Din întregul sistem periodic, majoritatea elementelor reprezintă un grup de metale. amfoter, tranzițional, radioactiv - sunt o mulțime. Toate metalele joacă un rol imens nu numai în natură și viața biologică umană, ci și în diverse industrii. Nu e de mirare că secolul al XX-lea a fost numit „Fier”.
Metale: caracteristici generale
Toate metalele au proprietăți chimice și fizice comune care le fac ușor de diferențiat de nemetale. Deci, de exemplu, structura rețelei cristaline le permite să fie:
- conductoare de curent electric;
- buni conductori de căldură;
- maleabil și plastic;
- puternică și strălucitoare.
Desigur, există diferențe între ele. Unele metale strălucesc cu o culoare argintie, altele cu un alb mai mat, iar altele cu roșu și galben în general. Există și diferențe în ceea ce privește conductibilitatea termică și electrică. Cu toate acestea, totuși, acești parametri sunt comuni tuturor metalelor, în timp ce nemetalele au mai multe diferențe decât asemănări.
Prin natura chimică, toate metalele sunt agenți reducători. În funcție de condițiile de reacție și de substanțele specifice, aceștia pot acționa și ca agenți oxidanți, dar rar. Capabil să formeze numeroase substanțe. Compușii chimici ai metalelor se găsesc în natură în cantități mari în compoziția minereurilor sau a mineralelor, a mineralelor și a altor roci. Gradul este întotdeauna pozitiv, poate fi constant (aluminiu, sodiu, calciu) sau variabil (crom, fier, cupru, mangan).
Multe dintre ele sunt utilizate pe scară largă ca materiale de construcție și sunt utilizate în diferite ramuri ale științei și tehnologiei.
Compuși chimici ai metalelor
Dintre acestea, trebuie menționate câteva clase principale de substanțe, care sunt produse ale interacțiunii metalelor cu alte elemente și substanțe.
- Oxizi, hidruri, nitruri, siliciuri, fosfuri, ozonide, carburi, sulfuri și altele - compuși binari cu nemetale, cel mai adesea aparțin clasei de săruri (cu excepția oxizilor).
- Hidroxizi - formula generală este Me + x (OH) x.
- Sare. Compuși ai metalelor cu reziduuri acide. Poate fi diferit:
- mediu;
- acru;
- dubla;
- de bază;
- complex.
4. Compuși ai metalelor cu substanțe organice - structuri organometalice.
5. Compuși de metale între ele - aliaje, care se obțin în moduri diferite.
Opțiuni de conectare metalică
Substanțele care pot conține două sau mai multe metale diferite în același timp sunt împărțite în:
- aliaje;
- săruri duble;
- compuși complecși;
- intermetalice.
Metodele de conectare a metalelor între ele variază, de asemenea. De exemplu, pentru obținerea aliajelor se folosește metoda de topire, amestecare și solidificare a produsului rezultat.
Compușii intermetalici se formează ca rezultat al reacțiilor chimice directe între metale, care apar adesea cu o explozie (de exemplu, zinc și nichel). Astfel de procese necesită condiții speciale: temperatură foarte ridicată, presiune, vid, lipsă de oxigen și altele.
Soda, sarea, caustica sunt toți compuși de metale alcaline care se găsesc în natură. Ele există în forma lor pură, formând depozite sau fac parte din produsele de ardere a anumitor substanțe. Uneori sunt obținute în laborator. Dar aceste substanțe sunt întotdeauna importante și valoroase, deoarece înconjoară o persoană și îi formează viața.
Compușii metalelor alcaline și utilizările lor nu se limitează la sodiu. De asemenea, comune și populare în sectoarele economiei sunt sărurile precum:
- clorura de potasiu;
- (azotat de potasiu);
- carbonat de potasiu;
- sulfat.
Toate acestea sunt îngrășăminte minerale valoroase folosite în agricultură.
Metale alcalino-pământoase - compuși și aplicațiile acestora
Această categorie include elemente din a doua grupă a subgrupului principal al sistemului de elemente chimice. Starea lor de oxidare permanentă este +2. Aceștia sunt agenți reducători activi care intră cu ușurință în reacții chimice cu majoritatea compușilor și substanțelor simple. Afișați toate proprietățile tipice ale metalelor: strălucire, ductilitate, căldură și conductivitate electrică.
Cele mai importante și comune dintre acestea sunt magneziul și calciul. Beriliul este amfoter, în timp ce bariul și radiul sunt elemente rare. Toate acestea sunt capabile să formeze următoarele tipuri de conexiuni:
- intermetalice;
- oxizi;
- hidruri;
- săruri binare (compuși cu nemetale);
- hidroxizi;
- săruri (duble, complexe, acide, bazice, medii).
Luați în considerare cei mai importanți compuși din punct de vedere practic și aplicațiile lor.
Săruri de magneziu și calciu
Astfel de compuși ai metalelor alcalino-pământoase precum sărurile sunt importanți pentru organismele vii. La urma urmei, sărurile de calciu sunt sursa acestui element în organism. Și fără el, formarea normală a scheletului, a dinților, a coarnelor la animale, a copitelor, a părului și a hainei, și așa mai departe, este imposibilă.
Deci, cea mai comună sare a calciului metalului alcalino-pământos este carbonatul. Celelalte nume ale sale sunt:
- marmură;
- calcar;
- dolomită.
Este folosit nu numai ca furnizor de ioni de calciu pentru un organism viu, ci și ca material de construcție, materie primă pentru industria chimică, în industria cosmetică, sticlă și așa mai departe.
Compușii metalelor alcalino-pământoase, cum ar fi sulfații, sunt de asemenea importanți. De exemplu, sulfatul de bariu (denumire medicală „terci de barit”) este utilizat în diagnosticarea cu raze X. Sulfatul de calciu sub formă de hidrat cristalin este un gips găsit în natură. Se folosește în medicină, construcții, modele de ștanțare.
Fosfor din metale alcalino-pământoase
Aceste substanțe sunt cunoscute încă din Evul Mediu. Anterior, erau numiți fosfori. Acest nume apare și astăzi. Prin natura lor, acești compuși sunt sulfuri de magneziu, stronțiu, bariu, calciu.
Cu o anumită prelucrare, ele sunt capabile să prezinte proprietăți fosforescente, iar strălucirea este foarte frumoasă, de la roșu la violet strălucitor. Acesta este utilizat la fabricarea de semne rutiere, îmbrăcăminte de lucru și alte lucruri.
Compuși complecși
Substanțele care includ două sau mai multe elemente diferite de natură metalică sunt compuși complecși ai metalelor. Cel mai adesea sunt lichide cu culori frumoase și multicolore. Folosit în chimia analitică pentru determinarea calitativă a ionilor.
Astfel de substanțe sunt capabile să formeze nu numai metale alcaline și alcalino-pământoase, ci și pe toate celelalte. Există hidroxocomplexuri, acvacomplexe și altele.
Metale alcaline- acestea sunt elementele grupei I din tabelul periodic al elementelor chimice (conform clasificării învechite - elemente ale subgrupului principal al grupei I): litiu Li, sodiu N / A, potasiu K, rubidiu rb, cesiu cs, franciu Fr, și ununenniy Uue. Când metalele alcaline sunt dizolvate în apă, se formează hidroxizi solubili, numiți alcalii.
Proprietățile chimice ale metalelor alcaline
Datorită activității chimice ridicate a metalelor alcaline în raport cu apă, oxigen și uneori chiar azot (Li, Cs), acestea sunt stocate sub un strat de kerosen. Pentru a efectua reacția cu un metal alcalin, o bucată de dimensiunea necesară este tăiată cu grijă cu un bisturiu sub un strat de kerosen, suprafața metalului este curățată temeinic de produsele interacțiunii sale cu aerul într-o atmosferă de argon și numai apoi proba se pune în vasul de reacție.
