Доброго дня, учні 11 класу

До вашої уваги, загальна характеристика елементів ІА групи

До ІА групи періодичної системи належать елементи: літій Li, натрій Na, калій К, рубідій Rb, цезій Cs і францій Fr, які називають лужними металами.

Атоми s-елементів ІА групи на останньому енергетичному рівні містять один валентний ns¹ електрон, мають найбільші атомні радіуси у періоді, тому вони характеризуються найнижчими значеннями енергії іонізації. У лужних металів найбільш сильно виражені металічні властивості. їх атоми легко віддають валентний електрон, виявляють ступінь окиснення +1. У підгрупі зверху донизу атомний радіус збільшується, енергія іонізації зменшується, що обумовлює збільшення металічних властивостей елементів, а також основних властивостей їх оксидів та гідроксидів.

Літій відрізняється від інших елементів ІА групи малими роз мірами і найменшою, у порівнянні з ними, активністю. У цьому відношенні він нагадує розміщений по діагоналі від Li елемент ІІА групи — магній. Великий показник енергії гідратації катіонів літію пояснює більш негативну величину (-3,045 В) стандартного електродного потенціалу літію, порівняно з натрієм.

Поширення у природі

У вільному стані лужні метали не зустрічаються. Значна кількість солей натрію і калію розчинена у морській воді. Існує багато мінералів, які містять натрій і калій у вигляді солей: хлоридів, сульфатів, нітратів, карбонатів.

Натрій і калій найбільш поширені у природі елементи, вміст кожного з них складає приблизно 2,5 %.
x

Літій знаходиться в основному у вигляді алюмосилікатів і алюмофосфатів (Li₂О ∙  А1₂О₃ ∙ 4SiO₂, LiAlPO₄F). Рубідій і цезій є супутниками калієвих мінералів. Вміст у земній корі Rb - 1,5 ∙  10^-2 %; Cs­ - 3,7 ∙  10^-4 %.

Одержання

Літій і натрій одержують електролізом розплавів солей або легкоплавких сумішей типу СаСl + NaCl. Калій, рубідій і цезій важко одержати електролізом, оскільки вони мають низькі температури плавлення і легко випаровуються. Ці метали одержують обробкою розплавлених хлоридів парою натрію:

КС1 + Na= K+ NaCl

Очищають лужні метали методом перегонки.

Фізичні та хімічні властивості

Усі лужні метали дуже м'які, мають низькі температури плавлення. Літій, натрій, калій і рубідій мають сріблястий колір, цезій — золотисто-жовтий. У зв'язку з тим, що лужні метали на повітрі легко окиснюються, їх зберігають у склянках під шаром гасу. Скляні банки, у свою чергу, поміщають у металічну тару. Простір між ними заповнюють азбестом.

При окисненні лужних металів киснем повітря при звичайній температурі літій, натрій, калій вкриваються плівкою оксидів, гідроксидів та карбонатів, а  цезій — плівкою пероксиду. З водою натрій реагує бурхливо, рубідій і цезій — з вибухом:

2Na + 2H₂O = 2NaOH +H₂

У атмосфері кисню лужні метали згоряють. При цьому літій утворює оксид, натрій пероксид, а інші метали — над пероксиди ЕО₂ наприклад:

2Na + О₂ = Na₂O₂

K₂О₂ + О₂ = 2K₂O₂

За звичайних умов лужні метали горять в атмосфері фтору і хлору

2Na + F₂ = 2NaF

а при незначному нагріванні взаємодіють з сіркою, бромом, воднем та, іншими неметалами, утворюючи відповідні сульфіди, броміди, гідриди:

2К + S = K₂S

2Li + Br₂ = 2LiBr

2Na+ H₂ = 2NaH

Літій реагує з азотом на холоді, інші лужні метали при дії на азот електричного розряду:

6Li + N₂ = 2Li₃N

Слід пам'ятати, що працювати з лужними металами необхідно з великою обережністю, так як вони легко спалахують, бурхливо реагують з водою та іншими речовинами. Тому метал виймають із склянки з гасом пінцетом, висушують фільтрувальним папером і відрізають необхідну кількість металу. Залишки лужних металів знищують в етиловому спирті:

2Na + 2С₂Н₅ОН = 2C₂H₅ONa + Н₂ ↑

Сполуки лужних металів

Оксиди натрію, калію, рубідію та цезію можна одержати при недостачі кисню або взаємодією металів з пероксидами:

4Na + О₂ = 2Na₂O

2К + К₂О₂ = 2К₂О

Оксиди літію і натрію безбарвні, оксиди калію та рубідію — жовті, оксид цезію — оранжевий. Ці оксиди інтенсивно взаємодіють і водою з утворенням відповідних гідроксидів, наприклад:

Na₂О + Н₂О = 2NaOH

К₂О + Н₂О = 2КОН

Гідроксиди лужних металів МеОН — безбарвні, легкоплавкі, дуже гігроскопічні кристалічні речовини, розчинні у воді та спиртах. У водних розчинах дисоціюють майже повністю, тому належать до найбільш сильних основ (лугів):

