Разное

Что это щелочь: Щелочи: понятие, свойства и применение

Содержание

Щелочи: понятие, свойства и применение

Щелочи — это водорастворимые сильные основания. В настоящее время в химии принята  теория Брёнстеда — Лоури и Льюиса, которая определяет кислоты и основания. В соответствии с этой теорией, кислоты — это вещества, способные отщеплять протон, а основания — отдавать электронную пару OH−.  Можно сказать, что под основаниями понимают соединения, которые при диссоциации в воде образуют только анионы вида OH.  Если совсем просто, то щелочами называют соединения, состоящие из металла и гидроксид-иона OH.

К щелочам принято относить гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов.

Все щелочи — это основания, но не наоборот, нельзя считать определения «основание» и «щелочь» синонимами.  

Правильное химическое название щелочей — гидроксид (гидроокись), например, гидроокись натрия, гидроксид калия. Часто употребляются также названия, которые сложились исторически. Ввиду того, что щелочи разрушают материалы органического происхождения — кожу, ткани, бумагу, древесину, их называют едкими: например, едкий натр, едкий барий. Однако понятием «едкие щелочи» химики определяют гидроксиды щелочных металлов — лития, натрия, калия, рубидия, цезия.

Свойства щелочей

Щелочи — твердые вещества белого цвета; гигроскопичные, водорастворимые. Растворение в воде сопровождается активным выделением тепла. Вступают в реакции с кислотами, образуя соль и воду. Эта реакция нейтрализации является важнейшей из всех свойств щелочей. Кроме этого, гидроксиды реагируют с кислотными оксидами (образующими кислородосодержащие кислоты), с переходными металлами и их оксидами, с растворами солей.

Гидроксиды щелочных металлов растворяются в метиловом и этиловом спиртах, способны выдерживать температуры до +1000 °С (за исключением гидроксида лития).

Щелочи — активные химические реагенты, поглощающие из воздуха не только водяные пары, но и молекулы углекислого и сернистого газа, сероводорода, диоксида азота. Поэтому хранить гидроксиды следует в герметичной таре или, например, доступ воздуха в сосуд со щелочью организовать через хлоркальциевую трубку. В противном случае хим.реактив после хранения на воздухе будет загрязнен карбонатами, сульфатами, сульфидами, нитратами и нитритами.

Если сравнивать щелочи по химической активности, то она увеличивается при движении по столбцу таблицы Менделеева сверху вниз.

Концентрированные щелочи разрушают стекло, а расплавы щелочей — даже фарфор и платину, поэтому растворы щелочей не рекомендуется хранить в сосудах с пришлифованными стеклянными пробками и кранами, так как пробки и краны может заклинить. Хранят щелочи, обычно, в полиэтиленовых емкостях.

Именно щелочи, а не кислоты, вызывают более сильные ожоги, так как их сложнее смыть с кожи и они проникают глубоко в ткань. Смывать щелочь надо неконцентрированным раствором уксусной кислоты. Работать с ними необходимо в средствах защиты. Щелочной ожог требует немедленного обращения к врачу!

Применение щелочей

— В качестве электролитов.
— Для производства удобрений.
— В медицине, химических, косметических производствах.
— В рыбоводстве для стерилизации прудов.

В магазине «ПраймКемикалсГрупп» вы найдете самые востребованные щелочи по выгодным ценам.

Едкий натр

Самая популярная и востребованная в мире щелочь.

Применяется для омыления жиров в производстве косметических и моющих средств, для изготовления масел в процессе нефтепереработки, в качестве катализатора и реактива в химических реакциях; в пищепроме.

Едкое кали

Применяется для производства мыла, калийных удобрений, электролитов для батареек и аккумуляторов, синтетического каучука. Также — в качестве пищевой добавки; для профессиональной очистки изделий из нержавеющей стали.  

Гидроксид алюминия

Востребован в медицине как отличный адсорбент, антацид, обволакивающее средство; ингредиент вакцин в фармацевтике. Кроме этого, вещество применяется в очистных сооружениях и в процессах получения чистого алюминия.

Гидроокись кальция

Популярная щелочь с очень широким спектром применения, которую в быту знают под названием «гашеная известь». Используется для дезинфекции, смягчения воды, в производстве удобрений, едкого натра, «хлорки», строительных материалов. Применяется для защиты деревьев и деревянных сооружений от вредителей и огня; в пищепроме как пищевая добавка и реактив при производстве сахара.

Гидроокись лития

Востребованное соединение в химпроме как сырье; в стекольной, керамической, радиотехнической индустрии; для производства смазочных материалов, электролитов; для поглощения вредных газов.

Гидроокись бария

Применяется в химпроме как катализатор, а также в пищепроме для очистки жиров, сахара.

В аналитической химии применяются фиксаналы щелочей, которые можно купить у нас:
— стандарт-титр Натрий гидроокись (Натрий гидроксид) 0,1 H
— стандарт-титр Калий гидроокись (Калий гидроксид) 0,1 Н

Щелочь – свойства и применение в мыловарении

Думаю, Вам уже известно, что мыло – это продукт реакции щелочи и животных жиров или масел. Мы позиционируем мыло ручной работы как 100% натуральное, но, как это возможно, учитывая, что изготавливаем мы его с использованием «химической» щелочи?

Те, кто знаком с историей мыловарения, слышали, что раньше мыло получали, смешивая животные или растительные жиры со щелоком, в свою очередь полученным из золы. В таком случае вопрос снимается, но неужели и в наши дни щелочь делают из древесной золы?

Нет, но оказывается, что сырье для производства щелочей не менее натурально. Гидроокись калия получают из хлорида калия, который встречается в природе в виде минералов, а натрия гидроокись изготавливается путем электролиза хорошо нам знакомой поваренной соли (хлорида натрия).

Итак, несмотря на то, что в его составе присутствует щелочь, мыло с нуля действительно натуральный продукт. Однако у многих начинающих мыловаров все равно остаются вопросы о щелочи. Какую именно использовать? Чем они различаются? Что за странные аббревиатуры ХЧ и ЧДА?

Давайте попробуем вместе разобраться.
Не так давно ко мне на мастер-класс случайно попали две девочки-школьницы. И они задали вопрос, который, если честно, на некоторое время поставил меня в тупик: «А что же такое щелочь?».
Конечно, мы все можем прочитать в Википедии, что к щелочам относятся хорошо растворимые в воде гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов, но я попробую сформулировать более простое, пусть и не совсем научное определение:

Щелочи – это очень едкие вещества, обладающие высокой реакционной способностью. Положите в концентрированный щелочной раствор шерстяные нитки, немного подождите и перемешайте – они растворятся! При взаимодействии со щелочью разрушаются многие вещества. Мыловарам иногда это бывает на руку, например, в щелочном растворе погибают все бактерии, но, с другой стороны, большая часть добавок также теряет свои полезные свойства.

Есть довольно много разных щелочей, но нас с Вами будут интересовать только две из них: КОН и NaOH.
КОН также называют гидроокисью калия, каустическим поташем, едким кали. Химическое «имя» NaOH – натрий гидроокись, кроме этого он также известен как едкий натр или каустическая сода.
Многие химические вещества, получаемые в промышленности, содержат примеси и бывают разной степени очистки. Для создания мыла с нуля щелочи могут быть двух степеней очистки: химически чистыми (ХЧ) и чистыми для анализа (ЧДА). КОН чаще всего встречается ХЧ, гидроокись натрия купить можно обоих видов. Если у Вас есть выбор, то рекомендую взять ХЧ, в ней крупинки одинакового размера, их будет проще растворить. Внешне такая щелочь похожа на сахар. В ЧДА встречаются как более крупные кусочки, так и совсем мелкая пыль.

Из КОН делают жидкое мыло. Его особенность заключается в том, что оно не усыхает со временем, кроме этого КОН используется для изготовления «калийной пасты», которая лежит в основе рецептов «бельди» и скрабов. 
В свою очередь, для твердого мыла используется гидроокись натрия.

Купить щелочь сейчас не составляет труда, но не спешите сразу варить мыло, сначала как следует изучите теоретические основы, в том числе обязательно ознакомьтесь с техникой безопасности при работе со щелочью.

Я знаю многих мыловаров, которые делают исключительно мыло из основы, так как боятся работать со щелочью. Мыло с нуля, конечно,  далеко не самое безопасное хобби, но, хорошо изучив теорию и купив необходимые средства защиты, Вы сведете все риски к нулю.

Успехов Вам в мылотворчестве!

автор: Наталия Вербена

У нас вы можете купить:

Обновлено: 23 апреля 2019

Это интересно:

Понравилось? Поделись с друзьями:

Кислота или щелочь — что полезней для человека?


Ответ на этот вопрос, как всегда, звучит примиряюще – важна гармония! Идеальный кислотно-щелочной баланс организма человека нейтральный — pH 7,36. Этот важный показатель, отвечающий за здоровье и долголетие, каждый может измерить в домашних условиях.


 Если анализ показал кислотную среду (pH меньше 7,36), значит, что у вас развивается ацидоз, т.е снижается усвоение необходимых организму минералов: калия, кальция, магния, натрия. Последствием дефицита этих важных веществ уже скоро могут стать снижение иммунитета, хрупкость костей, слабость. А потом могут начаться боли в суставах и мышцах, проблемы с сердцем и кровообращением, скачки давления, мочекаменная болезнь и диабет. Также следует знать, что ацидоз предрасполагает к опухолям, в том числе злокачественым.


Если же показатель pH более 8,5, т.е. слишком сдвинут в сторону щелочи, то это тоже непорядок: может начаться дисфункция работы всего ЖКТ, плохое усвоение пищи и дурной запах изо рта. Но главное следствие щелочного сдвига pH вашего организма –    захламление крови токсинами. Это состояние приводит к хроническим запорам, проблемам с печенью и, как следствие, к аллергии, невозможности противостоять грибковым заболеваниям и, опять же, склонности к онкологии.    


 Таким образом, для нормального функционирования организма человека, для правильного течения всех биохимических реакций необходимы и кислоты, и щелочи.


 Однако не так давно стали появляться научные теории, в которых «окисление» напрямую связывается со старением организма, а борьба со старением стала приравниваться к борьбе с кислотностью, даже появилось название класса веществ–участников этой борьбы, получивших названием «антиоксиданты».


В основе этих теорий лежат факты: новорожденный ребенок имеет щелочной рН, равный 8-8,5. Щелочными являются такие жизненно важные среды организма как слюна человека, его слезы, женское грудное молоко и мужская семенная жидкость, панкреатический секрет. В отличие от желудочного сока с его высокой кислотностью, среда кишечника, особенно тонкого – преимущественно щелочная.


 Поэтому сегодня особенно популярны теории Иосифа Локэмпер и Петера Ентшуры, итальянского доктора Симончини, который предлагает онкобольным проводить щелочную терапию, им вторит наш профессор Неумывакин, рекомендующий лечить целый ряд недугов пищевой содой – самой распространенным бытовым карбонатом.


 И все же не стоит увлекаться экстремальными научными веяниями и опытам над собственным организмом. В организме, как и в любой природной системе, важна естественная гармония, которая, подчас, является очень тонкой и хрупкой. Доказательство – возьмем кислотно–щелочной баланс такой важной субстанции как кровь. Нормальный показатель рН человеческой крови 7,36-7,42. При самом незначительном сдвиге его в ту или иную сторону на 0,1 человек приобретает серьезную патологию, при сдвиге на 0,2 – впадает в кому, а при изменении всего лишь на 0,3 – умирает.   


Поэтому мы предлагаем поддерживать свой кислотно-щелочной баланс с помощью правильного питания. Ученые рекомендуют сформировать рацион так, чтобы на 80% он состоял из щелочных продуктов и лишь на 20% — из кислотных.