1. Interacțiunea cu apa. O proprietate importantă a metalelor alcaline este activitatea lor ridicată față de apă. Litiul reacționează cel mai calm (fără explozie) cu apa:
Când se efectuează o reacție similară, sodiul arde cu o flacără galbenă și are loc o mică explozie. Potasiul este și mai activ: în acest caz, explozia este mult mai puternică, iar flacăra este colorată în violet.
2. Interacțiunea cu oxigenul. Produșii de ardere ai metalelor alcaline în aer au o compoziție diferită în funcție de activitatea metalului.
· Doar litiu arde în aer pentru a forma un oxid de compoziție stoechiometrică:
・La ardere sodiu Peroxidul de Na 2 O 2 se formează în principal cu un mic amestec de superoxid de NaO 2:
În produsele de ardere potasiu, rubidiuși cesiu conține în principal superoxizi:
Pentru a obține oxizi de sodiu și potasiu, amestecurile de hidroxid, peroxid sau superoxid sunt încălzite cu un exces de metal în absența oxigenului:
Pentru compușii cu oxigen ai metalelor alcaline este caracteristică următoarea regularitate: pe măsură ce raza cationului metalului alcalin crește, stabilitatea compușilor cu oxigen care conțin ion peroxid O 2 2− și ion superoxid O 2 − crește.
Metalele alcaline grele se caracterizează prin formarea de substanțe destul de stabile ozonide compoziţia EO 3 . Toți compușii de oxigen au culori diferite, a căror intensitate se adâncește în seria de la Li la Cs:
Oxizii de metale alcaline au toate proprietățile oxizilor bazici: reacționează cu apa, oxizii acizi și acizii:
Peroxiziiși superoxizi prezintă proprietăți de puternic oxidanţi:
Peroxizii și superoxizii interacționează intens cu apa, formând hidroxizi:
3. Interacțiunea cu alte substanțe. Metalele alcaline reacţionează cu multe nemetale. Când sunt încălzite, se combină cu hidrogenul pentru a forma hidruri, cu halogeni, sulf, azot, fosfor, carbon și, respectiv, siliciu pentru a forma, halogenuri, sulfuri, nitruri, fosfuri, carburiși siliciuri:
Când sunt încălzite, metalele alcaline sunt capabile să reacționeze cu alte metale, formând intermetalice. Metalele alcaline reacţionează activ (cu explozie) cu acizii.
Metalele alcaline se dizolvă în amoniacul lichid și derivații săi - amine și amide:
Când este dizolvat în amoniac lichid, un metal alcalin pierde un electron, care este solvatat de moleculele de amoniac și dă soluției o culoare albastră. Amidele rezultate sunt ușor descompuse de apă cu formarea de alcali și amoniac:
Metalele alcaline interacționează cu substanțele organice, alcoolii (cu formarea de alcoolați) și acizii carboxilici (cu formarea de săruri):
4. Determinarea calitativă a metalelor alcaline. Deoarece potențialele de ionizare ale metalelor alcaline sunt mici, atunci când un metal sau compușii săi sunt încălziți într-o flacără, un atom este ionizat, colorând flacăra într-o anumită culoare:
Colorarea flăcării cu metale alcaline
și compușii acestora
metale alcalino-pământoase.
metale alcalino-pământoase- elemente chimice din grupa II a tabelului periodic al elementelor: beriliu, magneziu, calciu, stronțiu, bariu și radiu.
Proprietăți fizice
Toate metalele alcalino-pământoase sunt substanțe solide, gri, la temperatura camerei. Spre deosebire de metalele alcaline, acestea sunt mult mai dure și de cele mai multe ori nu sunt tăiate cu un cuțit (excepția este stronțiul). Densitatea metalelor alcalino-pământoase cu număr de serie crește, deși o creștere se observă clar doar pornind de la calciu, care are cea mai mică densitate dintre ele (ρ = 1,55 g/cm³), cea mai grea este radiul, a cărui densitate este aproximativ egală cu densitatea fierului.
Proprietăți chimice
Metalele alcalino-pământoase au o configurație electronică a nivelului de energie exterior ns² și sunt elemente s, împreună cu metale alcaline. Având doi electroni de valență, metalele alcalino-pământoase îi donează cu ușurință, iar în toți compușii au o stare de oxidare de +2 (foarte rar +1).
Activitatea chimică a metalelor alcalino-pământoase crește odată cu creșterea numărului de serie. Beriliul în formă compactă nu reacționează nici cu oxigenul, nici cu halogenii, chiar și la temperaturi încinse (până la 600 ° C, este necesară o temperatură și mai mare pentru a reacționa cu oxigenul și alți calcogeni, fluorul este o excepție). Magneziul este protejat de o peliculă de oxid la temperatura camerei și la temperaturi mai ridicate (până la 650 °C) și nu se oxidează în continuare. Calciul se oxidează lent și la temperatura camerei în profunzime (în prezența vaporilor de apă) și se arde cu o ușoară încălzire în oxigen, dar este stabil în aer uscat la temperatura camerei. Stronțiul, bariul și radiul se oxidează rapid în aer pentru a da un amestec de oxizi și nitruri, astfel încât ele, ca și metalele alcaline (și calciul), sunt depozitate sub un strat de kerosen.
Oxizii și hidroxizii metalelor alcalino-pământoase au tendința de a crește în proprietățile de bază odată cu creșterea numărului de serie: Be (OH) 2 - hidroxid amfoter, insolubil în apă, dar solubil în acizi (și prezintă, de asemenea, proprietăți acide în prezența unor alcaline puternice), Mg (OH) 2 - bază slabă, insolubilă în apă, Ca (OH) 2 - puternică, dar ușor solubilă în apă, Sr (OH) 2 - mai solubilă în apă decât hidroxidul de calciu, bază tare (alcalină) la temperaturi ridicate aproape până la punctul de fierbere apă (100 ° C), Ba (OH) 2 - o bază puternică (alcali), nu inferioară ca rezistență față de KOH sau NaOH și Ra (OH) 2 - una dintre cele mai puternice alcaline, o substanță foarte corozivă
Fiind în natură
Toate metalele alcalino-pământoase se găsesc (în cantități variate) în natură. Datorită activității lor chimice ridicate, toate nu se găsesc în stare liberă. Cel mai comun metal alcalino-pământos este calciul, a cărui cantitate este de 3,38% (din masa scoarței terestre). Magneziul este ușor inferior acestuia, a cărui cantitate este de 2,35% (din masa scoarței terestre). Bariul și stronțiul sunt, de asemenea, comune în natură, care, respectiv, reprezintă 0,05 și, respectiv, 0,034% din masa scoarței terestre. Beriliul este un element rar, a cărui cantitate este de 6,10 -4% din masa scoarței terestre. În ceea ce privește radiul, care este radioactiv, este cel mai rar dintre toate metalele alcalino-pământoase, dar se găsește întotdeauna în cantități mici în minereurile de uraniu. În special, poate fi separat de acolo prin mijloace chimice. Conținutul său este de 1 10 -10% (din masa scoarței terestre)
Aluminiu.
Aluminiu- un element din subgrupa principală a grupei a treia a perioadei a treia a sistemului periodic de elemente chimice a lui D. I. Mendeleev, cu număr atomic 13. Este indicat prin simbol Al(lat. Aluminiu). Aparține grupului de metale ușoare. Cel mai comun metal și al treilea element chimic cel mai răspândit din scoarța terestră (după oxigen și siliciu).
substanță simplă aluminiu- metal usor, paramagnetic alb-argintiu, usor turnat, turnat, prelucrat. Aluminiul are o conductivitate termică și electrică ridicată, rezistență la coroziune datorită formării rapide a peliculelor puternice de oxid care protejează suprafața de interacțiuni ulterioare.
