Элементы IV группы (подгруппа углерода) – углерод, кремний

Литий     1s2 2s1

Натрий   1s2 2s2 2p6 3s1

Калий     1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

 

 

5. Химические свойства.

1.Взаимодествие с простыми веществами неметаллами (где R - это литий, калий или натрий)

 

2R + Cl2 = 2RCl – хлорид

 nR + C = R_nC – карбид

3R + P = R₃P – фосфид

 

2. Взаимодействие  с водородом.

Na+H2 = 2NaH

Li+H2= 2LiH

K+H2=2KH

 

3. Взаимодействие с кислородом

   Литий является наименее активным щелочным металлом, с сухим воздухом (и даже с сухим кислородом) при комнатной температуре практически не реагирует. В кислороде при нагревании горит, превращаясь в оксид Li2O.

2Li+O2=Li2O

2Na+O2= Na2O

2Na+O2→ Na2O2-  при горении образуется пероксид

2K+O2=K2O

 K+O2=KO2 -  при горении образует надпероксид

3. Со сложными веществами

1. С водой

 Литий: Спокойно, без взрыва  и возгорания, реагирует с водой,  образуя LiOH и H2.

Натрий и калий  с водой  реагирует очень бурно, реакция  идёт с выделением водорода, который может самовоспламениться или взорваться, куски металла всплывают на поверхность и могут расплавиться:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑

2K + 2H₂O → 2KOH + H₂↑

 

С разбавленными кислотами взаимодействует  как обычный металл:

 2Na + 2HCl → 2NaCl + H2↑

2K + 2HCl → 2KCl + H2↑

2Li+H2SO4= 2LiSO4+H2

 

С концентрированными окисляющими  кислотами выделяются продукты восстановления:

8Na + 10HNO3 → 8NaNO3 + NH4NO3 + 3H2O

21K + 26HNO3 → 21KNO3 + NO↑ + N2O↑ + N2↑ + 13H2O

 

При сплавлении металлического калия со щелочами он восстанавливает водород гидроксогруппы:

2K + 2 KOH → 2K2O + H2↑ (450 C˚)

 

Растворяются в жидком аммиаке, образуя синий раствор( все три  элемента):

 Na + 4NH₃ → Na[NH₃]₄   (реакция проходит при минус 40˚С)

 

С газообразным аммиаком взаимодействует при нагревании( образуются амиды)

 

  (65—105 °C):

 

 Соединения с кислородом

1. Оксиды

Оксиды этих металлов обладают ярко выраженными основными свойствами, бурно реагируют с водой, кислотами  и кислотными оксидами..

 

 

 

 

Оксид лития

   При действии магния, алюминия или марганца при температуре выше 1000 °C оксид лития вос-станавливается до металлического лития. С оксидами ряда металлов дает оксометаллаты, двой-ные и тройные оксиды. Оксид лития — единственный среди оксидов щелочных металлов, образу-ющийся в качестве основного продукта при нагревании металла выше 200 °C на воздухе (присут-ствуют только следы пероксида лития).

 

2. Пероксиды  представляют собой желтовато-белые порошки, которые, хорошо растворяясь в воде, образуют щёлочи и пероксид водорода:

 

 

 

  Na2O2 + 2 H2O → 2 NaOH + H2O2

   Na2O2 + CO → Na2CO3

Взаимодествие пероксида лития  с водой и кислотами зависит от температуры

 

 

 

 

 

Гидроксиды щелочных металлов

1.Взаимодействие с кислотами  с образованием соли и воды (реакция нейтрализации):

 

NaOH + HCl → NaCl + H2O

 

С АМФОТЕРНЫМИ ОКСИДАМИ КОТОРЫЕ ОБЛАДАЮТ КАК ОСНОВНЫМИ, ТАК И КИСЛОТНЫМИ СВОЙСТВАМИ, И  СПОСОБНОСТЬЮ РЕАГИРОВАТЬ С ЩЕЛОЧАМИ, КАК С ТВЁРДЫМИ ПРИ СПЛАВЛЕНИИ:

ZNO + 2NAOH → NA2ZNO2 + H2O

ТАК И С РАСТВОРАМИ:

ZNO + 2NAOH(РАСТВОР) + H2O → NA2[ZN(OH)4](РАСТВОР)

 

2.Взаимодействие с кислотными  оксидами с образованием соли  и воды:

 

 

NaOH+ CO2= Na2CO3+ H2O

 

3  Обмена с солями в растворе (для всех)

2NaOH +CuSO4 → Cu (OH)2↓ + Na2SO4,

2Na+ + 2OH− + Cu2+ + SO42− → Cu(OH)2↓+ Na2SO4

 

4. С неметаллами: например, с фосфором — с образованием гипофосфита натрия:

4Р + 3NaOH + 3Н2О → РН3 + 3NaH2РО2.

3S + 6NaOH → 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O

 

5.Гидроксиды щелочных металлов  при нагревании возгоняются без  разложения, за исключением гидроксида лития, который так же, как гидроксиды металлов главной подгруппы II группы, при прокаливании разлагается на оксид и воду:

 

 

 

6. Биологическая роль.

• литий в незначительных количествах присутствует в живых организмах, но, по-видимому, не выполняет никаких биологических функций. Установлено его стимулирующее действие на некоторые процессы в растениях, способность повышать их устойчивость к заболевани-ям.
• В организме среднего человека (масса 70 кг) содержится около 0,7 мг лития. Токсическая доза 90-200 мг.

 

• натрий  помогает регулировать кислотный и водный баланс в жидкости организма из внеклеточной среды;

       способствует  нормализации кровяного давления;

       участвует в  транспортной системе клеточной  оболочки;

              необходим для нормальной деятельности нервной и мышечной системы.

 

• содержание калия в организме человека массой 70 кг составляет примерно 160 г (4090 ммоль) – 0,23%. Калий является основным внутриклеточным катионом, составляя 2/3 от общего количества активных клеточных катионов.

 

• Из общего количества калия, содержащегося в организме, 98% находится внутри клеток и лишь около 2% – во внеклеточной жидкости. Калий распространен по всему организму. Его топография: печень, почки, сердце, костная ткань, мышцы, кровь, мозг и т. д. Ионы К играют важную роль в физиологических процессах – сокращении мышц, нормальном функционировании сердца, проведении нервных импульсов, обменных реакциях. Ионы К являются важными активаторами ферментов, находящихся внутри клетки.

 

7. Краткие сведения о применении.

   Из щелочных металлов  наибольшее применение находит натрий, его используют для получения пероксида натрия, в органических синтезах, в металлотермии, как теплоноситель в ядерных реакторах, для осушки органических растворителей. Калий применяют в металлотермии, из калия получают надпероксид КО2, используемый в подводных лодках и космических кораблях для поглощения СО2 и регенерации кислорода:

4КО2 + 2CO2 ↔2К2СО3 + 3O2 .

Для этой же цели используют пероксид натрия:

2Na2O2 + 2CO2 →2Na2CO3 + O2 .      

   Литий служит добавкой к некоторым сплавам, его применяют в химических источниках тока для получения алюмогидрида лития. В авиации используют конструкционный материал Аl-Li.

   Широкое применение находят  соли щелочных металлов. NaCl - приправа к пище и консерви-рующее средство в пищевой промышленности, а также используется в производстве мыла, орга-нических красителей. КСl используют как удобрение. NaОН используют для производства искусственного волокна, очистки нефтепродуктов. Пероксид натрия -  для отбелки, дезинфекции. Соли Na2SO4, К2СО3 используются для производства стекла, КNО3 - для производства удобрения, Nа2СО3 применяют для производства алюминия, стекла, в мыловарении; NaHCO3 используется в пищевой промышленности. Li2О - входит в состав специальных сортов стекла, обладающих низкой температурой плавления.