MeOН → Me⁺ + OH^-

Гідроксиди одержують електролізом водних розчинів хлоридів лужних металів. Схематично процес електролізу NaCl має вигляд:

NaCl → Na⁺ + Сl^-

Катод (-) ← 2Na⁺                                                                            2Сl^- → (+) Анод

2Н₂О + 2е ↔ 2H^-+2OH^-                                                                     2Cl^- - 2e ↔ Cl₂

Іони натрію рухаються до катоду, а хлорид-іони — до аноду. Натрій — дуже активний метал, потенціал виділення у нього значно менший, ніж у водню, тому його не можна виділити з водного розчину у вигляді металу. На катоді виділяється водень, у при катодному просторі утворюється гідроксид натрію. Розчин NaOH упарюють і одержують твердий луг. Побічними продуктами виробництва є водень і хлор.

Крім наведеного методу гідроксиди натрію та калію можна одержати вапняним способом. В його основі лежить реакція взаємодії розчину соди або поташу з гашеним вапном:

Na₂CO₃ + Са(ОН)₂ ↔ 2NaOH + СаСО₃

К₂СО₃ + Са(ОН)₂ ↔ 2KOH + СаСО₃

Оброблена сода стає їдкою, тому гідроксид натрію, який одержують таким способом, називають каустичною содою (каустичний в перекладі з грецької означає «їдкий»). Технічні назви NaOH і КОН — їдкий натр та їдке калі.

Використання лужних металів та їх сполук

Серед лужних металів найбільше використовуть натрій. Його застосовують для одержання пероксиду натрію, в органічних синтезах, у металотермії для витиснення таких металів, як титан, тантал і цирконій із їх хлоридів, як теплоносій у ядерних реакторах, як осушувач деяких органічних розчинників (бензол, діоксан).

Із калію одержують КО₂ який застосовують як джерело кисню для дихання в автономних системах (підводні човни, батискафи, космічні кораблі):

4КО₂ + 2СО₂ ↔ 2К₂СО₃ + 3О₂

Рубідій і цезій використовують для виготовлення фотоелементів. Велике промислове значення має карбонат натрію. Його використовують в багатьох галузях промисловості: хімічній, миловарній, паперовій, текстильній, харчовій та ін. Карбонати на трію виробляють у вигляді Na₂CO₃ (кальцинована сода), у вигляді кристалогідрату Na₂CO₃∙10H₂O (кристалічна сода) чи у вигляді гідрокарбонату NaHCO₃ (питна сода).

Біологічна роль лужних металів

Літій відноситься до біогенних елементів. Він входить до складу крові, тканин і органів людини. Найбільша кількість літію концентрується у м'язах. Солі літію приймають участь у водно-електролітному обміні у мозку.

Іони К+ і Na+ є одним з основних компонентів рідких середовищ організму. Концентрації неорганічних іонів усередині та на поверхні клітини знаходяться у динамічній рівновазі. Клітини контактують з рідиною, яка постачає їм все необхідне. Від оточуючого середовища клітина відокремлена мембраною, крізь яку в одному напрямку проходять поживні речовини, в іншому — продукти життєдіяльності клітини. Мембрани клітин проникні для іонів К⁺ внаслідок чого внутрішньоклітинна концентрація К+ значно вища, ніж іонів Na+. У плазмі крові концентрація іонів натрію перевищує вміст у ній іонів калію.

Розподіл концентрації катіонів К+ і Na+ має важливе фізіологічне значення. Різниця їх концентрацій призводить до виникнення різниці потенціалів з обох боків клітинної мембрани. Завдяки існуванню цього потенціалу нервові волокна здатні передавати імпульси, а м'язи -скорочуватися. Катіони К+ і Na+ відіграють важливу роль у підтриманні осмотичного тиску в клітині.

Порушення співвідношення вмісту К+ і Na+ у живих клітинах організму приводить до різних захворювань. Серцева м'яза реагує на підвищений вміст калію зменшенням процесів збудження і провідності. Добова потреба організму людини в натрії 4—7 г. Доросла людина на добу споживає калію в середньому 2—3 мг на 1 кг маси. Більшу частину калію, необхідного для організму, людина одержує з рослинною їжею.

Калій — один із важливих елементів для життєдіяльності рос лин. Він приймає участь у процесі фотосинтезу, недостача його у грунті призводить до зниження крохмалю у зерні та відмирання листя рослин. При недостачі калію у грунті для одержання високих врожаїв вносять калійні добрива (КС1, KNO₃ КРО₃).

Матеріали взято із сайту: https://sites.google.com/site/sajtvikladacahimiieuzefovic/materiali-dla-pidgotovki-do-zanat/tema-no19-metalicni-elementi-ta-ieh-spoluki-luzni-elementi

Також прошу переглянути відео за посиланням:

Опрацюйте завдання для самоконтролю.

Прошу опрацювати до четверга, 27 березня.

Будьте здорові)