К щелочным относятся практически вся растительная пища, овощи и фрукты. Особенно (как ни странно!) лимоны; все виды огородной зелени; корнеплоды, такие как свёкла, редис, морковь; сельдерей; огурцы; чеснок; овощи крестоцветного вида и авокадо. Все это необходимо как можно чаще включать в свой рацион.


 К сильно «закисляющим» наш организм продуктам относятся простые углевода – хлебо-булочные изделия из белой муки, разнообразная сдоба, макароны, шоколад и какао, пиво и сладкие безалкогольные напитки, а также говядина, свинина, моллюски, сыры. А из натурального растительного – грецкие орехи и арахис, черника, клюква, чернослив.


Важно помнить, что при нарушении гармонии веществ-антагонистов – кислот и щелочей – для нашего организма чревато дискомфортом и печальными последствиями. Однако пр разумном подходе каждый из нас может стать «хозяином» собственного кислотно-щелочного баланса! А значит – и здоровья, и активного долголетия.

Поделиться в соцсетях:

Щелочь. Основания. Свойства оснований


Нерастворимое основание: гидроксид меди


Основания — называют электролиты, в растворах которых отсутствуют анионы, кроме гидроксид-ионов (анионы — это ионы, которые имеют отрицательный заряд, в данном случае — это ионы OH ). Названия оснований состоят из трёх частей: слова гидроксид, к которому добавляют название металла (в родительном падеже). Например, гидроксид меди (Cu(OH)2).
Для некоторых оснований могут используются старые названия, например гидроксид натрия (NaOH) — натриевая щелочь.


Едкий натр, гидроксид натрия, натриевая щелочь, каустическая сода — всё это одно и тоже вещество, химическая формула которого NaOH. Безводный гидроксид натрия — это белое кристаллическое вещество. Раствор — прозрачная жидкость, на вид ничем не отличимая от воды. При использовании будьте осторожны! Едкий натр сильно обжигает кожу!


В основу классификации оснований положена их способность растворяться в воде. От растворимости в воде зависят некоторые свойства оснований. Так, основания, растворимые в воде, называют щелочью. К ним относятся
гидроксиды натрия (NaOH), гидроксид калия (KOH), лития (LiOH), иногда к их числу прибавляют и гидроксид кальция (Ca(OH)2)), хотя на самом деле — это малорастворимое вещество белого цвета (гашенная известь).

Получение оснований


Получение оснований и щелочей может производиться различными способами. Для получения щелочи можно использовать химическое взаимодействие металла с водой.
Такие реакции протекают с очень большим выделением тепла, вплоть до воспламенения (воспламенение происходит по причине выделения водорода в процессе реакции).


2Na + 2H2O → 2NaOH + H2


Негашенная известь — CaO


CaO + H2O → Ca(OH)2


Но в промышленности эти методы не нашли практического значения, конечно кроме получения гидроксида кальция Ca(OH)2.
Получение гидроксида натрия и гидроксида калия связано с использованием электрического тока. При электролизе водного раствора хлорида натрия или калия на катоде выделяются водород, а на аноде — хлор, при этом в растворе, где происходит электролиз, накапливается щелочь!


KCl + 2H2O →2KOH + H2 + Cl2 (эта реакция проходит при пропускании электрического тока через раствор).


Нерастворимые основания осаждают щелочами из растворов соответствующих солей.


CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4

Свойства оснований


Щелочи устойчивы к нагреванию. Гидроксид натрия можно расплавить и расплав довести до кипения, при этом он разлагаться не будет.
Щелочи легко вступают в реакцию с кислотами, в результате которого образуется соль и вода. Эта реакция ещё носит название — реакция нейтрализации


KOH + HCl → KCl + H2O


Щёлочи взаимодействуют с кислотными оксидами, в результате которой образуется соль и вода.


2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O


Нерастворимые основания, в отличии от щелочей, термически не стойкие вещества. Некоторые из них, например, гидроксид меди, разлагаются при нагревании,


Cu(OH)2 + CuO → H2O


другие — даже при комнатной температуре (например, гидроксид серебра — AgOH).


Нерастворимые основания взаимодействуют с кислотами, реакция происходит лишь в том случае, если соль, которая образуется при реакции, растворяется в воде.


Cu(OH)2 + 2HCl → CuCl2 + 2H2O


Растворение щелочного металла в воде с изменение цвета индикатора на ярко-красный


Щелочные металлы — такие металлы, которые при взаимодействии с водой образуют щелочь. К типичному представителю щелочных металлов относится натрий Na. Натрий легче воды, поэтому его химическая реакция с водой происходит на её поверхности. Активно растворяясь в воде, натрий вытесняет из неё водород, при этом образуя натриевую щелочь (или гидроксид натрия) — едкий натр NaOH.
Реакция протекает следующим образом:


2Na + 2H2O → 2NaOH + H2


Подобным образом ведут себя все щелочные металлы.
Если перед началом реакцией в воду добавить индикатор фенолфталеин, а затем опустить в воду кусочек натрия, то натрий будет скользить по воде, оставляя за собой ярко розовый след образовавшейся щелочи (щелочь окрашивает фенолфталеин в розовый цвет)

Гидроксид железа


Гидроксид железа является основанием. Железо, в зависимости от степени его окисления, образует два разных основания: гидроксид железа, где железо может иметь валентности (II) — Fe(OH)2 и (III) — Fe(OH)3.
Как и основания, образованные большинством металлов, оба основания железа не растворимы в воде.


Гидроксид железа 3-х валентного


Гидроксид железа (II) — белое студенистое вещество (осадок в растворе), которое обладает сильными восстановительными свойствами. К тому же, гидроксид железа (II) очень не стойкий. Если к раствору гидроксида железа (II) добавить немного щёлочи, то выпадет зелёный осадок, который достаточно быстро темнеет о превращается в бурый осадок железа (III).


Гидроксид железа (III) имеет амфотерные свойства, но кислотные свойства у него выражены значительно слабее. Получить гидроксид железа (III) можно в результате химической реакции обмена между солью железа и щёлочью. Например


Fe2(SO4)3 + 6 NaOH → 3 Na2SO4 +2 Fe(OH)3

Химия


ОСНОВАНИЯ

Оглавление:

1. Определение

2. Классификация

3. Электролитическая
диссоциация

4. Получение

5. Важнейшие химические
свойства

6. Задания

7. Ответы


Основания – это сложные
вещества, состоящие из катионов металлов и одного или
нескольких гидроксид-анионов (ОН)


КЛАССИФИКАЦИЯ

1. По растворимости в воде различают
растворимые основания (щёлочи) и нерастворимые основания.

2. По числу гидроксид-анионов различают
однокислотные, двухкислотные и трёхкислотные основания.


ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ

Растворимые основания при растворении в воде
диссоциируют на катионы металлов и гидроксид-анионы.
NaOH → Na+ +
OH
KOH → K+ + OH
Ba(OH)2 → Ba2+
+ 2OH


ПОЛУЧЕНИЕ

Соль + щёлочь = основание + другая соль
CuSO+ 2NaOH = Cu(OH)2 +
Na2SO4
K2CO3
+ Ba(OH)2 = 2КОН+BaCO3

Получение щелочей:
1. Активный металл + вода = щёлочь + водород

2Na+2H2O
= 2NaOH + H2
2. Основный оксид + вода = щёлочь
Li2O + H2O
= 2LiOH


ВАЖНЕЙШИЕ ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1. Реакция нейтрализации основание +
кислота = соль + вода
NaOH +
HCl = NaCl + H2O
2. Щёлочь + соль = основание + другая соль
2NaOH + CuSO= Cu(OH)2 +
Na2SO4
3. Щёлочь + кислотный оксид = соль + вода

2NaOH +
SO3 = Na2SO4
+ H2O
4. Нерастворимые основания разлагаются при нагревании:
основание = оксид металла + вода
Cu(OH)2
= CuO + H2O
5. Растворы щелочей (благодаря диссоциации на ионы) изменяют
окраску индикаторов:


Лакмус:  синий→розовый

Фенолфталеин: бесцветный→малиновый

ЗАДАНИЯ

Задание 1. Из приведённого перечня выберите
основания, назовите их, определите тип.
1) NaOH 2)
Li2O 3) Ba(OH)2 4)
CuSO4 5) P2O5 6) Al(OH)3 
7) HCl 8) C2H5OH

Задание 2. С какими из перечисленных веществ
может реагировать а) NaOH б)
Cu(OH)2 

1)Na2O 2)SO3  3)H2
4)NaOH 5)H2SO4  6)Na2SO4 
7) HCl  8) AlCl3

ОТВЕТЫ.

Наверх

Что такое едкая щелочь и чем она опасна? | Вечные вопросы | Вопрос-Ответ

У берегов Японии в пятницу, 30 сентября, терпит бедствие танкер с едкой щелочью. Предотвратить экологическую катастрофу пытаются экстренные службы.

Едкая щелочь — это растворимые в воде гидроокиси металлов (едкое кали, едкий натр, едкая известь, едкий барит). На воздухе они активно «растекаются», поглощая пары воды из воздуха. Едкая щелочь хорошо растворяется в воде, выделяя при этом огромное количество теплоты, что может негативно сказаться на морской экосистеме.

Едкая щелочь опасна для человека, она обладает свойством разъедать кожу, оставляя сильные ожоги. Водные окиси щелочных металлов проникают глубоко в ткани, вызывая обширные поражения. Концентрированные или мало разведенные едкие щелочи обжигают и разрушают все слизистые оболочки полости рта, пищевода и желудка. При попадании в глаза могут вызвать слепоту.

Отравление щелочами встречается реже, чем кислотами. В качестве противоядий при отравлении вводят внутрь 1 % растворы лимонной, виннокаменной, уксусной или соляной кислот, слизистое питье с прибавлением тех же кислот, молоко, белковую воду, масляную эмульсию, лед кусочками.

При наружных ожогах применяют примочки из 5%-ных растворов вышеуказанных кислот и ванны из подкисленной воды.

Смертельная доза гидроксидов натрия и калия — 10-15 г. Смертельные исходы наблюдаются в 50% случаев отравления. Смерть может наступить в первые часы и сутки от ожогового шока, а в более поздние сроки — от пневмонии, массивных кровотечений и других причин.

Каковы симптомы отравления едкой щелочью?

При отравлении едкой щелочью появляются сильная жажда, рвота, часто с кровью, а также кровавый понос. Возникают сильные боли во рту и по ходу пищеварительного тракта, приводящие к развитию болевого шока. В результате ожога и отека горла может возникнуть асфиксия (удушение). Одновременно отмечается поражение почек и печени. В остром периоде возможны повторные пищеводно-желудочные кровотечения и отек легких.

Где применяют едкую щелочь?

Едкая щелочь активно применяется в промышленности, а также в бытовых нуждах, при производстве моющих средств, к которым относятся мыло, шампунь и так далее. Гидроксид натрия, например, широко используется и в химической отрасли как реагент в различных химических реакциях, а также для обработки и нейтрализации кислоты.

Смотрите также:

Щелочь

     Щелочь (синоним – алкали) — так называется любой из растворимых гидроксидов щелочных металлов, то есть лития, натрия, калия , рубидия и цезия. Щелочи являются сильными основаниями, они вступают в реакцию с кислотами с получением нейтральных солей. Они едкие и в концентрированном виде являются коррозионными веществами для органических тканей. Термин щелочь также применяется к растворимым гидроксидам таких щелочноземельных металлов, как кальций, стронций и барий, а также к гидроксиду аммония . Название вещества — щелочь , первоначально применялось к золе сожженных растений, содержащих натрий или калий, из которых можно было выщелачивать оксиды натрия или калия.

