Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Как сдать ЕГЭ по химии?

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка . Подписчиков 68 RSS
←   Апрель 2011   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://mihail-barmin2010.narod.ru/
Открыта: 20-05-2010
Адрес автора: job.education.khimia4ege-owner@subscribe.ru

Автор
mik2005

Статистика

68 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Как сдать ЕГЭ по химии? Неорганическая химия (начало)


2.3.1. МЕТАЛЛЫ IA ГРУППЫ

 

2.3.1. Общая характеристика элементов

 

К металлам IA группы относятся элементы литий Li, натрий Na, калий К, рубидий Rb, цезий Cs и франций Fr, их групповое назва­ние щелочные металлы; объясняется это тем, что водные растворы элементов IA груп­пы являются щелочами (т. е. сильными ра­створимыми в воде основаниями).

Строение внешнего энергетического уров­ня атомов щелочных металлов выражается общей формулой ns1, где п номер перио­да атома щелочного металла, который изме­няется от 2(Li) до 7(Fr). По характеру запол­нения валентного энергетического подуров­ня щелочные металлы относятся к семейству s- элементов.

Некоторые атомные характеристики ще­лочных металлов даны в табл. 3.1.

Из табл. 3.1 видно, что в ряду Li—Cs на­блюдается закономерное увеличение радиу­сов атомов и соответственно последователь­ное уменьшение энергий ионизации и срод­ства к электрону. Следовательно, при пере­ходе от лития к цезию металлические свой­ства элементов усиливаются.

Вообще, свойства элементов IA группы во многом экстремальны; так, например, в

 

Таблица атомных характеристик ще­лочных металлов                       

Таблица 2.3.1

 

Атомные характеристики щелочных металлов

Элемент

Li

Na

К

Rb

Cs

Орбитальный радиус, нм

0,159

0,171

0,216

0,229

0,252

Энергия ионизации, кДж/моль:

 

 

 

 

 

первая

520

495

420

400

380

вторая

7300

4600

3100

2700

2400

Сродство к электрону, кД ж/моль

57

52

45

41

38

Относительная

электроотрицательность

0,97

1,01

0,91

0,89

0,86

 

каждом периоде из всех элементов атомы щелочных металлов имеют самый большой радиус, наименьшее значение энергии ионизации, наиболее выраженные металлические свойства.

Для атомов щелочных металлов характерны наиболее низ­кие среди всех элементов значения относительных электроотрицательностей, поэтому химическая связь в большинстве соединений элементов IA группы носит преимущественно ионный характер. Величина эффективного положительного заряда Z1+ на атоме щелочного металла в соединении за­кономерно увеличивается с ростом атомного номера щелоч­ного металла. На рис. 3.1 показана зависимость Z от атом­ного номера для хлоридов щелочных металлов.

Точно так же величина Z ., закономерно возрастает с уве­личением электроотрицательности атома, связанного со ще­лочным металлом

 

В соединениях щелочные металлы проявляют главным об­разом положительную степень окисления, равную + 1. Об­разованию многозарядных ионов препятствуют высокие зна­чения вторых энергий ионизации (см. табл. 2.3.1), поскольку однократно ионизированные атомы щелочных металлов име­ют заполненные электронные оболочки предшествующих им благородных газов. Например, ион Na+ имеет электронную конфигурацию атома неона: ls22s22p6.

 

2.3.2. Общая характеристика простых веществ

 

Всем элементам IA группы соответствуют простые веще­ства металлы, некоторые характеристики которых приведе­ны в табл. 3.2.

Как видно, щелочные металлы имеют сравнительно низ­кие значения tm и 1шп, причем с ростом атомного номера элемента эти значения закономерно понижаются.

Цезий наиболее легкоплавкий из щелочных металлов: достаточно некоторое время подержать в руках ампулу с це­зием, как он перейдет в жидкое состояние. Низкие значения tпл  и tкип  для щелочных металлов объясняются слабостью

металлической связи в их кристаллах (на один атом металла приходится только один свободный электрон). По мере рос­та радиуса атома прочность связи в кристаллах щелочных металлов закономерно уменьшается, на что указывает пони­жение значений АНэтом при переходе от лития к цезию; соот­ветственно понижаются и значения tпл  и tкип .

Все щелочные металлы в кристаллическом состоянии име­ют объемно→центрированную кристаллическую решетку. Эта решетка отличается менее плотной упаковкой по сравнению с гексагональной и кубической гранецентрированной, поэто­му щелочные металлы относятся к группе хорошо сжимае­мых и легких металлов; литий - самое легкое из твердых веществ, существующих при кпмнятнрй температуре; напри­мер, он легче керосина и плавает на его поверхности. При повышении давления до 103 МПа из одного объема цезия получается всего 0,368 первоначального объема.

