземельных металлов два s-электрона. Во всех соединениях проявляется степень окисления +2. Активность металлов растет с увеличением атомного номера. Все эти элементы – типичные металлы, по свойствам близкие к щелочным. Атомные и ионные радиусы элементов главной подгруппы II группы значительно меньше радиусов соседних щелочных металлов. Это связано с большим зарядом и полным заполнением внешних электронных s-слоев щелочноземельных металлов. Сравнительные характеристики щелочноземельных металлов приведены в табл. 3
Таблица 3.
| Элемент | Атомный номер | Относительная атомная масса | Атомный радиус, нм | Ионный радиус, нм | Энергия ионизации, эВ | Окраска пламени |
| Be | 4 | 9 | 0.113 | 0.031 | 9.32 | |
| Mg | 12 | 24 | 0.160 | 0.065 | 7.64 | |
| Ca | 20 | 40 | 0.197 | 0.099 | 6.11 | Кирпично-красная |
| Sr | 38 | 88 | 0.215 | 0.113 | 5.69 | Коричнево-красная |
| Ba | 56 | 137 | 0.221 | 0.135 | 5.21 | Желто-зеленая |