   Среди всех производимых промышленностью щелочей наибольшая доля таких производств приходится на выработку кальцинированной соды (Na2CO3 -карбонат натрия ) и каустической соды (NaOH-гидроксид натрия ). Следующими по объему производства идут в списке щелочи гидроксид калия (KOH-едкий кали) и гидроксид магния (Mg(OH)2-магния гидрат).

   Производство широкого спектра потребительских товаров зависит от использования щелочей на определенном этапе. Кальцинированная и каустическая соды имеют важное значение для производства стекла, мыла, вискозы, целлофана, бумаги, целлюлозы, моющих средств, текстиля, умягчителей воды, в производстве некоторых металлов ( в особенности алюминия), бикарбоната соды, бензина и многих других нефтепродуктов и химических веществ.

 

Немного исторических моментов из истории получения щелочи.

   Люди на протяжении столетий используют щелочь, получая ее сначала от выщелачивания (водных растворов) некоторых пустынных земель. До конца 18 века выщелачивание из древесной золы или морской водоросли было основным источником получения щелочей. В 1775 году Французская Академия наук предложила денежные призы за новые методы производства щелочей. Премия за кальцинированную соду была присуждена французу Николасу Леблану , который в 1791 году запатентовал процесс превращения хлорида натрия в карбонат натрия.

   Лебланский способ производства доминировал в мировом производстве до конца 19-го века, но после первой мировой войны был полностью вытеснен другим методом конверсии соли, который был усовершенствован в 1860-х годах Эрнестом Солве из Бельгии. В конце XIX века появились электролитические методы производства каустической соды, объемы которых быстро росли.

  По методу Солве, аммиачно-содовый процесс производства кальцинированной соды протекал следующим образом: поваренная соль в виде сильного рассола химически обрабатывалась для устранения примесей кальция и магния и затем насыщалась рециркулирующим газом аммиака в башнях. После, аммиачный рассол насыщался газом с использованием газообразного диоксида углерода при умеренном давлении в башне другого типа. Эти два процесса дают бикарбонат аммония и хлорид натрия, двойное разложение которого дает желаемый бикарбонат натрия, а также хлорид аммония. Затем бикарбонат натрия нагревают до разложения его до необходимого карбоната натрия. Аммиак, вовлеченный в процесс, почти полностью восстанавливается путем обработки хлоридом аммония с известью, с получением аммиака и хлорида кальция. Восстановленный аммиак затем повторно используют в описанных выше процессах.

   Электролитическое производство каустической соды включает электролиз сильного солевого раствора в электролитической ячейке . (Электролиз — это разрушение соединения в растворе в его составляющие с помощью электрического тока для того, чтобы вызвать химическое изменение.) Электролиз хлорида натрия дает хлор, гидроксид натрия, либо металлический натрий. Гидроксид натрия в некоторых случаях конкурирует с карбонатом натрия в одних и тех же процессах применений. И в любом случае оба являются взаимопревращаемыми с помощью довольно не сложных процессов. Хлорид натрия может быть

превращен в щелочь одним из двух процессов, причем разница между ними заключается лишь в том, что процесс аммиачно-содовой реакции дает хлор в виде хлорида кальция, соединения с небольшим экономическим значением, тогда как электролитические процессы производят элементарный хлор , который имеет бесчисленное применение в химической промышленности.

   В нескольких местах в мире существуют значительные запасы минеральной формы кальцинированной соды, известной как природная щелочь. На таких месторождениях производят большую часть природной щелочи в мире из обширных месторождений в подземных шахтах.

Природный натрий металлический.

 

      Прочитайте статью Щелочи (источник «Энциклопедический словарь химика»)и получите больше представления о том что такое щелочь, или посмотрите видеоролик об этом химическом реактиве Щелочи. 

 

Использование щелочи в окружающей нас среде

   Щелочь снискала широкое применение в нашей жизни. Благодаря щелочи можно в той или иной форме добиться смягчения воды и удалить из нее примеси, такие как марганец, фториды и органические танины. В тяжелых отраслях промышленности используют щелочь в виде извести для поглощения и нейтрализации оксидов серы в выбросах в атмосферу, тем самым уменьшая вероятность выпадения кислотных осадков. Диоксид серы, производимый промышленными предприятиями и выпускаемый в атмосферу, возвращается на землю в виде кислотных дождей или серной кислоты. Такие территории, подвергшихся воздействию кислотных дождей, обрабатываются с помощью авиации препаратами, в состав которых входит щелочь. Это позволяет контролировать и нейтрализовывать критический уровень рН воды и почвы на участках, где произошли такие техногенные выбросы. Внесение щелочи в отходы и сточные воды, поддерживая правильный уровень рН в окислительных процессах при их разложении. Стабилизирует образования осадка в сточных водах и уменьшает запах или образования патогенных бактерий. Обработанный негашеной известью ил из сточных водоемов, соответствует экологическим нормам, что делает его пригодным в дальнейшем в использовании в качестве удобрения на сельскохозяйственных землях.

 

Промышленное применение щелочи

    В промышленных и горных работах применение щелочей в сточных водах помогает нейтрализовать вредные соединения и произвести их очистку. Обработка избыточной щелочью, повышает рН воды до 10,5-11 и может дезинфицировать воду и удалять тяжелые металлы. Щелочи, такие как известь, являются ключевыми в химическом производстве карбида кальция, лимонной кислоты, нефтехимии и магнезии. В бумажной промышленности карбонат кальция является каустифицирующим агентом для отбеливания. Сталелитейная промышленность зависит от извести в качестве компонента для удаления примесей, таких как газообразный монооксид углерода, кремния, марганца и фосфора.

 

Моющие средства образованные щелочью

    Щелочные моющие средства помогают при очистке поверхностей с сильными загрязнениями. Эти экономичные, водорастворимые щелочи с рН от 9 до 12,5 могут нейтрализовать кислоты в различных типах грязи и отложениях.

 

Щелочь в производстве стекла и керамики

   Щелочь является основным сырьем в производстве стекла. Известняк, а также песок, кальцинированная сода, известь и другие химикаты, обжигаются при чрезвычайно высоких температурах и превращаются в расплавленную массу. Стеклодувы и гончары используют щелочи для глазурей и флюсов, которые реагируют с кислотами с образованием силикатов (стекла) при нагревании. Концентрированные щелочи создают более насыщенный цвет в глазури.

 

Литература о щелочи   

    В книге И. Нечаева «Рассказы об элементах», изданной в 1940 году, доступным и понятным языком для обывателя рассказывается о том, что такое щелочь и чем она отличается от другого едкого вещества — кислоты. Выдержка из текста:

   «Среди многочисленных веществ, которыми химики с давних времен пользовались в своих лабораториях, почетное место всегда занимали едкие щелочи — едкое кали и едкий натр. Сотни различных химических реакций осуществляются в лабораториях, на заводах и в быту при участии щелочей. С помощью едких кали и натра можно, например, сделать растворимыми большинство нерастворимых веществ, а самые сильные кислоты и удушливые пары можно благодаря щелочам лишить всей их жгучести и ядовитости.

   Едкие щелочи — очень своеобразные вещества. На вид это беловатые, довольно твердые камни, ничем как будто не примечательные. Но попробуйте взять едкое кали или натр и зажать его в руке. Вы почувствуете легкое жжение, почти как от прикосновения к крапиве. Долго держать в руке едкие щелочи было бы нестерпимо больно: они могут разъесть кожу и мясо до кости. Вот почему их называют «едкими», в отличие от других, менее «злых» щелочей — всем известных соды и поташа. Из соды и поташа, кстати сказать, почти всегда и по лучались едкие натр и кали.

   У едких щелочей сильнейшее влечение к воде. Оставьте кусок совершенно сухого едкого кали или натра на воздухе. Через короткое время на его поверхности неизвестно откуда появится жидкость, потом он весь станет мокрым и рыхлым и под конец расползется бесформенной массой, как кисель. Это из воздуха щелочь притягивает к себе пары воды и образует с влагой густой раствор. Кому впервые приходится погрузить пальцы в раствор едкой щелочи, тот с удивлением заявляет: — Как мыло! И это совершенно правильно. Щелочь — скользкая, как мыло. Больше того: мыло потому и «мыльно» на ощупь, что его изготовляют с помощью щелочей. Раствор едкой щелочи и на вкус напоминает мыло.

   Но химик узнаёт едкую щелочь не по вкусу, а по тому, как это вещество ведет себя с краской лакмус и с кислотами. Бумажка, про питанная синей краской лакмус, мгновенно краснеет, когда ее опус кают в кислоту; а если этой покрасневшей бумажкой дотронуться до щелочи, то она тотчас же опять становится синей. Едкая щелочь и кислота не могут мирно существовать рядом ни одной секунды. Они тотчас же вступают в бурную реакцию, шипя и разогреваясь, и уничтожают друг друга до тех пор, пока в растворе не останется ни крупинки щелочи или ни капли кислоты. Только тогда наступает успо коение. Щелочь и кислота «нейтрализовали» друг друга, говорят в таких случаях. От соединения их между собой получается «нейтральная» соль — ни кислая, ни едкая. Так, например, от соединения жгучей соляной кислоты с едким натром получается обыкновеннейшая поваренная соль.»

 

Отличительные признаки щелочи.

    Из выше прочитанного мы уже знаем, что противоположностью щелочи является кислота. Вместо горького вкуса присущего щелочи, кислоты, как правило, имеют кислый вкус. Примером могут служить пищевые продукты, такие как: лимоны или фруктовый уксус (разбавленный), посути являющимися кислотными продуктами и обладающими в составе кислотой. Мы можем определить, является ли вещество щелочью или кислотой, зная ее рН. Уровень рН измеряется с помощью шкалы рН ; эта шкала колеблется от 0-14, и эти цифры показывают нам, является ли вещество щелочью или кислотой. Чистая дистиллированная вода имеет уровень pH 7 и называется нейтральным веществом (находится прямо посредине шкалы). Любое вещество, которое имеет рН выше 7, представляет собой щелочное вещество, которое также может называться щелочью. И, любое другое вещество, которое имеет рН ниже 7, представляет собой кислоту.

 

Почему вещество щелочное?

    Таким образом, нам уже известно, что рН уровень представляет собой шкалу, значения которой колеблятся от 0-14 и указывают, является ли вещество щелочью или кислотой. Однако мы действительно не знаем, почему. Давайте рассмотрим этот вопрос более детально.

   Уровень рH вещества зависит от того, как атомы расположены и объединены в веществе. Чистая вода находится прямо в середине шкалы и имеет pH 7. Это означает, что она содержит равное количество атомов водорода (H +) и гидроксидных атомов (OH-). Когда вещество имеет больше атомов водорода (Н +), это кислота. Когда вещество имеет больше гидроксидных атомов (OH-), оно является щелочным.

 

Где купить щелочь?

   Купить щелочь в Новосибирске со степенью очистки ЧДА (чистая для анализов) в магазине «Для дела» можно на странице заказов: едкий натр NaOH или едкий кали KOH. Для иногородних покупателей товар может быть отправлен Почтой РФ или транспортными компаниями.

 

Авторские права

   Права на данную статью принадлежат  администратору сайта dlyadela.ru  : Фарафонову Константину Владимировичу.  Для подтверждения авторских прав была произведена процедура депонирования материалов опубликованного контента.  Любое копирования материалов этой статьи не допускается, без письменного согласия правообладателя.  Оценочная стоимость контета страницы https://dlyadela.ru/page/scheloch установлена в размере 100 долларов США.
   Лицо, несанкционированно осуществившее частичное или полное копирование представленных на странице материалов и разместившее их в последствие на сторонних интернет-ресурсах, выражает свое согласие выплатить правообладателю пятикратную оценочную стоимость украденного контента.
   Если вы желаете использовать материалы нашего сайта, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Щелочные металлы | Введение в химию

Цель обучения
  • Вспомните периодические тенденции, наблюдаемые в щелочных металлах.