Некоторые физико-химические свойства простых веществ щелочных металлов                                                                                        Таблица 2.3.2.

 

Элемент

Li

Na

К

Rb

Cs

Цвет

Сереб­ристо-белый

Сереб­ристо-белый

Сереб­ристо-белый

Сереб­ристо-белый

Желтый

Плотность р, г/см3(298 К)

0,534

0,971

0,862

1,532

1,873

tпл,С

180,7

97,%

63,8

39Д

28,55

t   ,С

кип'

1347,0

983,1

774,0

688,0

678,6

Энтальпия

атомизации

ΔН атом' кДж/моль

158,9

97,96

91,6

82,0

78,0

Стандартный

электродный

потенциал

В: Ме+ + е  Ме

-3,05

-2,71

-2,92

-2,93

-2,92

 

Щелочные металлы обладают небольшой твердостью, ко­торая при переходе от лития к цезию с падением прочности химической связи также уменьшается: литий приблизитель­но такой же мягкий, как свинец, натрий как воск (его можно выдавливать в виде проволоки на ручных прессах при комнатной температуре). Все щелочные металлы (кроме лития) легко режутся ножом.

Щелочные металлы имеют довольно высокую электри­ческую проводимость, которая при переходе от лития к це­зию постепенно уменьшается. Так, удельное электрическое сопротивление лития составляет примерно 9-10-8 Омм, а це­зия— 21-10-8 Омм. Для сравнения: удельное электрическое сопротивление меди равно 1,68- 10-8 Омм.

Щелочные металлы характеризуются высокой теплопро­водностью, в связи с чем используются в технике для отво­да теплоты; например, натрий применяют в качестве тепло­носителя в атомных реакторах. Значения стандартных электродных потенциалов показы­вают, что все щелочные металлы в водных растворах очень сильные восстановители, причем наиболее сильный восстановитель литий. Это объясняется вы­сокой энергией гидратации сравнительно малых по разме­рам ионов Li+. В расплавленных средах (т. е. в отсутствие гидратации) значение стандартного электродного потенциа­ла лития наименьшее по сравнению с таковым для всех щелочных металлов, что коррелирует с наибольшим значе­нием для лития энергии ионизации (см. табл. 2.3.3).

В химическом отношении щелочные металлы чрезвычай­но реакционноспособны. Уже на воздухе они легко окисля­ются и активно взаимодействуют с парами воды. Поэтому при хранении щелочных металлов необходимо исклю­чить доступ к ним воздуха и влаги во избежание взры­вов и пожаров. Щелочные металлы следует держать под слоем керосина (с углеводородами они не реагиру­ют) в герметически закрытых сосудах. Нельзя тушить щелочные металлы водой, поскольку реакция сопро­вождается взрывом. Остатки щелочных металлов лик­видируют не водой, а этиловым спиртом, с которым эти металлы реагируют спокойно.

В ряду литий цезий химическая активность по отно­шению к простым веществам обычно изменяется монотон­но, однаш не следует думать, что в этом ряду она всегда возрастает. Например, как видно из энтальпий образования бромидов и оксидов (табл. 3.3), активность по отношению к брому в ряду Li Cs действительно возрастает, однако по отношению к кислороду она в этом ряду металлов как раз уменьшается. Это подтверждается тем, что литий восстанав­ливает другие щелочные металлы из их оксидов, например:

2Li + K2O   t    2К + Li2O.

Наблюдаются и более сложные зависимости. Так, в ряду хлоридов щелочных металлов энтальпии образования изме­няются зигзагообразно и имеют два локальных экстремума для КС1 и RbCl

 

Энтальпии образования оксидов и бромидов щелочных металлов (кДж/моль)

Таблица 2.3.3.

 

Элемент

Li

Na

К

Rb

Cs

-ΔНо6   оксида

297

209

180

174

171

-ΔНо6   бромида

351,0

359,8

392,0

393,2

410,0

 

Вследствие низких значений энергий ионизации спектр испускания лучистой энергии щелочных металлов лежит в видимой области. Поэтому раскаленные пары щелочных металлов и их соединения имеют характерную окраску: ли­тий малиновую, натрий желтую, калий фиолето­вую, рубидий сиреневую, цезий синюю. Данное свой­ство позволяет распознавать щелочные металлы и их со­единения оптическими методами: например, пламя при вне­сении в него препарата калия окрашивается в фиолетовый цвет.
В избранное