Aluminiul a fost obținut pentru prima dată de către fizicianul danez Hans Oersted în 1825 prin acțiunea amalgamului de potasiu asupra clorurii de aluminiu, urmată de distilarea mercurului.Metoda modernă de obținere a fost dezvoltată independent de americanul Charles Hall și francezul Paul Héroux în 1886. Constă în dizolvarea oxidului de aluminiu Al 2 O 3 într-o topitură de criolit Na 3 AlF 6 urmată de electroliză folosind electrozi consumabili de cocs sau grafit. Această metodă de obținere necesită cantități mari de energie electrică și, prin urmare, a fost solicitată abia în secolul al XX-lea.
Producția a 1000 kg de aluminiu brut necesită 1920 kg de alumină, 65 kg de criolit, 35 kg de fluorură de aluminiu, 600 kg de masă anodică și 17 mii kWh de electricitate DC
Metalele alcaline reacționează ușor cu nemetale:
2K + I 2 = 2KI
2Na + H2 = 2NaH
6Li + N 2 = 2Li 3 N (reacția este deja la temperatura camerei)
2Na + S = Na 2S
2Na + 2C = Na2C2
În reacțiile cu oxigenul, fiecare metal alcalin prezintă propria sa individualitate: atunci când este ars în aer, litiul formează un oxid, sodiu un peroxid, iar potasiul un superoxid.
4Li + O2 = 2Li2O
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2
K + O 2 = KO 2
Obținerea oxidului de sodiu:
10Na + 2NaNO 3 \u003d 6Na 2 O + N 2
2Na + Na 2 O 2 \u003d 2Na 2 O
2Na + 2NaOH \u003d 2Na 2 O + H 2
Interacțiunea cu apa duce la formarea de alcali și hidrogen.
2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2
Interacțiunea cu acizii:
2Na + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2
8Na + 5H2SO4 (conc.) = 4Na2SO4 + H2S + 4H2O
2Li + 3H 2 SO 4 (conc.) = 2LiHSO 4 + SO 2 + 2H 2 O
8Na + 10HNO 3 \u003d 8NaNO 3 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
Când interacționează cu amoniacul, se formează amide și hidrogen:
2Li + 2NH3 = 2LiNH2 + H2
Interacțiunea cu compușii organici:
H ─ C ≡ C ─ H + 2Na → Na ─ C≡C ─ Na + H 2
2CH3CI + 2Na → C2H6 + 2NaCl
2C 6 H 5 OH + 2Na → 2C 6 H 5 ONa + H 2
2CH 3 OH + 2Na → 2CH 3 ONa + H 2
2CH 3 COOH + 2Na → 2CH 3 COOONa + H 2
O reacție calitativă la metalele alcaline este colorarea flăcării de către cationii lor. Li + ion colorează flacăra roșu carmin, Na + ion galben, K + violet
Compuși ai metalelor alcaline
Oxizi.
Oxizii de metale alcaline sunt oxizi bazici tipici. Reacţionează cu oxizi acizi şi amfoteri, acizi, apă.
3Na 2 O + P 2 O 5 \u003d 2Na 3 PO 4
Na 2 O + Al 2 O 3 \u003d 2NaAlO 2
Na2O + 2HCl \u003d 2NaCl + H2O
Na2O + 2H + = 2Na + + H2O
Na 2 O + H 2 O \u003d 2NaOH
Peroxizii.
2Na 2 O 2 + CO 2 \u003d 2Na 2 CO 3 + O 2
Na 2 O 2 + CO \u003d Na 2 CO 3
Na 2 O 2 + SO 2 \u003d Na 2 SO 4
2Na 2 O + O 2 \u003d 2Na 2 O 2
Na 2 O + NO + NO 2 \u003d 2NaNO 2
2Na 2 O 2 \u003d 2Na 2 O + O 2
Na 2 O 2 + 2H 2 O (rece) = 2NaOH + H 2 O 2
2Na 2 O 2 + 2H 2 O (gor.) \u003d 4NaOH + O 2
Na 2 O 2 + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2 O 2
2Na 2 O 2 + 2H 2 SO 4 (brici. Hor.) \u003d 2Na 2 SO 4 + 2H 2 O + O 2
2Na 2 O 2 + S = Na 2 SO 3 + Na 2 O
5Na 2 O 2 + 8H 2 SO 4 + 2KMnO 4 \u003d 5O 2 + 2MnSO 4 + 8H 2 O + 5Na 2 SO 4 + K 2 SO 4
Na 2 O 2 + 2H 2 SO 4 + 2NaI \u003d I 2 + 2Na 2 SO 4 + 2H 2 O
Na 2 O 2 + 2H 2 SO 4 + 2FeSO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + Na 2 SO 4 + 2H 2 O
3Na 2 O 2 + 2Na 3 \u003d 2Na 2 CrO 4 + 8NaOH + 2H 2 O
Baze (alcaline).
2NaOH (exces) + CO2 = Na2CO3 + H2O
NaOH + CO2 (exces) = NaHCO3
SO2 + 2NaOH (exces) = Na2SO3 + H2O
SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O
2NaOH + Al2O32NaAlO2 + H2O
2NaOH + Al 2 O 3 + 3H 2 O \u003d 2Na
NaOH + Al(OH)3 = Na
2NaOH + 2Al + 6H 2 O \u003d 2Na + 3H 2
2KOH + 2NO2 + O2 = 2KNO3 + H2O
KOH + KHCO 3 \u003d K 2 CO 3 + H 2 O
2NaOH + Si + H 2 O \u003d Na 2 SiO 3 + H 2
3KOH + P 4 + 3H 2 O \u003d 3KH 2 PO 2 + PH 3
2KOH (rece) + Cl2 = KClO + KCl + H2O
6KOH (fierbinte) + 3Cl 2 = KClO 3 + 5KCl + 3H 2 O
6NaOH + 3S \u003d 2Na 2 S + Na 2 SO 3 + 3H 2 O
2NaNO3 2NaNO2 + O2
NaHCO 3 + HNO 3 \u003d NaNO 3 + CO 2 + H 2 O
NaI → Na + + I –
la catod: 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH - 1
la anod: 2I – – 2e → I 2 1
2H2O + 2I - 
H2 + 2OH- + I2
2H2O + 2NaI 
H2 + 2NaOH + I2
2NaCl 
2Na + CI2
la catod la anod
2Na2HP04Na4P2O7 + H2O
KNO 3 + 4Mg + 6H 2 O \u003d NH 3 + 4Mg (OH) 2 + KOH
4KClO 3 KCl + 3KClO 4
2KClO 3 
2KCI + 3O2
KClO 3 + 6HCl \u003d KCl + 3Cl 2 + 3H 2 O
Na 2 SO 3 + S \u003d Na 2 S 2 O 3
Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + S↓ + SO 2 + H 2 O
2NaI + Br 2 = 2NaBr + I 2
2NaBr + Cl2 = 2NaCl + Br2
I Un grup.