Ключевые моменты
    • Щелочные металлы представляют собой группу химических элементов из s-блока периодической таблицы со схожими свойствами: они кажутся серебристыми и их можно разрезать пластиковым ножом.
    • Щелочные металлы обладают высокой реакционной способностью при стандартной температуре и давлении и легко теряют свой внешний электрон с образованием катионов с зарядом +1.
    • Все обнаруженные щелочные металлы встречаются в природе.
    • Большинство щелочных металлов находят множество различных применений, таких как атомные часы рубидия и цезия, натриевые лампы и поваренная соль.

Условия
  • атомные часы цезия Основной стандарт частоты, в котором электронные переходы между двумя сверхтонкими основными состояниями атомов цезия-133 используются для управления выходной частотой.
  • щелочной металл — любой из мягких, легких, химически активных металлов группы 1 периодической таблицы; литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций.
  • щелок Сильный едкий щелочной раствор солей калия или натрия, полученный выщелачиванием древесной золы. Он широко используется в производстве мыла, а также в биодизеле.

Щелочные металлы представляют собой группу химических элементов в периодической таблице со следующими физическими и химическими свойствами:

  • блестящий
  • мягкий
  • серебристый
  • высокореактивный при стандартной температуре и давлении
  • легко теряют свой крайний электрон, образуя катионы с зарядом +1

Все они легко режутся пластиковым ножом благодаря своей мягкости, а их блестящая поверхность быстро тускнеет на воздухе из-за окисления.Из-за их высокой реакционной способности щелочные металлы должны храниться под маслом, чтобы предотвратить реакцию с воздухом. В современной номенклатуре ИЮПАК щелочные металлы включают элементы группы 1, за исключением водорода. Все щелочные металлы реагируют с водой, причем более тяжелые щелочные металлы реагируют более энергично, чем более легкие.

Щелочные металлы Литий хранится в масле из-за его высокой реакционной способности.

Периодические изменения щелочных металлов

Щелочные металлы: литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr).Эта группа находится в s-блоке периодической таблицы, поскольку у всех щелочных металлов крайний электрон находится на s-орбитали. Щелочные металлы представляют собой лучший пример групповых тенденций в свойствах в периодической таблице с элементами, демонстрирующими аналогичные свойства. Например, при движении вниз по таблице все известные щелочные металлы показывают:

  • увеличение атомного радиуса,
  • уменьшение электроотрицательности
  • повышение реактивности
  • понижение температуры плавления и кипения

Как правило, их плотность увеличивается при движении вниз по столу, за исключением калия, который менее плотен, чем натрий.

Реакции щелочных металлов

Щелочные металлы бурно реагируют с водой, галогенами и кислотами. В результате реакции выделяется удивительное количество тепла и света. В химическом уравнении щелочные металлы представлены буквой M. Вот несколько примеров уравнений реакции:

  • Щелочные металлы реагируют с кислородом с образованием оксидов, которые имеют более тусклый вид и более низкую реакционную способность. Оксиды обладают гораздо меньшей реакционной способностью, чем чистые металлы.

[латекс] 4 {M} _ {(s)} + {O} _ {2 (g)} \ rightarrow 2 {M} _ {2} O [/ латекс]

  • Оксиды активно реагируют с водой с образованием гидроксида.Образующиеся гидроксиды этих элементов полностью диссоциируют в воде с образованием некоторых из самых сильных из известных оснований. Гидроксид натрия (NaOH), также называемый щелочью, представляет собой промышленную основу.

[латекс] {M} _ {2} O_ {(s)} + H_ {2} {O} \ rightarrow 2MOH_ {(aq)} [/ латекс]

  • Чистый щелочной металл также может напрямую реагировать с водой. В этом случае металл представляет собой основной ангидрид. Выделяется газообразный водород, который легко воспламеняется.

[латекс] 2 {M} _ {(s)} +2 {H} _ {2} O \ rightarrow 2MOH_ {(aq)} + {H} _ {2 (g)} [/ латекс]

  • Воздействие галогена на щелочной металл вызывает чрезвычайно экзотермическую реакцию, в результате которой образуется ионная соль.Почти каждая соль щелочного металла хорошо растворяется в воде. Они образуют проводящие растворы, что доказывает их ионную природу.

[латекс] 2 {M} _ {(s)} + {Cl} _ {2 (g)} \ rightarrow 2MCl_ {(s)} [/ латекс]

Встречаемость в природе

Все обнаруженные щелочные металлы встречаются в природе. Были проведены эксперименты, чтобы попытаться синтезировать унунениум (Uue), который, вероятно, станет следующим членом группы, если попытка окажется успешной. Предполагается, что следующим щелочным металлом после унунения будет негэкспентиум (Uhp), элемент, который еще не получил даже попыток синтеза из-за его чрезвычайно высокого атомного номера.

Применение щелочных металлов

Большинство щелочных металлов находят множество различных применений. Двумя наиболее известными применениями чистых элементов являются атомные часы рубидия и цезия, из которых атомные часы цезия являются наиболее точным представлением времени, известным по состоянию на 2012 год. Обычно соединения натрия используются в натриевых лампах. , который излучает очень эффективный свет. С другой стороны, поваренная соль или хлорид натрия использовались с древних времен.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета.Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Группа 1: водород и щелочные металлы

Щелочные металлы — это химические элементы, входящие в группу 1 периодической таблицы. Щелочные металлы включают: литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций. Хотя водород часто входит в группу 1 из-за его электронной конфигурации, технически он не является щелочным металлом, поскольку он редко демонстрирует подобное поведение. Слово «щелочь» получило свое название от арабского слова «al qali», что означает «из золы», поскольку эти элементы реагируют с водой с образованием гидроксид-ионов, создавая щелочных растворов (pH> 7).

  • Группа 1: Свойства щелочных металлов
    На этой странице обсуждаются тенденции изменения некоторых атомных и физических свойств элементов группы 1 — лития, натрия, калия, рубидия и цезия. В разделах ниже рассматриваются тенденции изменения атомного радиуса, энергии первой ионизации, электроотрицательности, точек плавления и кипения и плотности.
  • Группа 1: Реакционная способность щелочных металлов
    Щелочные металлы относятся к числу наиболее реактивных металлов.Частично это связано с их большим атомным радиусом и низкой энергией ионизации. Они склонны отдавать свои электроны в реакциях и имеют степень окисления +1. Эти металлы отличаются мягкой текстурой и серебристым цветом. Они также имеют низкие температуры кипения и плавления и менее плотны, чем большинство элементов. Все эти характеристики можно объяснить большими атомными радиусами этих элементов и слабой металлической связью.
  • Химия водорода (Z = 1)
    Водород — один из важнейших элементов в мире.Это все вокруг нас. Он входит в состав воды (h3O), жиров, нефти, столового сахара (C6h22O6), аммиака (Nh4) и перекиси водорода (h3O2) — вещей, необходимых для жизни, как мы ее знаем. Этот модуль исследует несколько аспектов элемента и то, как они применимы к миру.
  • Химия лития (Z = 3)
    Хлор — это галоген в Литии — редкий элемент, который в очень небольших количествах встречается в основном в расплавленных породах и соленой воде. Считается, что он не является жизненно важным для биологических процессов человека, хотя он используется во многих лекарствах из-за его положительного воздействия на человеческий мозг.Из-за его реактивных свойств люди использовали литий в батареях, реакциях ядерного синтеза и термоядерном оружии.
  • Химия натрия (Z = 11)
    Натрий — это металлический элемент, входящий в первую группу периодической таблицы Менделеева. Соединения натрия, шестой по численности элемент земной коры, обычно растворены в океанах, минералах и даже в наших телах.
  • Химический состав калия (Z = 19)
    В чистом виде калий имеет бело-серебристый цвет, но он быстро окисляется на воздухе и тускнеет за считанные минуты, если не хранить в масле или смазке .Калий необходим для нескольких аспектов жизни растений, животных и человека, поэтому его добывают, производят и потребляют в огромных количествах по всему миру.
  • Химия рубидия (Z = 37)
    Рубидий (лат. Rubidius = красный) похож по физическим и химическим характеристикам на калий, но гораздо более активен. Это семнадцатый по распространенности элемент, который был обнаружен Бунзеном и Кирхгофом в 1861 году по его красному спектральному излучению. Его температура плавления настолько низкая, что вы можете растопить его в руке, если у вас будет температура (39 ° C).Но это было бы не очень хорошей идеей, потому что это будет сильно реагировать с влагой в вашей коже.
  • Химический состав цезия (Z = 55)
    Цезий настолько реактивен, что даже взорвется при контакте со льдом! Он использовался в качестве «геттера» при производстве вакуумных трубок (то есть помогает удалить следовые количества оставшихся газов). В атомных часах используется изотоп цезия.
  • Химия франция (Z = 87)
    Франций является последним из известных щелочных металлов и в значительной степени не встречается в природе.Все известные изотопы радиоактивны и имеют короткий период полураспада (22 минуты — самый длинный).

21,3: Щелочные металлы (группа 1)

Цели обучения

  1. Для описания выделения щелочных металлов.
  2. Для ознакомления с реакциями, соединениями и комплексами щелочных металлов.

Щелочные металлы настолько реактивны, что никогда не встречаются в природе в элементарной форме. Хотя некоторые из их руд богаты, изолировать их от руд довольно сложно.По этим причинам элементы группы 1 были неизвестны до начала 19 века, когда сэр Хэмфри Дэви впервые получил натрий (Na) и калий (K), пропуская электрический ток через расплавленные щелочи. (Зола, образующаяся при сгорании древесины, в основном состоит из карбоната калия и натрия.) Литий (Li) был открыт 10 лет спустя, когда шведский химик Йохан Арфведсон изучал состав нового бразильского минерала. Цезий (Cs) и рубидий (Rb) не были открыты до 1860-х годов, когда Роберт Бунзен провел систематический поиск новых элементов.Известный студентам-химикам как изобретатель горелки Бунзена, спектроскопические исследования руд Бунзена показали голубые и темно-красные эмиссионные линии, которые он приписал двум новым элементам, Cs и Rb, соответственно. Франций (Fr) содержится в природе только в следовых количествах, поэтому наши знания о его химии ограничены. Все изотопы Fr имеют очень короткие периоды полураспада, в отличие от других элементов группы 1.

Хэмфри Дэви (1778–1829)

Дэви родился в Пензансе, Корнуолл, Англия.В лаборатории он был немного диким человеком, часто нюхал и пробовал на вкус продукты своих экспериментов, что почти наверняка сократило его жизнь. Он обнаружил физиологические эффекты, которые заставляют закись азота назвать «веселящий газ» (и стал зависимым от него!), И он почти потерял зрение в результате взрыва трихлорида азота (NCl 3 ), который он первым применил. подготовить. Дэви был одним из первых, кто осознал полезность «электрических свай» (батарей) Алессандро Вольта.Последовательно соединив несколько «стопок» и вставив электроды в расплавленные соли щелочных и щелочноземельных металлов, он смог выделить шесть ранее неизвестных элементов как чистые металлы: натрий, калий, кальций, стронций, барий и магний. Он также открыл бор и первым получил фосфин (PH 3 ) и теллурид водорода (H 2 Te), оба из которых очень токсичны.

