ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кальций (alium) . 14.3.4. Стронций (Strontium). Барий (Barium) Общая характеристика p-элементов. Главная подгруппа третьей группы из "Общая химия 2000" Металлы главной подгруппы первой группы — литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций — называются щелочнглми элементами. Это название связано с тем, что гидроксиды двух главных представителей этой группы — натрия и калия — издавна были известны под названием щелочей. Из этих щелочей, подвергая их в расплавленном состоянии электролизу, Г. Дэви в 1807 г. впервые получил свободные ка.лий и натрий. [c.382] На внещней электронной оболочке атомы щелочных элементов имеют по одному электрону. На второй снаружи электронной оболочке у атома лития содержатся два электрона, а у атомов остальных щелочных элементов — по восемь электронов. Имея во внешнем электронном слое только по одному электрону, находящемуся на сравнительно большом удалении от ядра, атомы довольно легко отдают этот электрон, т. е. характеризуются низкой энергией ионизации (табл. 14.2). Образующиеся при этом однозарядные положительные ионы имеют устойчивую электронную структуру соответствующего благородного газа (ион лития — структуру атома гелия, ион натрия — атома неона и т. д.). Легкость отдачи внешних электронов характеризует рассматриваемые элементы как наиболее типичные представители металлов металлические свойства выражены у щелочных элементов особенно резко. [c.382] Здесь и в последующих таблицах части III книги приведены значения атомных радиусов, полученные путем деления на 2 межатомных расстояний в кристаллических структурах с координационным числом 12. [c.382] Одинаковое строение не только внешней, но и предпоследней электронной оболочки атомов всех щелочных элементов, кроме лития, обусловливает большое сходство свойств этих элементов. В то же время увеличение заряда ядра и общего числа электронов в атоме при переходе сверху вниз по подгруппе создает некоторые различия в их свойствах. Как и в других группах, эти различия проявляются главным образом в увеличении легкости отдачи валентных электронов и усилении металлических свойств с возрас танием порядкового номера. [c.382] Символом Э здесь и далее обозначен атом рассматриваемого элемента. [c.382] МНОГИХ местах земного шара. В верхних слоях этих отложений иногда содержатся довольно значительные количества калия, преимущественно в виде хлорида или двойных солей с натрием и магнием. Однако большие скопления солей калия, имеющие промышленное значение, встречаются редко. Наиболее важными из них являются соликамские месторождения в России, страссфуртские в Германии и эльзасские — во Франции. Залежи натриевой селитры находятся в Чили. [c.383] В воде многих озер содержится сода. Наконец, огромные количества сульфата натрия находятся в Туркменском соленом озере бывшего залива-лагуны Кара-Богаз-Гол Каспийского моря. [c.383] Значительно меньше, чем натрий и калий, распространены литий, рубидий и цезий. Чаще других встречается литий, но содержащие его минералы редко образуют большие скопления. Рубидий и цезий содержатся в небольших количествах в некоторых литиевых минералах. [c.383] Все известные изотопы франция радиоактивны и быстро распадаются. [c.383] Натрий и литий получают электролизом расплавов их соединений, калий — восстановлением из расплавов КОН или КС1 натрием, рубидий и цезий — восстановлением из их хлоридов кальцием. [c.383] Все щелочные элементы кристаллизуются в кубической объемноцёнтрирован-ной решетке с образованием простых веществ — металлов. Поэтому, желая подчеркнуть металлическую природу простого вещества, щелочные элементы часто называют щелочными металлами. Они обладают металлическим блеском, который можно наблюдать на свежем разрезе металла. На воздухе б.лестящая поверхность металла сейчас же тускнеет вследствие окисления. [c.383] Щелочные металлы характеризуются незначительной твердостью, малой плотностью и низкими температурами плавления и кипения. Наименьшую плотность имеет литий, самую низкую температуру плавления — франций (см. табл. 14.2). [c.383] Приведенные в табл. 14.2 данные показывают, что в большинстве случаев свойства щелочных металлов закономерно изменяются при переходе от лития к цезию. В основе наблюдающихся закономерностей лежит возрастание массы и радиуса атома в подгруппе сверху вниз. Рост массы приводит к возрастанию плотности. Увеличение радиуса обусловливает ослабление сил притяжения между атомами, что объясняет снижение температур плавления и кипения и уменьшение энергии атомизации металлов, а также уменьшение энергии ионизации атомов при переходе от лития к цезию. Однако стандартные электродные потенциалы щелочных металлов изменяются в ряду Li — s не монотонно. Причина этого, подробно рассмотренная в разделе 11.3.2, заключается в том, что величины электродных потенциалов связаны с несколькими факторами, различно изменяющимися при переходе от одного элемента подгруппы к другому. [c.383] Щелочные металлы принадлежат к числу наиболее активных в химическом отношении элементов. Их высокая химическая активность обусловлена в первую очередь низкими значениями энергии ионизации их атомов — легкостью отдачи ими валентных электронов. При этом энергия ионизации уменьшается при переходе от лития к цезию (табл. 14.2). Ясно, что восстановительная активность при этом возрастает. [c.383] Не менее эйергичио, чем с кислородом, взаимодействуют щелочные металлы с галогенами, особенно с хлором и фтором. [c.384] Гидриды щелочных металлов имеют ионное с фоение. Металл входит в их состав в виде катиона, а водород — в виде аниона. [c.384] Если внести в пламя газовой горелки соль ще.лочного металла, то она разлагается, и пары освободившегося металла окрашивают пламя в характерный для данного металла цвет. Литий окрашивает пламя в карминово-красный цвет, натрий — в желтый, калий — в фиолетовый, рубидий — в красный, цезий — в голубой. Таким путем можно обнаружить эти элементы в соответствующей пробе. [c.384] Щелочные металлы и их соединения широко используются в технике. Литий применяется в ядерной энергетике. В частности, изотоп Li служит промышленным источником для производства трития, а изотоп л используется как теплоноситель в урановых реакторах. Благодаря способности лития легко соединяться с водородом, азотом, кислородом, серой, он применяется в металлургии для удаления следов этих элементов из металлов и сплавов. LiF и Li l входят в состав флюсов, используемых при плавке металлов и сварке магния и алюминия. Используется литий и его соединения и в качестве топлива для ракет. Смазки, содержащие соединения лития, сохраняют свои свойства при температурах от -60 до -Ы50°С. Гидроксид лития входит в состав электролита щелочных аккумуляторов (см. разд. 38.4), благодаря чему в 2—3 раза возрастает срок их службы. Применяется литий также в керамической, стекольной и других отраслях химической промышленности. Вообще, по значимости в современной технике этот металл является одним из важнейших редких элементов. [c.384] Вернуться к основной статье