1. Descărcări electrice au fost trecute peste suprafața soluției de hidroxid de sodiu turnată în balon, în timp ce aerul din balon a devenit maro, care dispare după un timp. Soluția rezultată a fost evaporată cu grijă și a constatat că reziduul solid este un amestec de două săruri. Când acest amestec este încălzit, se eliberează gaz și rămâne o singură substanță. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
2. Substanța eliberată la catod în timpul electrolizei unei topituri de clorură de sodiu a fost arsă în oxigen. Produsul rezultat a fost plasat într-un gazometru umplut cu dioxid de carbon. Substanța rezultată a fost adăugată la o soluție de clorură de amoniu și soluția a fost încălzită. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
3) Acidul azotic a fost neutralizat cu bicarbonat de sodiu, soluția neutră a fost evaporată cu grijă și reziduul a fost calcinat. Substanța rezultată a fost introdusă într-o soluție de permanganat de potasiu acidulată cu acid sulfuric, iar soluția a devenit incoloră. Produsul de reacție care conține azot a fost plasat într-o soluție de hidroxid de sodiu și s-a adăugat praf de zinc și s-a eliberat un gaz cu miros înțepător. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
4) Substanța obținută la anod în timpul electrolizei unei soluții de iodură de sodiu cu electrozi inerți a fost introdusă într-o reacție cu potasiul. Produsul de reacție a fost încălzit cu acid sulfuric concentrat și gazul degajat a fost trecut printr-o soluție fierbinte de cromat de potasiu. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise
5) Substanța obținută la catod în timpul electrolizei unei topituri de clorură de sodiu a fost arsă în oxigen. Produsul obţinut a fost tratat secvenţial cu soluţie de dioxid de sulf şi hidroxid de bariu. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise
6) Fosforul alb se dizolvă într-o soluție de potasiu caustic cu eliberarea unui gaz cu miros de usturoi, care se aprinde spontan în aer. Produsul solid al reacției de ardere a reacționat cu soda caustică într-un asemenea raport încât substanța albă rezultată conține un atom de hidrogen; când aceasta din urmă substanță este calcinată, se formează pirofosfat de sodiu. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise
7) Un metal necunoscut a fost ars în oxigen. Produsul reacției interacționează cu dioxidul de carbon, formează două substanțe: un solid, care interacționează cu o soluție de acid clorhidric cu eliberare de dioxid de carbon și o substanță simplă gazoasă care susține arderea. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
8) Un gaz brun a fost trecut printr-un exces de soluție de potasiu caustic în prezența unui exces mare de aer. Așchii de magneziu au fost adăugați la soluția rezultată și încălzit, acidul azotic a fost neutralizat de gazul degajat. Soluţia rezultată a fost evaporată cu grijă, produsul solid de reacţie a fost calcinat. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
9) În timpul descompunerii termice a sării A în prezența dioxidului de mangan s-a format o sare binară B și un gaz care susține arderea și face parte din aer; când această sare este încălzită fără catalizator, se formează sarea B și o sare a unui acid cu conținut superior de oxigen. Când sarea A interacționează cu acidul clorhidric, se eliberează un gaz galben-verde (o substanță simplă) și se formează sarea B. Sarea B colorează flacăra violet, iar când interacționează cu o soluție de azotat de argint se formează un precipitat alb. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
10) Așchii de cupru au fost adăugați la acid sulfuric concentrat încălzit și gazul eliberat a fost trecut printr-o soluție de sodă caustică (exces). Produsul de reacție a fost izolat, dizolvat în apă și încălzit cu sulf, care s-a dizolvat ca rezultat al reacției. La soluția rezultată s-a adăugat acid sulfuric diluat. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
11) Sarea de masă a fost tratată cu acid sulfuric concentrat. Sarea rezultată a fost tratată cu hidroxid de sodiu. Produsul rezultat a fost calcinat cu un exces de cărbune. Gazul rezultat a reacţionat în prezenţa unui catalizator cu clor. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
12) Sodiul a reacţionat cu hidrogenul. Produsul de reacție a fost dizolvat în apă și s-a format un gaz care a reacționat cu clorul, iar soluția rezultată, când a fost încălzită, a reacţionat cu clorul pentru a forma un amestec de două săruri. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
13) Sodiul a fost ars într-un exces de oxigen, substanța cristalină rezultată a fost plasată într-un tub de sticlă și a fost trecut dioxid de carbon prin acesta. Gazul care ieșea din tub a fost colectat și ars în atmosfera sa de fosfor. Substanța rezultată a fost neutralizată cu un exces de soluție de hidroxid de sodiu. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
14) La soluția obținută ca urmare a interacțiunii peroxidului de sodiu cu apa în timpul încălzirii, s-a adăugat o soluție de acid clorhidric până la finalizarea reacției. Soluția de sare rezultată a fost supusă electrolizei cu electrozi inerți. Gazul format ca urmare a electrolizei la anod a fost trecut printr-o suspensie de hidroxid de calciu. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
15) Dioxidul de sulf a fost trecut printr-o soluție de hidroxid de sodiu până s-a format o sare medie. La soluția rezultată s-a adăugat o soluție apoasă de permanganat de potasiu. Precipitatul format a fost separat şi tratat cu acid clorhidric. Gazul degajat a fost trecut printr-o soluție rece de hidroxid de potasiu. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
16) Un amestec de oxid de siliciu (IV) și magneziu metal a fost calcinat. Substanța simplă obținută în urma reacției a fost tratată cu o soluție concentrată de hidroxid de sodiu. Gazul degajat a fost trecut peste sodiu încălzit. Substanța rezultată a fost pusă în apă. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
17) Produsul de reacție al litiului cu azot a fost tratat cu apă. Gazul rezultat a fost trecut printr-o soluție de acid sulfuric până când reacțiile chimice au încetat. Soluția rezultată a fost tratată cu soluție de clorură de bariu. Soluţia a fost filtrată şi filtratul a fost amestecat cu soluţie de azotat de sodiu şi încălzit. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
18) Sodiul a fost încălzit într-o atmosferă de hidrogen. Când s-a adăugat apă la substanța rezultată, s-a observat degajare de gaz și formarea unei soluții limpezi. Prin această soluție a fost trecut un gaz brun, care a fost obținut ca urmare a interacțiunii cuprului cu o soluție concentrată de acid azotic. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
19) Bicarbonatul de sodiu a fost calcinat. Sarea rezultată a fost dizolvată în apă și amestecată cu o soluție de aluminiu, ca urmare, s-a format un precipitat și s-a eliberat un gaz incolor. Precipitatul a fost tratat cu un exces de soluție de acid azotic, iar gazul a fost trecut printr-o soluție de silicat de potasiu. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
20) Sodiul a fost fuzionat cu sulf. Compusul rezultat a fost tratat cu acid clorhidric, gazul degajat a reacţionat complet cu oxid de sulf (IV). Substanța rezultată a fost tratată cu acid azotic concentrat. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
21) Sodiul a fost ars în exces de oxigen. Substanța rezultată a fost tratată cu apă. Amestecul rezultat a fost fiert, după care s-a adăugat clor la soluția fierbinte. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
22) Potasiul a fost încălzit într-o atmosferă de azot. Substanța rezultată a fost tratată cu un exces de acid clorhidric, după care s-a adăugat o suspensie de hidroxid de calciu la amestecul de săruri rezultat și s-a încălzit. Gazul rezultat a fost trecut prin oxid fierbinte de cupru (II) Scrieți ecuațiile pentru reacțiile descrise.