Роберт Вильгельм Бунзен (1811–1899)

Бунзен родился и получил образование в Геттингене, Германия.Его ранние работы касались органических соединений мышьяка, чья высокотоксичная природа и склонность к взрывоопасности чуть не убили его и стоили ему глаза. Он разработал горелку Бунзена, надежную газовую горелку, и использовал ее и спектры излучения для обнаружения цезия (названного по синей линии) и рубидия (названного по красной линии).

Получение щелочных металлов

Поскольку щелочные металлы являются одними из самых сильных известных восстановителей, их получение в чистом виде требует значительных затрат энергии.Например, чистый литий и натрий обычно получают электролитическим восстановлением расплавленных хлоридов:

\ [\ mathrm {LiCl (l)} \ rightarrow \ mathrm {Li (l)} + \ frac {1} {2} \ mathrm {Cl_2 (g)} \ label {21.15} \]

На практике CaCl 2 смешивают с LiCl для понижения точки плавления литиевой соли. Электролиз проводят в атмосфере аргона, а не в атмосфере азота, обычно используемой для веществ, которые обладают высокой реакционной способностью с O 2 и водой, поскольку Li реагирует с газообразным азотом с образованием нитрида лития (Li 3 N).Металлический натрий получают электролизом расплавленной смеси NaCl и CaCl 2 . Напротив, калий производят в промышленных масштабах путем восстановления KCl Na с последующей фракционной перегонкой K (г). Хотя рубидий и цезий также могут быть получены электролизом, их обычно получают реакцией их гидроксидных солей с восстановителем, таким как Mg:

.

\ [2RbOH _ {(s)} + Mg _ {(s)} \ rightarrow 2Rb _ {(l)} + Mg (OH) _ {2 (s)} \ label {21.6} \]

Массивные отложения по существу чистых NaCl и KCl встречаются в природе и являются основными источниками натрия и калия.Другие щелочные металлы обнаруживаются в низких концентрациях в большом количестве минералов, но руды, содержащие высокие концентрации этих элементов, относительно редки. Например, неизвестны концентрированные источники рубидия, хотя он является 16-м по численности элементом на Земле. Рубидий получают в промышленных масштабах путем выделения 2–4% Rb, присутствующего в качестве примеси в слюдах, минералах, которые состоят из пластин сложных гидратированных силикатов калия и алюминия.

Щелочные металлы извлекаются из силикатных руд в многоступенчатом процессе, в котором используется преимущество растворимости выбранных солей каждого иона металла, зависящей от pH.Стадиями этого процесса являются выщелачивание, при котором серная кислота растворяет требуемый ион щелочного металла и Al 3 + из руды; основное осаждение для удаления Al 3 + из смеси в виде Al (OH) 3 ; селективное осаждение нерастворимого карбоната щелочного металла; растворение соли снова в соляной кислоте; и выделение металла испарением и электролизом. На рисунке \ (\ PageIndex {1} \) показано выделение жидкого лития из литий-силикатной руды с помощью этого процесса.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): выделение лития из сподумена, литиево-силикатной руды. Ключевыми этапами являются кислотное выщелачивание, осаждение гидроксида алюминия, селективное осаждение нерастворимого карбоната лития, преобразование в хлорид лития, испарение и электролиз. Другие щелочные металлы и щелочноземельные металлы извлекаются из руд аналогичными способами.

Общие свойства щелочных металлов

Различные свойства элементов группы 1 сведены в Таблицу \ (\ PageIndex {1} \).В соответствии с общими периодическими тенденциями атомные и ионные радиусы плавно увеличиваются от Li до Cs, а энергии первой ионизации уменьшаются по мере увеличения размеров атомов. В результате их низких энергий первой ионизации щелочные металлы имеют подавляющую тенденцию к образованию ионных соединений с зарядом +1. Все щелочные металлы имеют относительно высокое сродство к электрону, потому что добавление электрона дает анион (M−) с электронной конфигурацией ns 2 . Плотность элементов обычно увеличивается от Li до Cs, что отражает другую общую тенденцию: поскольку атомные массы элементов растут быстрее, чем атомные объемы, по мере того, как вы спускаетесь по группе, самые плотные элементы находятся в нижней части периодической таблицы.Необычной тенденцией в элементах группы 1 является плавное снижение температур плавления и кипения от Li до Cs. В результате Cs (точка плавления = 28,5 ° C) является одним из трех металлов (остальные — Ga и Hg), которые являются жидкостями при температуре тела (37 ° C).

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): выбранные свойства элементов группы 1
Литий Натрий Калий Рубидий Цезий Франций
* Приведены значения для четырехкоординатных ионов, за исключением Rb + и Cs +, , значения которых даны для шестикоординатного иона.
атомный символ Li Na К руб. CS Fr
атомный номер 3 11 19 37 55 87
атомная масса 6,94 22,99 39,10 85,47 132,91 223
конфигурация валентных электронов 1 1 1 1 1 1
точка плавления / температура кипения (° C) 180.5/1342 97,8 / 883 63,5 / 759 39,3 / 688 28,5 / 671 27 / —
плотность (г / см 3 ) при 25 ° C 0,534 0,97 0,89 1,53 1,93
атомный радиус (пм) 167 190 243 265 298
первая энергия ионизации (кДж / моль) 520 496 419 403 376 393
наиболее частая степень окисления +1 +1 +1 +1 +1 +1
ионный радиус (пм) * 76 102 138 152 167
сродство к электрону (кДж / моль) −60 −53 −48 −47 −46
электроотрицательность 1.0 0,9 0,8 0,8 0,8 0,7
стандартный потенциал электрода (E °, В) −3,04 −2,71 -2,93 -2,98 −3,03
продукт реакции с O 2 Li 2 O Na 2 O 2 КО 2 RbO 2 CsO 2
тип оксида базовый базовый базовый базовый базовый
продукт реакции с N 2 Li 3 N нет нет нет нет
продукт реакции с X 2 LiX NaX KX RbX CSX
продукт реакции с H 2 LiH NaH KH RbH CSH

Стандартные потенциалы восстановления (E °) щелочных металлов не соответствуют тенденции, основанной на энергии ионизации.Неожиданно литий — самый сильный восстановитель, а натрий — самый слабый (Таблица \ (\ PageIndex {1} \)). Поскольку Li + намного меньше катионов других щелочных металлов, его энергия гидратации самая высокая. Высокая энергия гидратации Li + более чем компенсирует его более высокую энергию ионизации, делая металлический литий самым сильным восстановителем в водном растворе. Эта очевидная аномалия является примером того, как физическое или химическое поведение элементов в группе часто определяется тонким взаимодействием противоположных периодических тенденций.

Реакции и соединения щелочных металлов

Все щелочные металлы представляют собой электроположительные элементы с валентной электронной конфигурацией ns 1 , образующие монокатион (M + ) за счет потери одного валентного электрона. Поскольку удаление второго электрона потребовало бы прорыва в (n — 1) замкнутую оболочку, что является энергетически недопустимым, химия щелочных металлов в значительной степени аналогична ионным соединениям, которые содержат ионы M + . Однако, как мы обсудим позже, более легкие элементы группы 1 также образуют серию металлоорганических соединений, которые содержат полярные ковалентные связи M – C.−_ {(s)} \ label {21.7} \]

Аналогичным образом щелочные металлы реагируют с более тяжелыми халькогенами (сера, селен и теллур в группе 16) с образованием халькогенидов металлов, где Y представляет собой S, Se или Te:

\ [2M _ {(s)} + Y _ {(s)} \ rightarrow M_2Y _ {(s)} \ label {21.8} \]

Однако при использовании избытка халькогена можно получить различные продукты, содержащие цепочки атомов халькогена, например полисульфиды натрия (Na 2 S n , где n = 2–6). Например, Na 2 S 3 содержит ион S 3 2-, который имеет V-образную форму с углом S – S – S около 103 °.Продукт одноэлектронного окисления трисульфид-иона (S 3 ) отвечает за интенсивный синий цвет драгоценных камней лазурит и синий ультрамарин (Рисунок \ (\ PageIndex {2} \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): трисульфид-анион отвечает за темно-синий цвет некоторых драгоценных камней. (a) Насыщенный синий цвет лазурита обусловлен небольшим количеством обычно нестабильного аниона S 3 . (b) алюмосиликатные клетки минералов (цеолитов), которые составляют матрицу синего ультрамарина, стабилизируют реактивный анион; избыток ионов Na + в структуре уравновешивает отрицательные заряды на каркасе цеолита и анион S 3 .

Взаимодействие щелочных металлов с кислородом, самым легким элементом в группе 16, является более сложным, и стехиометрия продукта зависит как от соотношения металл: кислород, так и от размера атома металла. Например, при горении щелочных металлов на воздухе наблюдаются следующие продукты: Li 2 O (белый), Na 2 O 2 (бледно-желтый), KO 2 (оранжевый), RbO 2 (коричневый ) и CsO 2 (оранжевый). Только Li 2 O имеет стехиометрию, ожидаемую для вещества, содержащего два катиона M + и один ион O 2-.Напротив, Na 2 O 2 содержит анион O 2 2- (пероксид) плюс два катиона Na + . Остальные три соли со стехиометрией MO 2 содержат катион M + и ион O 2 (супероксид). Поскольку O 2- является наименьшим из трех анионов кислорода, он образует стабильную ионную решетку с наименьшим катионом щелочного металла (Li + ). Напротив, более крупные щелочные металлы — калий, рубидий и цезий — реагируют с кислородом воздуха с образованием супероксидов металлов.Поскольку катион Na + имеет промежуточный размер, натрий реагирует с кислородом с образованием соединения с промежуточной стехиометрией: пероксида натрия. Однако при определенных условиях реакции можно получить оксидные, пероксидные и супероксидные соли всех пяти щелочных металлов, за исключением супероксида лития (LiO 2 ).

Кристалл сподумена (LiAlSi 2 O 6 ). Этот минерал — одна из важнейших литиевых руд.

Химия щелочных металлов в значительной степени связана с ионными соединениями, содержащими ионы M + .

Пероксиды и супероксиды щелочных металлов являются сильнодействующими окислителями, которые часто активно реагируют с широким спектром восстановителей, такими как древесный уголь или металлический алюминий. Например, Na 2 O 2 используется в промышленности для отбеливания бумаги, древесной массы и таких тканей, как лен и хлопок. На подводных лодках Na 2 O 2 и KO 2 используются для очистки и регенерации воздуха путем удаления CO 2 , образующегося при дыхании, и его замены на O 2 .Оба соединения реагируют с CO 2 в окислительно-восстановительной реакции, в которой O 2 2- или O 2 одновременно окисляются и восстанавливаются с образованием карбоната металла и O 2 :

\ [2Na_2O_ {2 (s)} + 2CO_ {2 (g)} \ rightarrow 2Na_2CO_ {3 (s)} + O_ {2 (g)} \ label {21.9} \]

\ [4KO_ {2 (s)} + 2CO_ {2 (g)} \ rightarrow 2K_2CO_ {3 (s)} + 3O_ {2 (g)} \ label {21.10} \]

Наличие водяного пара, другого продукта дыхания, делает KO 2 еще более эффективным при удалении CO 2 , поскольку образуется бикарбонат калия, а не карбонат калия:

\ [4KO_ {2 (s)} + 4CO_ {2 (g)} + 2H_2O _ {(g)} \ rightarrow 4KHCO_ {3 (s)} + 3O_ {2 (g)} \ label {21.11} \]

Обратите внимание, что в этой реакции удаляется 4 моля CO 2 , а не 2 моль в уравнении 21.10.

