Щелочные металлы – это литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций. Их главные отличия – пластичность, мягкость (можно разрезать ножом), хорошо поддаются плавке, активное химическое взаимодействие с водой (образуются щелочи). Реакции щелочных металлов с кислородом различны в зависимости от элемента.
Свойства щелочных металлов
Металлические литий, магний, калий получают путем электролиза расплава их солей. Франций слишком радиоактивен.
Данная подгруппа свободных металлов характеризуется такими свойствами:
- обладают одним электроном на внешнем поле, который участвует в химических связях (в Интернете можно найти рисунок структуры описываемых атомов);
- в чистом виде не встречаются, только в качестве соединений с другими элементами. Натрий добывают из каменной соли, калий из сильвинита – растворимая в воде осадочная горная порода. Остальные встречаются реже, их относят к редким представителям. Например, литий добывают из сподумена или солевых озер, богатых его солями;
- имеют низкие температуры кипения;
- являются сильными восстановителями;
- характерны такие физические параметры – металлический блеск, серебристый, желтоватый оттенок, высокие показатели проводимости тепла и тока, легкий вес;
- самым твердым является литий;
- хорошо реагируют с водой, выделяя из нее водород (спокойная реакция протекает только у лития, с другими представителями выделяется тепло, возможно возгорание). Опыты проводятся с соблюдением предельных концентраций;
- при соединении с кислородом происходит процесс мгновенного окисления. Поэтому соединения хранят под слоем углеводородного растворителя, чаще, керосина, а также в специальных запаянных ампулах (без доступа воды и воздуха).
Особенности реакции с кислородом
Взаимодействие щелочных металлов с кислородом зависит от типа соединения, приводит к появлению разных типов продукта:
- литий + воздух = оксид;
- натрий + кислород производит смесь – 80 % пероксида и 20 % оксида;
- калий, рубидий и остальные – надпероксиды.
С кислотами металлы реагируют бурно (с взрывом), поэтому на практике реакции не проводятся. Взаимодействие с аммиаком ведет к образованию аминов, с неметаллами – сульфидов, фосфидов, гидридов. В ходе соединения литий + углерод образуется много карбидов.
Особый интерес для промышленности представляет такой металл как ниобий. Основные отрасли – ракетостроение, создание авиационной и космической техники, атомная энергетика, электроника, химическое аппаратостроение. Элемент обладает хорошими прочностными характеристиками, тугоплавкостью, коррозийной стойкостью.
Так как жидкие щелочные металлы применяются в качестве теплопередающих сред в реакторах на быстрых нейтронах, в присутствии кислорода они могут оказывать химическое воздействие на ниобий. В результате элемент теряет свои прочностные свойства, становится хрупким, подвержен коррозии. Также негативное действие оказывают растворы жидкого гидроксида натрия и калия.