23) Potasiul a fost ars într-o atmosferă de clor, sarea rezultată a fost tratată cu un exces de soluție apoasă de azotat de argint. Precipitatul format a fost filtrat, filtratul a fost evaporat şi încălzit cu grijă. Sarea rezultată a fost tratată cu o soluţie apoasă de brom. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
24) Litiul a reacţionat cu hidrogenul. Produsul de reacție a fost dizolvat în apă și s-a format un gaz care a reacționat cu brom, iar soluția rezultată, când a fost încălzită, a reacţionat cu clorul pentru a forma un amestec de două săruri. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
25) Sodiul a fost ars în aer. Solidul rezultat absoarbe dioxidul de carbon, eliberând oxigen și sare. Ultima sare a fost dizolvată în acid clorhidric și la soluția rezultată a fost adăugată o soluție de azotat de argint. Ca rezultat, s-a format un precipitat alb. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
26) Oxigenul a fost supus unei descărcări electrice într-un ozonator. Gazul rezultat a fost trecut printr-o soluție apoasă de iodură de potasiu și a fost eliberat un nou gaz incolor și inodor, susținând arderea și respirația. Sodiul a fost ars în atmosfera acestui din urmă gaz, iar solidul rezultat a reacţionat cu dioxid de carbon. Scrieți ecuațiile reacțiilor descrise.
I Un grup.
1. N2 + O2 
2NR
2NO + O 2 \u003d 2NO 2
2NO 2 + 2NaOH \u003d NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O
2NaNO3 2NaNO2 + O2
2. 2NaCl 
2Na + CI2
la catod la anod
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2
2Na 2 O 2 + 2CO 2 \u003d 2Na 2 CO 3 + O 2
Na 2 CO 3 + 2NH 4 Cl \u003d 2NaCl + CO 2 + 2NH 3 + H 2 O
3. NaHCO 3 + HNO 3 \u003d NaNO 3 + CO 2 + H 2 O
2NaNO3 2NaNO2 + O2
5NaNO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5NaNO 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O
NaNO 3 + 4Zn + 7NaOH + 6H 2 O = 4Na 2 + NH 3
4. 2H2O + 2Nal 
H2 + 2NaOH + I2
2K + I 2 = 2KI
8KI + 5H 2 SO 4 (conc.) = 4K 2 SO 4 + H 2 S + 4I 2 + 4H 2 O
3H 2 S + 2K 2 CrO 4 + 2H 2 O = 2Cr(OH) 3 ↓ + 3S↓ + 4KOH
5. 2NaCl 
2Na + CI2
la catod la anod
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2
Na 2 O 2 + SO 2 \u003d Na 2 SO 4
Na2S04 + Ba(OH)2 = BaS04 ↓ + 2NaOH
6. P 4 + 3KOH + 3H 2 O \u003d 3KH 2 PO 2 + PH 3
2PH 3 + 4O 2 = P 2 O 5 + 3H 2 O
P 2 O 5 + 4NaOH \u003d 2Na 2 HPO 4 + H 2 O
„Litiul este cel mai ușor metal; are o greutate specifică de 0,59, drept urmare plutește chiar și pe ulei; se topește la aproximativ 185°, dar nu se volatilizează la căldură roșie. Seamănă cu sodiul la culoare și, ca și sodiul, are o nuanță galbenă.
D. I. Mendeleev. Fundamentele chimiei.
Când în 1817, chimistul suedez de 25 de ani Johan August Arfvedson (1792-1841) a izolat o nouă „alcalină inflamabilă de natură până acum necunoscută” din petalitul mineral (era hidroxid de litiu), profesorul său, celebrul chimist suedez Jens Jakob Berzelius (1779-1848), a propus să-l numească lithion, din greacă. lithos - piatră.
Acest alcali, spre deosebire de sodiu și potasiu deja cunoscut, a fost descoperit pentru prima dată în „regatul” pietrelor. În 1818, chimistul englez Humphrey Davy (1778-1829) a obținut din litiu un nou metal, pe care l-a numit litiu. Aceeași rădăcină greacă se află în cuvintele „litosferă”, „litografie” (o impresie dintr-o matriță de piatră), etc.
Litiul este cel mai ușor dintre solide: densitatea sa este de numai 0,53 g/cm3 (jumătate din cea a apei). Litiul se obține prin electroliza unei topituri de clorură de litiu. O proprietate rară a litiului metalic este reacția cu azotul în condiții normale pentru a forma nitrură de litiu.
Litiul este din ce în ce mai utilizat în producția de baterii litiu-ion. Ca urmare, producția mondială de litiu în 2012 a fost de 37 mii de tone - de cinci ori mai mult decât în 2005.
Compușii de litiu sunt utilizați în industria sticlei și a ceramicii. Hidroxidul de litiu este un absorbant al dioxidului de carbon în exces în cabinele navelor spațiale și submarinelor. Carbonatul de litiu este folosit în psihiatrie pentru a trata anumite tulburări. Omul mediu conține mai puțin de 1 mg de litiu.
Sodiu
„Producerea de sodiu metalic este una dintre cele mai importante descoperiri din chimie, nu numai pentru că conceptul de corpuri simple s-a extins și a devenit mai corect, ci mai ales pentru că proprietățile chimice sunt vizibile în sodiu, doar slab exprimate în alte cunoscute. metale.”
D. I. Mendeleev. Fundamentele chimiei.
Denumirea rusă „sodiu” (este și în suedeză și germană) provine de la cuvântul „natron”: așa numeau egiptenii antici sifon uscat, care era folosit în procesul de mumificare. În secolul al XVIII-lea, numele „natron” a fost atribuit „alcaliului mineral” - sodă caustică. Acum soda de var este numită un amestec de sodă caustică și oxid de calciu (în engleză soda lime) și sodiu în engleză (și în multe alte limbi - sodiu). Cuvântul „sodă” provine de la numele latin al plantei hodgepodge (sodan). Aceasta este o plantă marină de coastă a cărei cenușă a fost folosită la fabricarea sticlei în antichitate. Această cenușă conține carbonat de sodiu, care se numește sifon. Și acum sifonul este cea mai importantă componentă a taxei pentru producția majorității sticlei, inclusiv a geamurilor.
Halita este principalul mineral de sodiu Prima persoană care a văzut cum arată sodiul metalic a fost G. Davy, care a izolat noul metal prin electroliză. El a propus și numele noului element - sodiu.
Sodiul este un metal foarte activ; se oxidează rapid în aer, devenind acoperit cu o crustă groasă de produse de reacție cu oxigen și vapori de apă. Se cunoaște o experiență de prelegere: dacă o bucată mică de sodiu este aruncată în apă, aceasta va începe să reacționeze cu ea, eliberând hidrogen. În reacție se eliberează multă căldură, care topește sodiul, iar bila sa trece de-a lungul suprafeței. Apa răcește sodiul și împiedică hidrogenul să se aprindă, dar dacă bucata de sodiu este mare, este posibil un incendiu și chiar o explozie.
Sodiul metalic este utilizat pe scară largă în diverse sinteze ca agent reducător și, de asemenea, ca desicant pentru lichide neapoase. Este prezent în bateriile cu sodiu-sulf de mare capacitate. Un aliaj de sodiu și potasiu cu punct de topire scăzut, lichid la temperatura camerei, funcționează ca un lichid de răcire care elimină excesul de energie termică din reactoarele nucleare. Toată lumea știe culoarea galbenă a flăcării în prezența sodiului: așa se colorează flacăra unui arzător cu gaz dacă intră în ea cea mai mică picătură de supă sărată. Vaporii de sodiu luminează galben în lămpile economice cu descărcare în gaz care luminează străzile.
Timp de secole, sarea a fost singura modalitate de conservare a alimentelor. Fără sare de masă, călătoriile maritime pe distanțe lungi, expedițiile în jurul lumii și marile descoperiri geografice ar fi imposibile. Istoria Rusiei cunoaște o mare revoltă, numită Revolta de sare, care a început în 1648 și a cuprins toată țara. Unul dintre motivele revoltei este majorarea impozitului pe sare.