Литий, самый легкий щелочной металл, является единственным, который реагирует с атмосферным азотом с образованием нитрида лития (Li 3 N). Энергия решетки снова объясняет, почему более крупные щелочные металлы, такие как калий, не образуют нитридов: упаковка трех больших катионов K + вокруг одного относительно небольшого аниона энергетически невыгодна. Напротив, все щелочные металлы реагируют с фосфором и мышьяком более крупной группы 15 с образованием фосфидов и арсенидов металлов (где Z представляет собой P или As):

\ [12M _ {(s)} + Z_ {4 (s)} \ rightarrow 4M_3Z _ {(s)} \ label {21.12} \]

Из-за энергии решетки только литий образует стабильный оксид и нитрид.

Щелочные металлы реагируют со всеми элементами 14 группы, но состав и свойства продуктов значительно различаются. Например, реакция с более тяжелыми элементами группы 14 дает материалы, которые содержат многоатомные анионы и трехмерные каркасные структуры, такие как K 4 Si 4 , структура которого показана здесь. Напротив, литий и натрий окисляются углеродом с образованием соединения со стехиометрией M 2 C 2 (где M представляет собой Li или Na):

\ [2M _ {(s)} + 2C _ {(s)} \ rightarrow M_2C_ {2 (s)} \ label {21.13} \]

Трехмерная каркасная структура иона Si 4 4- в ионном соединении K 4 S 4 . Ион Si 4 4- изоэлектронен и изоструктурен молекуле P 4 .

Такие же соединения можно получить реакцией металла с ацетиленом (C 2 H 2 ). В этой реакции металл снова окисляется, а водород восстанавливается:

\ [2M _ {(s)} + C_2H_ {2 (g)} \ rightarrow M_2C_ {2 (s)} + H_ {2 (g)} \ label {21.14} \]

Ацетилид-ион (C 2 2-), формально полученный из ацетилена за счет потери обоих атомов водорода в виде протонов, является очень сильным основанием. Взаимодействие солей ацетилида с водой дает ацетилен и MOH (водн.).

Более тяжелые щелочные металлы (K, Rb и Cs) также реагируют с углеродом в форме графита. Однако вместо того, чтобы разрушать гексагональные слои атомов углерода, металлы вставляют себя между слоями атомов углерода, чтобы дать новые вещества, называемые соединениями интеркаляции графита (часть (a) на рисунке \ (\ PageIndex {3} \)).Стехиометрия этих соединений включает MC 60 и MC 48 , которые являются черными / серыми; MC 36 и MC 24 , синие; и MC 8 , бронзовый (часть (b) на рисунке \ (\ PageIndex {3} \)). Замечательно высокая электропроводность этих соединений (примерно в 200 раз больше, чем у графита) объясняется чистой передачей валентного электрона щелочного металла слоям графита с образованием, например, K + C 8 .

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \) Соединения интеркалирования графита. Взаимодействие графита с щелочными металлами, такими как K, Rb и Cs, приводит к частичному восстановлению графита и внедрению слоев катионов щелочных металлов между наборами из n слоев атомов углерода. (a) В KC 8 слои ионов K + вставлены между каждой парой углеродных слоев, что дает n = 1. (b) Стехиометрия и цвет интеркаляционных соединений зависят от количества слоев атомов углерода ( n) между каждым слоем внедренных атомов металла.На этой схематической диаграмме показаны наиболее распространенные наблюдаемые структуры.

Все щелочные металлы непосредственно реагируют с газообразным водородом при повышенных температурах с образованием ионных гидридов (M + H ):

\ [2M _ {(s)} + H_ {2 (g)} \ rightarrow 2MH _ {(s)} \ label {21.15a} \]

Все они также способны восстанавливать воду с образованием газообразного водорода:

\ [\ mathrm {M (s)} + \ mathrm {H_2O (l)} \ rightarrow \ frac {1} {2} \ mathrm {H_2 (g)} + \ mathrm {MOH (aq)} \ label { 21.16} \]

Хотя литий довольно медленно реагирует с водой, натрий реагирует довольно активно (рис. \ (\ PageIndex {4} \)), а более тяжелые щелочные металлы (K, Rb и Cs) реагируют так бурно, что они неизменно взрываются. Эта тенденция, которая не согласуется с относительными величинами потенциалов восстановления элементов, служит еще одним примером сложного взаимодействия различных сил и явлений — в данном случае кинетики и термодинамики. Хотя движущая сила реакции является наибольшей для лития, более тяжелые металлы имеют более низкие температуры плавления.Тепло, выделяемое в результате реакции, заставляет их плавиться, а большая площадь поверхности жидкого металла, контактирующего с водой, значительно ускоряет скорость реакции.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Реакция натрия с водой. Как и большинство элементов в группах 1 и 2, натрий бурно реагирует с водой. Эти продукты представляют собой ион Na + (водный) и газообразный водород, который потенциально взрывоопасен при смешивании с воздухом.

Катионы щелочных металлов присутствуют в большом количестве ионных соединений. Как правило, любую соль щелочного металла можно получить реакцией гидроксида щелочного металла с кислотой и последующим испарением воды:

\ [2MOH _ {(водный)} + H_2SO_ {4 (водный)} \ rightarrow M_2SO_ {4 (водный)} + 2H_2O _ {(l)} \ label {21.17} \]

\ [MOH _ {(aq)} + HNO_ {3 (aq)} \ rightarrow MNO_ {3 (aq)} + H_2O _ {(l)} \ label {21.18} \]

Гидроксиды щелочных металлов также могут реагировать с органическими соединениями, содержащими кислый водород, с образованием соли. Примером является получение ацетата натрия (CH 3 CO 2 Na) реакцией гидроксида натрия и уксусной кислоты:

\ [CH_3CO_2H _ {(водн.)} + NaOH _ {(s)} \ rightarrow CH_3CO_2Na _ {(водн.)} + H_2O _ {(l)} \ label {21.19} \]

Мыло представляет собой смесь натриевых и калиевых солей встречающихся в природе карбоновых кислот, таких как пальмитиновая кислота [CH 3 (CH 2 ) 14 CO 2 H] и стеариновая кислота [CH 3 ( CH 2 ) 16 CO 2 H].Соли лития, такие как стеарат лития [CH 3 (CH 2 ) 14 CO 2 Li], используются в качестве присадок к моторным маслам и консистентным смазкам.

Комплексы щелочных металлов

Из-за своего низкого положительного заряда (+1) и относительно большого ионного радиуса катионы щелочных металлов имеют лишь слабую тенденцию реагировать с простыми основаниями Льюиса с образованием комплексов металлов. Образование комплексов наиболее существенно для мельчайших катионов (Li + ) и уменьшается с увеличением радиуса.В водном растворе, например, Li + образует тетраэдрический комплекс [Li (H 2 O) 4 ] + . Напротив, более крупные катионы щелочных металлов образуют октаэдрические комплексы [M (H 2 O) 6 ] + . Образование комплекса в первую очередь связано с электростатическим взаимодействием катиона металла с полярными молекулами воды. Из-за их высокого сродства к воде безводные соли, содержащие ионы Li + и Na + (такие как Na 2 SO 4 ), часто используются в качестве осушающих агентов.Эти соединения поглощают следы воды из неводных растворов с образованием гидратированных солей, которые затем легко удаляются из раствора фильтрацией.

Тетраэдрические комплексы [Li (H 2 O) 4 ] + и октаэдрические комплексы [Rb (H 2 O) 6 ] + . Ион Li + настолько мал, что может вместить только четыре молекулы воды вокруг себя, но более крупные катионы щелочных металлов имеют тенденцию связывать шесть молекул воды.

Из-за своего низкого положительного заряда (+1) и относительно большого ионного радиуса катионы щелочных металлов имеют лишь слабую тенденцию к образованию комплексов с простыми основаниями Льюиса.

Электростатические взаимодействия также позволяют ионам щелочных металлов образовывать комплексы с определенными циклическими полиэфирами и родственными соединениями, такими как краун-эфиры и криптанды. Как обсуждалось в главе 13, краун-эфиров представляют собой циклические полиэфиры, которые содержат четыре или более атомов кислорода, разделенных двумя или тремя атомами углерода. Все краун-эфиры имеют центральную полость, в которой может размещаться ион металла, координированный с кольцом атомов кислорода, а краун-эфиры с кольцами разного размера предпочитают связывать ионы металлов, которые помещаются в полость. — (am)} \ label {21.20} \]

, где обозначение (am) относится к раствору аммиака, аналогично (aq), используемому для обозначения водных растворов. Без катализатора реакция по уравнению 21.20 имеет тенденцию протекать довольно медленно. Во многих случаях соль амида щелочного металла (MNH 2 ) не очень хорошо растворяется в жидком аммиаке и выпадает в осадок, но при растворении образуются очень концентрированные растворы щелочного металла. Например, один моль металлического Cs растворяется всего в 53 мл (40 г) жидкого аммиака.Чистый металл легко восстанавливается при испарении аммиака.

Сольватированные электроны. На присутствие сольватированных электронов (e , NH 3 ) в растворах щелочных металлов в жидком аммиаке указывает интенсивный цвет раствора и его электропроводность.

Растворы щелочных металлов в жидком аммиаке сильно окрашены и хорошо проводят электричество из-за присутствия сольватированных электронов (e , NH 3 ), которые не присоединены к отдельным атомам.Сольватированный электрон слабо связан с полостью в аммиачном растворителе, которая стабилизируется водородными связями. Растворы щелочной металл – жидкий аммиак с концентрацией около 3 М или менее имеют темно-синий цвет (рис. \ (\ PageIndex {5} \)) и проводят электричество примерно в 10 раз лучше, чем водный раствор NaCl, из-за высокой подвижности сольватированных электронов. Когда концентрация металла увеличивается выше 3 M, цвет меняется на металлическую бронзу или золото, а проводимость увеличивается до значения, сравнимого с проводимостью чистых жидких металлов.

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Растворы щелочной металл – жидкий аммиак. Большинство металлов нерастворимы практически во всех растворителях, но щелочные металлы (и более тяжелые щелочноземельные металлы) легко растворяются в жидком аммиаке с образованием сольватированных катионов металлов и сольватированных электронов, которые придают раствору темно-синий цвет. Авторские права на изображение принадлежат исследовательской группе Klein.

Помимо сольватированных электронов, растворы щелочных металлов в жидком аммиаке содержат катион металла (M + ), нейтральный атом металла (M), димеры металла (M 2 ) и анион металла (M ).Анион образуется путем добавления электрона к однократно занятой валентной орбитали ns атома металла. Даже в отсутствие катализатора эти растворы не очень стабильны и в конечном итоге разлагаются на термодинамически предпочтительные продукты: M + NH 2 и газообразный водород (уравнение 21.20). Тем не менее сольватированный электрон является мощным восстановителем, который часто используется в синтетической химии.

Металлоорганические соединения элементов 1 группы

Соединения, которые содержат металл, ковалентно связанный с атомом углерода органического вещества, называются металлоорганическими соединениями .Свойства и реакционная способность металлоорганических соединений сильно отличаются от металлических или органических компонентов. Из-за своего небольшого размера литий, например, образует обширный ряд ковалентных литийорганических соединений, таких как метиллитий (LiCH 3 ), которые на сегодняшний день являются наиболее стабильными и наиболее известными металлоорганическими соединениями группы 1. Эти летучие твердые вещества или жидкости с низкой температурой плавления можно сублимировать или перегонять при относительно низких температурах, и они растворимы в неполярных растворителях.Как и органические соединения, расплавленные твердые частицы не проводят электричество в значительной степени. Литийорганические соединения имеют тенденцию к образованию олигомеров с формулой (RLi) n , где R представляет собой органический компонент. Например, как в твердом состоянии, так и в растворе метиллитий существует в виде тетрамера со структурой, показанной на рисунке \ (\ PageIndex {6} \), где каждая треугольная грань тетраэдра Li 4 соединена мостиком между атомом углерода метильная группа. Фактически, атом углерода каждой группы CH 3 использует одну пару электронов в гибридном лепестке sp 3 для соединения трех атомов лития, что делает это примером двухэлектронной четырехцентровой связи.Ясно, что такая структура, в которой каждый атом углерода, очевидно, связан с шестью другими атомами, не может быть объяснена с помощью какой-либо схемы связи электронных пар. Теория молекулярных орбиталей может объяснить связь в метиллитии, но описание выходит за рамки этого текста.

Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Тетрамерная структура метиллития. m Метиллитий не является ионным соединением; он существует в виде тетрамерных (CH 3 Li) 4 молекул. Структура состоит из тетраэдрического расположения четырех атомов лития, с атомом углерода метильной группы, расположенным над серединой каждой треугольной грани тетраэдра.Таким образом, атомы углерода соединяют три атома лития, образуя четырехцентровые двухэлектронные связи.

  • Свойства и реакционная способность металлоорганических соединений сильно отличаются от металлических или органических компонентов.
  • Натрийорганические и калийорганические соединения более ионны, чем литийорганические соединения. Они содержат дискретные ионы M + и R и нерастворимы или плохо растворяются в неполярных растворителях.

Использование щелочных металлов

Поскольку натрий остается жидким в широком диапазоне температур (97.8–883 ° C), он используется в качестве охлаждающей жидкости в специализированных высокотемпературных приложениях, таких как ядерные реакторы и выпускные клапаны в двигателях высокопроизводительных спортивных автомобилей. Цезий из-за его низкой энергии ионизации используется в фотодатчиках автоматических дверей, туалетов, охранных сигнализаций и других электронных устройств. В этих устройствах цезий ионизируется лучом видимого света, в результате чего создается небольшой электрический ток; блокировка света прерывает электрический ток и вызывает реакцию.

Соединения натрия и калия производятся в промышленных масштабах в огромных количествах.Ежегодно в список 50 лучших промышленных соединений входят NaOH, используемый в самых разных промышленных процессах; Na 2 CO 3 , используемый при производстве стекла; K 2 O, используется в глазури для фарфора; и Na 4 SiO 4 , используемый в моющих средствах.

Некоторые другие соединения щелочных металлов также важны. Например, Li 2 CO 3 — одно из наиболее эффективных средств лечения маниакальной депрессии или биполярного расстройства. Похоже, что он модулирует или ослабляет влияние на мозг изменений уровня нейромедиаторов, которые являются биохимическими веществами, ответственными за передачу нервных импульсов между нейронами.Следовательно, пациенты, принимающие «литий», не демонстрируют резких перепадов настроения, характерных для этого расстройства.

\ (\ PageIndex {1} \)

Для каждого применения выберите наиболее подходящее вещество в зависимости от свойств и реакционной способности щелочных металлов и их соединений. В каждом конкретном случае объясните свой выбор.

  1. Вы бы использовали LiOH или CsOH для реакции, которая требует сильного основания в растворе тетрагидрофурана (THF)?
  2. Используете ли вы воду, газ CO 2 , N 2 для тушения пожара, вызванного горением металлического лития, или песок (SiO 2 )?
  3. Как LiNO 3 , так и CsNO 3 хорошо растворимы в ацетоне (2-пропаноне).Какие из этих солей щелочных металлов вы бы использовали для осаждения I из раствора ацетона?

Дано: применение и отдельные щелочные металлы

Требуется: соответствующий металл для каждого приложения

Стратегия:

Используйте свойства и реакционную способность, обсуждаемые в этом разделе, чтобы определить, какой щелочной металл наиболее подходит для указанного применения.

Решение:

  1. Как LiOH, так и CsOH являются ионными соединениями, содержащими гидроксид-анион.Однако Li + намного меньше, чем Cs + , поэтому катион Li + будет более эффективно сольватироваться кислородом ТГФ с его неподеленными парами электронов. Это различие будет иметь два эффекта: (1) LiOH, вероятно, будет намного более растворимым, чем CsOH в неполярном растворителе, что может быть значительным преимуществом, и (2) сольватированные ионы Li + с меньшей вероятностью будут образовывать плотные ионы. пары с ионами OH в относительно неполярном растворе, делая OH более основным и, следовательно, более реактивным.Таким образом, LiOH — лучший выбор.
  2. Литий является мощным восстановителем, который реагирует с водой с образованием газа LiOH и H 2 , поэтому добавление источника водорода, такого как вода, к литиевому огню может вызвать взрыв. Литий также реагирует с кислородом и азотом в воздухе с образованием Li 2 O и Li 3 N соответственно, поэтому мы не ожидаем, что азот тушит литиевый огонь. Поскольку CO 2 представляет собой газообразную молекулу, которая содержит углерод в его наивысшей доступной степени окисления (+4), добавление CO 2 к сильному восстановителю, такому как Li, должно привести к интенсивной окислительно-восстановительной реакции.Таким образом, вода, N 2 и CO 2 не подходят для тушения литиевого пожара. Напротив, песок в основном представляет собой SiO 2 , который представляет собой сетчатое твердое вещество, которое трудно восстановить. Поэтому лучший выбор — тушить литиевый огонь песком.
  3. Соль с меньшим катионом имеет более высокую энергию решетки, а высокая энергия решетки имеет тенденцию к снижению растворимости соли. Однако энергия сольватации катиона также важна для определения растворимости, и небольшие катионы, как правило, имеют более высокие энергии сольватации.Напомним, что высокая энергия сольватации увеличивает растворимость ионных веществ. Таким образом, CsI должен быть наименее растворимым из иодидов щелочных металлов, а LiI — наиболее растворимым. Следовательно, CsNO 3 — лучший выбор.

\ (\ PageIndex {1} \)

Укажите, какой из приведенных альтернативных щелочных металлов или их соединений более подходит для каждого применения.

  1. осушитель для органического растворителя — Li 2 SO 4 или Rb 2 SO 4
  2. удаление следовых количеств N 2 из высокоочищенного газа Ar — Li, K или Cs
  3. взаимодействие с алкилгалогенидом (формула RX) с получением металлоорганического соединения (формула MR) -Li или K

Ответ

  1. Li 2 SO 4
  2. Ли
  3. Ли

\ (\ PageIndex {2} \)

Предскажите продукты каждой реакции, а затем уравновесите каждое химическое уравнение.

  1. Na (т) + O 2 (г) →
  2. Li 2 O (т) + H 2 O (л) →
  3. К (с) + СН 3 ОН (л) →
  4. Li (т) + CH 3 Cl (л) →
  5. Li 3 N (тв) + KCl (тв) →

Дано: реагентов

Спрошено: продукты и вычисленное химическое уравнение

Стратегия:

A Определите, является ли один из реагентов окислителем или восстановителем, сильной кислотой или сильным основанием.Если это так, вероятно, произойдет окислительно-восстановительная реакция или кислотно-щелочная реакция. Определите продукты реакции.

B Если ожидается реакция, уравновесите химическое уравнение.

Решение:

  1. A Натрий является восстановителем, а кислород — окислителем, поэтому наиболее вероятна окислительно-восстановительная реакция. Мы ожидаем, что электрон переместится от Na (таким образом, образуя Na + ) на O 2 . Теперь нам нужно определить, является ли восстановленный продукт супероксидом (O 2 ), пероксидом (O 2 2-) или оксидом (O 2-).В нормальных условиях реакции продукт реакции щелочного металла с кислородом зависит от идентичности металла. Из-за разницы в энергии решетки Li производит оксид (Li 2 O), более тяжелые металлы (K, Rb, Cs) производят супероксид (MO 2 ), а Na производит пероксид (Na 2 O 2 ).

B Вычисленное химическое уравнение: 2Na (s) + O 2 (g) → Na 2 O 2 (s).

  1. A Li 2 O представляет собой ионную соль, которая содержит ион оксида (O 2-), который представляет собой полностью депротонированную форму воды и, следовательно, считается сильным основанием. Другой реагент, вода, является одновременно слабой кислотой и слабым основанием, поэтому мы можем предсказать, что произойдет кислотно-основная реакция.

B Вычисленное химическое уравнение: Li 2 O (s) + H 2 O (l) → 2LiOH (aq).

  1. A Калий является восстановителем, тогда как метанол является одновременно слабой кислотой и слабым основанием (подобно воде).Слабая кислота производит H + , который может действовать как окислитель, принимая электрон с образованием \ (\ frac {1} {2} \ mathrm {H_2} \). Следовательно, эта реакция представляет собой кислотную диссоциацию, которая завершается за счет восстановления протонов по мере их высвобождения.

B Вычисленное уравнение химического состава имеет следующий вид: \ (\ mathrm {K (s)} + \ mathrm {CH_3OH (l)} \ rightarrow \ frac {1} {2} \ mathrm {H_2 (g)} + \ mathrm {CH_3OK (soln)} \).

  1. A Один из реагентов представляет собой щелочной металл, сильный восстановитель, а другой — галогенид алкила.Любое соединение, которое содержит связь углерод-галоген, в принципе может быть восстановлено, высвобождая галогенид-ион и образуя металлоорганическое соединение. В данном случае такой результат кажется вероятным, поскольку литийорганические соединения относятся к наиболее стабильным из известных металлоорганических соединений.

B Для уравновешивания уравнения требуются два моля лития: 2Li (s) + CH 3 Cl (l) → LiCl (s) + CH 3 Li (soln).

  1. A Нитрид лития и хлорид калия в основном являются ионными соединениями.Ион нитрида (N 3-) является очень сильным основанием, потому что это полностью депротонированная форма аммиака, слабой кислоты. Однако для кислотно-основной реакции требуется не только основание, но и кислота, а KCl не является кислотным. А как насчет окислительно-восстановительной реакции? Оба вещества содержат ионы с закрытой валентной электронной конфигурацией. Ион нитрида может действовать как восстановитель, отдавая электроны окислителю и образуя N 2 . Однако KCl не является окислителем, и для окислительно-восстановительной реакции требуется не только восстановитель, но и окислитель.

B Мы пришли к выводу, что два вещества не будут реагировать друг с другом.

\ (\ PageIndex {2} \)

Предскажите продукты каждой реакции и уравновесите каждое химическое уравнение.