Pe vremuri, se produceau sute de mii de tone de sodiu pe an: era folosit pentru a produce tetraetil plumb, care crește numărul octan al benzinei. Interzicerea benzinei cu plumb în multe țări a dus la o scădere a producției de sodiu. Acum, producția mondială de sodiu este de aproximativ 100 de mii de tone pe an.
Halitul mineral (clorura de sodiu) formează depozite uriașe de sare gemă. Numai în Rusia, rezervele sale se ridică la zeci de miliarde de tone. Halita conține de obicei până la 8% alte săruri, în principal magneziu și calciu. Peste 280 de milioane de tone de clorură de sodiu sunt extrase anual, aceasta este una dintre cele mai mari producții. Pe vremuri, azotatul de sodiu era extras în cantități mari în Chile, de unde și numele - nitrat chilian.
Se mai folosesc și alte săruri de sodiu, dintre care multe sunt cunoscute în prezent. Una dintre cele mai cunoscute este sulfatul de sodiu. Dacă această sare conține apă, se numește Glauber. Cantități uriașe din acesta se formează în timpul evaporării apei în Golful Kara-Bogaz-Gol din Marea Caspică (Turkmenistan), precum și în unele lacuri sărate. În prezent, soluțiile de sulfat de sodiu sunt folosite ca acumulator de căldură în dispozitivele care stochează energia solară, în producția de sticlă, hârtie și țesături.
Sare Sodiul este un element vital. Ionii de sodiu se găsesc în principal în lichidul extracelular și sunt implicați în mecanismul contracției musculare (lipsa de sodiu provoacă convulsii), în menținerea echilibrului apă-sare (ionii de sodiu rețin apa în organism) și a echilibrului acido-bazic (menținerea unui echilibru). valoarea constantă a pH-ului sângelui). Acidul clorhidric este produs din clorură de sodiu în stomac, fără de care este imposibil să digerați alimente. Conținutul de sodiu din corpul unei persoane medii este de aproximativ 100 g. Sodiul intră în organism în principal sub formă de sare de masă, doza sa zilnică este de 3-6 g. O singură doză de peste 30 g pune viața în pericol.
Potasiu
În arabă, al-qili este cenușă și, de asemenea, ceva calcinat. De asemenea, au început să numească produsul obținut din cenușa plantelor, adică carbonat de potasiu. În cenușa de floarea soarelui, potasiul este mai mare de 30%. Fără articolul în arabă, acest cuvânt în rusă s-a transformat în „potasiu”. Pe lângă rusă și latină (kalium), acest termen a fost păstrat în multe limbi europene: germană, olandeză, daneză, norvegiană, suedeză (cu terminația latină -um), greacă (κάλιο), precum și într-un număr de Limbi slave: sârbă (kalyum), macedoneană (kalium), slovenă (kalij).
Potasiul este unul dintre cele mai abundente elemente din scoarța terestră. Principalele sale minerale sunt sylvin (clorură de potasiu), sylvinita (clorură de potasiu și sodiu în amestec) și carnalita (clorură de potasiu și magneziu în amestec). Silvina, precum și azotatul de potasiu (potașa, este și nitrat indian) sunt folosite în cantități mari ca îngrășăminte cu potasiu. Împreună cu azotul și fosforul, potasiul este unul dintre cele mai importante trei elemente pentru nutriția plantelor.
Sylvin este unul dintre principalele minerale de potasiu (alaturi de silvinita si carnalita). Numele englezesc al elementului (potasiu), ca și numele rusesc pentru carbonatul de potasiu (potasiu), este împrumutat din limbile grupului germanic; în engleză, germană și olandeză ash este cenușă, oala este o oală, adică potasa este „cenusa dintr-o oală”. Anterior, carbonatul de potasiu se obținea prin evaporarea extractului din cenușă în cuve; era folosit pentru a face săpun. Săpunul de potasiu, spre deosebire de săpunul de sodiu, este lichid. De la numele arab pentru cenușă a venit numele de alcali în multe limbi europene: engleză. si goll. alcalin, german Alcali, francez si ital. alcali etc. Aceeași rădăcină este prezentă în cuvântul „alcaloizi”, adică „ca alcalii”).
Potasiul a fost primul element descoperit de G. Davy (a primit pentru prima dată și litiu, bariu, calciu, stronțiu, magneziu și bor). Davy a electrolizat un bulgăre umed de hidroxid de potasiu. În același timp, potrivit lui Davy, „pe suprafața sa au apărut bile mici, cu o strălucire metalică puternică, care nu se deosebesc în exterior de mercur. Unii dintre ei, imediat după formare, au ars cu o explozie și cu aspectul unei flăcări strălucitoare, în timp ce alții nu au ars, ci doar s-au estompat, iar suprafața lor a fost acoperită cu o peliculă albă. Potasiul este un metal foarte activ. Mica lui bucată, adusă în apă, explodează.
Potasiul este un bioelement important, corpul uman conține de la 160 la 250 g de potasiu, mai mult decât sodiu. Ionii de potasiu sunt implicați în trecerea impulsurilor nervoase. Fructele și legumele conțin mult potasiu.
Hidroxidul de potasiu este folosit pentru a face săpun. Servește ca electrolit în bateriile alcaline - fier-nichel, nichel-hidrură metalică. Anterior, azotatul de potasiu (nitratul de potasiu) era consumat în cantități mari pentru producerea de pulbere neagră; acum este folosit ca îngrășământ.
Potasiul natural conține 0,0117% din radionuclidul cu viață lungă 40K, cu un timp de înjumătățire de 1,26 miliarde de ani. Așa se explică faptul că potasiul-40 „a supraviețuit” până în vremea noastră din momentul sintezei sale în reacții nucleare în stele. Cu toate acestea, de la formarea Pământului în urmă cu 4,5 miliarde de ani, conținutul de 40K de pe planetă a scăzut de 12,5 ori datorită decăderii sale! Un corp uman care cântărește 70 kg conține aproximativ 20 mg 40K, sau 3 x 1020 atomi, dintre care peste 5000 de atomi se descompun în fiecare secundă! Este posibil ca o astfel de iradiere „internă” (amplificată de degradarea carbonului-14) să fi fost una dintre cauzele mutațiilor în cursul evoluției faunei sălbatice. Producția mondială de potasiu metalic este mică: aproximativ 200 de tone pe an.
rubidiu și cesiu
Rubidiu și cesiu sunt primele elemente chimice descoperite prin analiza spectrală. Această metodă a fost dezvoltată de oameni de știință și prieteni germani - fizicianul Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) și chimistul Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899), care au lucrat la Universitatea din Heidelberg. Cu această metodă extrem de sensibilă, au analizat toate substanțele pe care le-au întâlnit în speranța de a găsi ceva nou. Și la începutul anilor 1860. a descoperit două elemente noi. Acest lucru s-a întâmplat când au analizat reziduul uscat obținut prin evaporarea apei din izvoarele minerale ale stațiunii Bad Dürkheim, la 30 km de Heidelberg. În spectrul acestei substanțe, pe lângă liniile de sodiu, potasiu și litiu deja cunoscute de ei, Kirchhoff și Bunsen au observat două linii albastre slabe. Ei și-au dat seama că aceste linii aparțin unui element chimic necunoscut care este prezent în apă în cantități foarte mici. Conform luminii liniilor spectrale, un element nou
Continuându-și cercetările, Kirchhoff și Bunsen au descoperit în mineralul aluminosilicat lepido (mica de litiu) trimis lor din Saxonia, un alt element, în spectrul căruia ieșeau linii roșii închise. Se numea rubidiu: din lat. rubidus - roșu. Același element a fost găsit în apa minerală, de unde chimistul Bunsen a reușit să-l izoleze. De menționat că pentru a obține câteva grame de sare de rubidiu au trebuit prelucrate 44 de tone de apă minerală și peste 180 kg de lepidolit.
Cristalele de cesiu pot fi depozitate într-o fiolă sigilată. Și așa cum la sfârșitul secolului al XIX-lea, în lucrarea nu mai puțin titanică privind izolarea sării de radiu, „busola” pentru Marie Curie era radioactivitatea, „busola” similară pentru Kirchhoff și Bunsen era spectroscopul.
Rubidiu și cesiu sunt metale alcaline tipice. Acest lucru a fost confirmat atunci când chimistul Bunsen, prin reducerea sării de rubidiu, a obținut acest element sub formă de metal. Mai mult cesiu activ a fost obținut în formă pură abia în 1881 de către chimistul suedez Carl Theodor Setterberg (1853-1941) prin electroliza cianurii de cesiu topită. Cesiul este unul dintre cele mai fuzibile metale. În forma sa pură, are o culoare aurie. Dar nu este ușor să obțineți cesiu pur: în aer se aprinde instantaneu spontan. Rubidiul pur se topește la doar 39,3 °C, cesiul - cu 10 grade mai jos, iar într-o zi de vară foarte călduroasă, mostrele din aceste metale în fiole devin lichide.
Producția mondială de rubidiu metalic este mică - aproximativ 3 tone pe an. În medicină se folosește rubidiul-87: atomii săi sunt absorbiți de celulele sanguine, iar prin emiterea de electroni rapidi din ele, cu ajutorul unor echipamente speciale, se pot observa „gâturile de sticlă” în vasele de sânge. Rubidiul este folosit în celulele solare.
Gustav Kirchhoff (stânga) și Robert Bunsen au descoperit rubidiul folosind un spectroscop. În spectrul lepidolitului, au găsit linii roșii închise și au dat numele noului element - rubidiu. Corpul unei persoane de vârstă mijlocie conține aproximativ 0,7 g de rubidiu, iar cesiu - doar 0,04 mg.
Tranzițiile electronice în atomii de cesiu sunt folosite în „ceasurile atomice” extrem de precise. Peste tot în lume există acum peste 70 de astfel de ceasuri cele mai precise - standarde de timp: eroarea este mai mică de o secundă în 100 de milioane de ani. Un ceas cu cesiu are o unitate de timp - o secundă.
S-a propus folosirea ionilor de cesiu pentru a accelera racheta folosind un motor cu reacție electric. În ea, ionii sunt accelerați într-un câmp electrostatic puternic și ejectați printr-o duză.
Motoarele electrice cu rachete cu tracțiune redusă sunt capabile să funcționeze mult timp și să zboare pe distanțe lungi.
Franţa
Acest element a fost descoperit (prin radioactivitate) în 1939 de către Marguerite Perey (1909-1975), angajată a Institutului Radium din Paris, și l-a numit în cinstea patriei sale în 1946.
Franciul este un vecin cu cesiul în Tabelul Periodic al Elementelor. D. I. Mendeleev a numit elementul nedescoperit atunci - ekacesium. Acest ultim și cel mai greu metal alcalin este izbitor de diferit de toate celelalte din grupul său. În primul rând, nimeni nu a văzut și nu va vedea nici măcar cea mai mică bucată din Franța. În al doilea rând, franciul nu are proprietăți fizice precum densitatea, punctul de topire și punctul de fierbere. Deci termenul „cel mai greu metal” poate fi atribuit doar atomilor săi, dar nu și unei substanțe simple. Și totul pentru că franciul este un element extrem de radioactiv obținut artificial, izotopul său cel mai lung 223 Fr are un timp de înjumătățire de doar 22 de minute. Și pentru a studia proprietățile fizice ale unei substanțe, trebuie să o aveți cel puțin sub forma celei mai mici piese. Dar pentru Franța este imposibil.
Marguerite Perey este prima femeie aleasă (în 1962) la Academia Franceză de Științe. Franciul este obținut artificial. Și pe măsură ce fuzionează, atomii săi se descompun rapid. Mai mult, cu cât sunt mai mulți atomi acumulați, cu atât mai mulți dintre ei se descompun pe unitatea de timp. Deci, pentru a menține pur și simplu numărul de atomi de franciu constant, aceștia trebuie sintetizați la o rată nu mai mică decât rata dezintegrarii lor. În timpul sintezei franciului în Dubna prin iradierea uraniului cu un fascicul puternic de protoni, aproximativ un milion de atomi ai acestui element au fost produși în fiecare secundă. La această viteză de sinteză, rata de dezintegrare a probei devine egală cu rata de formare a acesteia atunci când numărul atomilor săi este egal cu două miliarde. Aceasta este o cantitate complet neglijabilă de substanță, nici măcar nu este vizibilă la microscop.
În plus, acești atomi nu sunt asamblați într-o bucată de metal, ci sunt distribuiți pe suprafața țintei de uraniu. Așa că nu este surprinzător că în întregul glob în orice moment nu vor exista mai mult de două sau trei zeci de grame de franciu împrăștiate individual în rocile radioactive.
METALE ALCALINE
SUBGRUPA IA. METALE ALCALINE
LITIU, SODIU, POTASIU, RUBIDIU, CEZIU, FRANTA
Structura electronică a metalelor alcaline este caracterizată prin prezența unui electron pe învelișul exterior al electronilor, care este relativ slab legat de nucleu. Fiecare metal alcalin începe o nouă perioadă în tabelul periodic. Metalul alcalin este capabil să-și doneze electronul exterior mai ușor decât orice alt element din această perioadă. Tăierea unui metal alcalin într-un mediu inert are o strălucire argintie strălucitoare. Metalele alcaline se caracterizează prin densitate scăzută, conductivitate electrică bună și se topesc la temperaturi relativ scăzute (Tabelul 2).
Datorită activității lor ridicate, metalele alcaline nu există în formă pură, ci se găsesc în natură doar sub formă de compuși (cu excepția franciului), de exemplu, cu oxigen (argile și silicați) sau cu halogeni (clorura de sodiu). Clorurile sunt materii prime pentru obținerea metalelor alcaline în stare liberă. Apa de mare contine METALE ALCALINE 3% NaCl si urme de alte saruri. Evident, lacurile și mările interioare, precum și zăcămintele subterane de sare și saramură, conțin halogenuri de metale alcaline în concentrații mai mari decât apa de mare. De exemplu, conținutul de sare din apele Marelui Lac Sărat (Utah, SUA) este de 13,827,7%, iar în Marea Moartă (Israel) până la 31%, în funcție de suprafața apei, care variază în funcție de sezon. Se poate presupune că conținutul nesemnificativ de KCl din apa de mare în comparație cu NaCl se explică prin asimilarea ionului K+ de către plantele marine.
În formă liberă, metalele alcaline sunt obținute prin electroliza topituri de săruri precum NaCl, CaCl2, CaF2 sau hidroxizi (NaOH), deoarece nu mai există metal activ capabil să înlocuiască metalul alcalin din halogenură. În timpul electrolizei halogenurilor, este necesar să se izoleze metalul eliberat la catod, deoarece în același timp este eliberat halogen gazos la anod, care reacționează activ cu metalul eliberat.
Vezi și PRODUCȚIE ALKALI
Deoarece metalele alcaline au un singur electron pe stratul exterior, fiecare dintre ele este cel mai activ în perioada sa, deci Li este metalul cel mai activ în prima perioadă de opt elemente, respectiv Na, în a doua, iar K este cel mai activ metal din perioada a treia, conținând 18 elemente (prima perioadă de tranziție). În subgrupul metalelor alcaline (IA), capacitatea de a dona un electron crește de sus în jos.
Proprietăți chimice. Toate metalele alcaline reacţionează activ cu oxigenul, formând oxizi sau peroxizi, care diferă unele de altele prin aceasta: Li se transformă în Li2O, iar alte metale alcaline într-un amestec de M2O2 şi MO2, în timp ce Rb şi Cs se aprind. Toate metalele alcaline formează cu hidrogen săruri, stabile termic la temperaturi ridicate, hidruri de compoziție M + H, care sunt agenți reducători activi; Hidrururile sunt descompuse de apă cu formarea de alcali și hidrogen și eliberarea de căldură, provocând aprinderea gazului, iar viteza acestei reacții pentru litiu este mai mare decât pentru Na și K.
Vezi și HIDROGEN; OXIGEN.
În amoniacul lichid, metalele alcaline se dizolvă pentru a forma soluții albastre și (spre deosebire de reacția cu apa) pot fi izolate din nou prin evaporarea amoniacului sau adăugarea unei sări adecvate (de exemplu, NaCl din soluția sa de amoniac). Când reacționează cu amoniacul gazos, reacția decurge similar cu reacția cu apa:
Amidele metalelor alcaline prezintă proprietăți de bază similare hidroxizilor. Majoritatea compușilor de metale alcaline, cu excepția unor compuși de litiu, sunt foarte solubili în apă. În ceea ce privește dimensiunea atomică și densitatea de sarcină, litiul este aproape de magneziu, astfel încât proprietățile compușilor acestor elemente sunt similare. În ceea ce privește solubilitatea și stabilitatea termică, carbonatul de litiu este similar carbonaților de magneziu și beriliu din subgrupa IIA; acești carbonați se descompun la temperaturi relativ scăzute datorită legăturii mai puternice a MO. Sărurile de litiu sunt mai solubile în solvenți organici (alcooli, eteri, solvenți din petrol) decât alte săruri de metale alcaline. Litiul (ca și magneziul) reacționează direct cu azotul pentru a forma Li3N (magneziul formează Mg3N2), în timp ce sodiul și alte metale alcaline pot forma nitruri numai în condiții severe. Metalele din subgrupa IA reacționează cu carbonul, dar cea mai ușoară reacție este cu litiul (aparent datorită razei sale mici) și cea mai puțin ușoară cu cesiu. În schimb, metalele alcaline active reacționează direct cu CO, formând carbonili (de exemplu, K(CO)x), în timp ce Li și Na sunt mai puțin activi numai în anumite condiții.
Aplicație. Metalele alcaline sunt folosite atât în industrie, cât și în laboratoarele chimice, de exemplu, pentru sinteze. Litiul este folosit pentru a produce aliaje ușoare dure, care diferă, totuși, prin fragilitate. Se consumă cantități mari de sodiu pentru a obține aliajul Na4Pb, din care se obține tetraetil plumb Pb(C2H5)4 ca benzină antidetonant. Litiul, sodiul și calciul sunt utilizate ca componente ale aliajelor moi pentru rulmenți. Singurul electron și, prin urmare, mobil de pe stratul exterior face metalele alcaline excelente conductoare de căldură și electricitate. Aliajele de potasiu și sodiu, care rămân lichide într-un interval larg de temperatură, sunt folosite ca fluid de schimb de căldură în unele tipuri de reactoare nucleare și, datorită temperaturilor ridicate dintr-un reactor nuclear, sunt folosite pentru a produce abur. Sodiul metalic sub formă de bare de alimentare este folosit în tehnologia electrochimică pentru a transmite curenți de mare putere. Hidrura de litiu LiH este o sursă convenabilă de hidrogen eliberată ca rezultat al reacției hidrurii cu apa. Hidrura de litiu aluminiu LiAlH4 și hidrura de litiu sunt utilizate ca agenți reducători în sinteza organică și anorganică. Datorită razei ionice mici și a densității de încărcare în mod corespunzător, litiul este activ în reacțiile cu apa, prin urmare compușii de litiu sunt foarte higroscopici, iar clorură de litiu LiCl este utilizată pentru a usca aerul în timpul funcționării dispozitivelor. Hidroxizii de metale alcaline sunt baze puternice, foarte solubile în apă; sunt folosite pentru a crea un mediu alcalin. Hidroxidul de sodiu, ca cel mai ieftin alcalin, este utilizat pe scară largă (numai în SUA, se consumă peste 2,26 milioane de tone din acesta pe an).
Litiu. Cel mai ușor metal, are doi izotopi stabili cu mase atomice 6 și 7; izotopul greu este mai comun, conținutul său este de 92,6% din toți atomii de litiu. Litiul a fost descoperit de A. Arfvedson în 1817 și izolat de R. Bunsen și A. Mathisen în 1855. Este folosit în producția de arme termonucleare (bombă cu hidrogen), pentru creșterea durității aliajelor și în produse farmaceutice. Sărurile de litiu sunt folosite pentru a crește duritatea și rezistența chimică a sticlei, în tehnologia bateriilor alcaline, și pentru a lega oxigenul în timpul sudării.
Sodiu. Cunoscut încă din antichitate, a fost identificat de H. Davy în 1807. Este un metal moale, compușii săi precum alcalii (hidroxid de sodiu NaOH), bicarbonat de sodiu (bicarbonat de sodiu NaHCO3) și cenușă de sodiu (carbonat de sodiu Na2CO3) sunt folosiți pe scară largă. Metalul este, de asemenea, folosit sub formă de vapori în lămpile slabe cu descărcare în gaz pentru iluminatul stradal.
Potasiu. Cunoscut încă din antichitate, a fost identificat și de H. Davy în 1807. Sărurile de potasiu sunt binecunoscute: azotat de potasiu (nitrat de potasiu KNO3), potasiu (carbonat de potasiu K2CO3), potasiu caustic (hidroxid de potasiu KOH), etc. diverse aplicații în tehnologiile aliajelor schimbătoare de căldură.
Rubidiu a fost descoperit prin spectroscopie de R. Bunsen în 1861; conţine 27,85% rubidiu radioactiv Rb-87. Rubidiul, ca și alte metale din subgrupa IA, este foarte reactiv și trebuie depozitat sub un strat de ulei sau kerosen pentru a evita oxidarea de către oxigenul atmosferic. Rubidium găsește o varietate de aplicații, inclusiv tehnologia fotovoltaică, dispozitive de vid radio și produse farmaceutice.
cesiu. Compușii de cesiu sunt larg distribuiți în natură, de obicei în cantități mici împreună cu compușii altor metale alcaline. Mineralul silicat de poluat conține 34% oxid de cesiu Cs2O. Elementul a fost descoperit de R. Bunsen prin spectroscopie în 1860. Aplicația principală a cesiului este producerea de fotocelule și lămpi electronice, unul dintre izotopii radioactivi ai cesiului Cs-137 fiind folosit în radioterapie și cercetare științifică.
Franţa. Ultimul membru al familiei metalelor alcaline, franciul, este atât de radioactiv încât nu există în scoarța terestră în mai mult decât urme. Informațiile despre franciu și compușii săi se bazează pe studiul cantității sale nesemnificative, obținute artificial (la un accelerator de mare energie) în timpul descompunerii a a actiniului-227. Cel mai lung izotop 22387Fr se descompune în 21 de minute în 22388Ra și particule b. Conform unei estimări aproximative, raza metalică a franciului este de 2,7. Franciul are cele mai multe proprietăți ale altor metale alcaline și este foarte donator de electroni. Formează săruri solubile și hidroxid. Franciul prezintă starea de oxidare I în toți compușii.
Enciclopedia Collier. - Societate deschisă. 2000 .