  1. К (с) + N 2 (г) →
  2. Li 3 Н (т) + H 2 O (л) →
  3. Na (тв) + (CH 3 ) 2 NH (раствор) →
  4. C 6 H 5 Li (soln) + D 2 O (l) → C 6 H 5 D (l) + LiOD (soln)
  5. CH 3 CH 2 Cl (soln) + 2Li →

Ответ

  1. реакции нет
  2. Li 3 Н (т) + 3H 2 O (л) → NH 3 (водн.) + 3LiOH (водн.)
  3. \ (\ mathrm {Na (s)} + \ mathrm {(CH_3) _2NH (soln)} \ rightarrow \ frac {1} {2} \ mathrm {H_2 (g)} + \ mathrm {Na [(CH_3) _2N] (soln)} \)
  4. C 6 H 5 Li (soln) + D 2 O (l) → C 6 H 5 D (l) + LiOD (soln)
  5. CH 3 CH 2 Cl (soln) + 2Li → CH 3 CH 2 Li (soln) + LiCl (soln)

Сводка

Щелочные металлы являются сильнодействующими восстановителями, химический состав которых в основном аналогичен ионным соединениям, содержащим ион M + .Щелочные металлы имеют лишь слабую тенденцию к образованию комплексов с простыми основаниями Льюиса. Первые выделенные щелочные металлы (Na и K) были получены путем пропускания электрического тока через расплавленные карбонаты калия и натрия. Щелочные металлы являются одними из самых сильных известных восстановителей; большинство из них можно выделить электролизом их расплавленных солей или, в случае рубидия и цезия, реакцией их гидроксидных солей с восстановителем. Их также можно извлекать из силикатных руд с использованием многоступенчатого процесса.Литий, самый сильный восстановитель, и натрий, самый слабый, являются примерами физических и химических эффектов противоположных периодических тенденций. Щелочные металлы реагируют с галогенами (группа 17) с образованием ионных галогенидов; более тяжелые халькогены (группа 16) для получения халькогенидов металлов; и кислород с образованием соединений, стехиометрия которых зависит от размера атома металла. Пероксиды и супероксиды являются сильными окислителями. Единственный щелочной металл, который реагирует с атмосферным азотом, — это литий. Более тяжелые щелочные металлы реагируют с графитом с образованием соединений интеркалирования графита, веществ, в которых атомы металлов вставлены между слоями атомов углерода.С более тяжелыми элементами 14 группы щелочные металлы реагируют с образованием многоатомных анионов с трехмерной каркасной структурой. Все щелочные металлы реагируют с водородом при высоких температурах с образованием соответствующих гидридов, и все восстанавливают воду с образованием газообразного водорода. Соли щелочных металлов получают реакцией гидроксида металла с кислотой с последующим испарением воды. И Li, и Na соли используются в качестве осушающих агентов, соединений, которые используются для поглощения воды. Комплексообразующие агенты, такие как краун-эфиры и криптанды, могут вмещать ионы щелочных металлов подходящего размера.Щелочные металлы также могут реагировать с жидким аммиаком с образованием растворов, которые медленно разлагаются с образованием газообразного водорода и металлической соли амид-иона (NH 2 ). Эти растворы, которые содержат нестабильные сольватированные электроны, слабо связанные с полостью в растворителе, имеют интенсивную окраску, хорошие проводники электричества и отличные восстановители. Щелочные металлы могут реагировать с органическими соединениями, содержащими кислотные протоны, с образованием солей. Они также могут образовывать металлоорганические соединения, свойства которых отличаются от свойств их металлических и органических компонентов.

Информация о щелочных металлах — Стэнфордский университет по охране окружающей среды и безопасности

В чистом виде щелочные металлы (литий, натрий, калий, рубидий и цезий) представляют собой мягкие блестящие металлы с низкой температурой плавления. Щелочные металлы легко вступают в реакцию с воздухом и влагой. Из-за их реакционной способности необходимо соблюдать особые меры предосторожности при использовании и хранении этих металлов.

Литий, натрий, калий, рубидий и цезий (слева направо).

Какие опасности?

Щелочные металлы реагируют с воздухом с образованием едких оксидов металлов.Более тяжелые щелочные металлы (рубидий и цезий) спонтанно воспламеняются при воздействии воздуха при комнатной температуре.

Щелочные металлы и вода реагируют с образованием тепла, газообразного водорода и соответствующего гидроксида металла. Тепло, выделяемое в результате этой реакции, может воспламенить водород или сам металл, что приведет к пожару или взрыву. Более тяжелые щелочные металлы будут более бурно реагировать с водой.

Как я могу защитить себя?

ПЕРЕД РАБОТОЙ С ЩЕЛОЧНЫМИ МЕТАЛЛАМИ

  • Разработайте стандартную операционную процедуру (СОП) для своего эксперимента и просмотрите СОП с вашим главным исследователем (ИП).
  • Подробнее о разработке СОП.
  • Убедитесь, что персонал, работающий с щелочными металлами, прошел соответствующее обучение Уровня III (для конкретных лабораторий), которое включает обзор СОП.
  • Перед началом работы с щелочными металлами убедитесь в наличии соответствующего огнетушителя класса D. Чтобы получить эти огнетушители, позвоните в Управление пожарной охраны Стэнфордского университета по телефону (650) 723-0448. Огнетушители ABC и CO2 нельзя использовать для тушения возгорания щелочных металлов.

РАБОТА С ЩЕЛОЧНЫМИ МЕТАЛЛАМИ

  • По возможности работайте с щелочными металлами в перчаточном ящике, поскольку перчаточный ящик может обеспечить инертную рабочую среду.
  • Если необходимо работать с этими металлами вне перчаточного ящика, выполняйте эту работу в сертифицированном лабораторном вытяжном шкафу. В рабочей зоне не должно быть воды, посторонних легковоспламеняющихся материалов, искр или других источников возгорания.

o Чтобы предотвратить реакцию с воздухом, держите щелочные металлы в инертном растворителе, таком как минеральное масло, гексан или толуол.

o При обращении с щелочными металлами вне перчаточного ящика используйте методы, чувствительные к воздуху. Ресурсы по чувствительным к воздуху методам включают Технический бюллетень Sigma Aldrich AL-134 и ChemistryViews Tips and Tricks for the Lab: Air-Sensitive Techniques .

Минимальные СИЗ для работы с щелочными металлами включают:

  • Защитные очки o Перчатки соответствующей химической стойкости
  • Огнестойкий лабораторный халат
  • Надлежащая уличная одежда — длинные брюки (или аналогичная одежда, закрывающая ноги и щиколотки) и закрытая неперфорированная обувь, полностью закрывающая ступни.
  • Не работайте в одиночку при работе с щелочными металлами

Как мне это хранить?

Чтобы свести к минимуму контакт с кислородом и водой, щелочные металлы необходимо хранить в герметичном контейнере под минеральным маслом и / или в инертном газе, таком как аргон. Перчаточные ящики с инертной атмосферой — подходящее место для хранения щелочных металлов.

Особые указания по хранению лития:

  • Газообразный азот не является инертной атмосферой для лития, так как литий реагирует с азотом с образованием темного покрытия из нитрида лития.

Кусочки лития с видимым потускнением нитрида лития.

  • Литий (плотность: 0,534 г / см3) будет плавать в минеральном масле (плотность: 0,8 г / см3). Убедитесь, что куски лития, хранящиеся в масле, полностью покрыты покрытием.
  • В качестве альтернативы литий можно хранить под слоем вазелина или парафина.

Особые указания по хранению калия:

  • Калий всегда следует хранить в инертной атмосфере.Даже при хранении под минеральным маслом после длительного хранения может образоваться желтый налет из супероксида калия, если в свободном пространстве контейнера присутствует кислород.
  • Супероксид калия может образовывать чувствительное к ударам взрывчатое вещество с минеральным маслом.
  • Щелочные металлы классифицируются как группа хранения B в Стэнфордской системе классификации групп хранения. Эта группа несовместима с другими группами хранения и должна храниться отдельно.

Как мне от этого избавиться?

  • Ломки отходов щелочных металлов могут храниться таким же образом, как и объемные металлы (т.например, в минеральном масле и / или в инертной атмосфере). EH&S будет собирать отходы щелочных металлов, хранящиеся таким образом, как опасные отходы.
  • Создавайте бирки для опасных отходов и запрашивайте вывоз опасных отходов в системе WasteTag.
  • Не гасите щелочные металлы, если это не является необходимой частью экспериментальной процедуры.
  • Если закалка необходима, предоставьте подробное описание процедуры закалки в СОП. Проконсультируйтесь с EH&S по телефону (650) 723-0448.
  • Необходимо соблюдать осторожность при очистке оборудования и инструментов, используемых для работы с щелочными металлами.Возможные методы включают полоскание изопропанолом или третбутанолом (которые медленнее реагируют с щелочными металлами) или погружение в большое количество ледяной воды. Проконсультируйтесь со своим PI, чтобы определить подходящий курс действий.
  • Твердые материалы (такие как перчатки, бумажные полотенца или салфетки), загрязненные небольшими количествами щелочного металла, могут собираться внутри металлических банок для защиты от риска возгорания, связанного с замедленной реакцией остаточного щелочного металла с воздухом. Эти банки можно приобрести в Stanford EH&S.

Каталожный номер

  1. Urben, P.G. Справочник Бретерика по опасным реактивным химическим веществам, 7-е изд. ; Academic Press: Берлингтон, Массачусетс, 2007.
  2. Ho, T.-L .; Физер, М; and Fieser, L. Реагенты Физера и Физера для органического синтеза . John Wiley & Sons, Inc.: Хобокен, 2006.
  3. ESPI Metals. «Калий (К)».

Следует ли использовать какао-порошок, обработанный щелочью?

Сегодня мы расскажем о какао-порошке.Стоит ли использовать какао-порошок, обработанный щелочью?

Это обновленный пост, который впервые был опубликован в 2015 году. Я написал его просто для удовольствия, потому что шоколад был одной из тем, которые я затронул во время моего старшего исследовательского проекта. Я был очарован всеми видами шоколадных конфет, включая историю их появления.

К сожалению, некоторые люди сталкивались с этим горшком, неправильно понимая его назначение. Этот пост предназначен исключительно для обсуждения какао-порошка в выпечке, потому что многие люди не знают, что существуют разные виды какао-порошка.

Знаете ли вы, что не все какао-порошки одинаковы, и следует ли использовать какао-порошок, обработанный щелочью?

Я уверен, что вам может быть интересно, что такое щелочь? Это вообще имеет значение?

Если вы любите шоколад, обязательно ознакомьтесь с другими постами, например, почему собаки не могут есть шоколад и как расшифровать все подробности этого. У нас также есть краткий пост с УДИВИТЕЛЬНЫМИ советами по питанию темного шоколада, которые научно доказаны.

Если вам нравится выпечка, вы, вероятно, сталкивались с какао-порошком раз или два.В большинстве рецептов в качестве ингредиента просто указывается «какао-порошок». В некоторых рецептах указывается тип какао-порошка без сахара, сухого какао-порошка или натурального какао-порошка.

Какао-порошок, обработанный щелочью, также известен как голландский процесс. Голландский процесс означает, что был подвергнут химическим манипуляциям с для снижения кислотности! Это важный процесс, который решает несколько задач. Во-первых, это сделает какао темнее, а во-вторых, придаст ему более насыщенный вкус.

Этот пост НЕ БУДЕТ рассматривать всю химию фактического подщелачивания какао, просто краткое изложение, чтобы увидеть разницу, когда дело доходит до их использования в рецептах 🙂

Натуральный какао-порошок — это просто обжаренные какао-бобы с удаленным жиром, затем измельченные в порошок.Он более горький, крепкий, терпкий и очень кислый! Вы можете увидеть разницу в цветах ниже.

Рецепты с разрыхлителем, таким как пищевая сода или разрыхлитель, будут реагировать с кислотностью и щелочностью, поэтому важно придерживаться того, чего требует рецепт. По словам короля Артура Флура, во многих рецептах, в которых используется пищевая сода и не указывается тип какао-порошка, потребуется обычный какао-порошок. Поскольку пищевая сода является основой, а обычный какао-порошок — кислотой, они нейтрализуют запах пищевой соды.

Если вы любите использовать старинные рецепты или имеете старые кулинарные книги, вы заметите, что в них также не указывается тип необходимого порошка. Это связано с тем, что в те времена голландский процесс не всегда был доступен в магазинах.

Забавный факт, но голландский процесс был изобретен в 19 веке голландским изобретателем по имени Си Джей Ван Хаутен, поэтому он существует уже давно. Так много удивительных открытий химиков! Прочтите этот пост для получения более подробной информации.

В каких рецептах можно использовать голландский какао-порошок?

Есть разные уровни голландского какао. Какао-порошок сильно замороженного происхождения известен как черный какао-порошок, и именно здесь такие продукты, как Oreos, приобретают свой черный цвет.

Возвращаясь к вопросу, следует ли использовать какао-порошок, обработанный щелочью (или голландский процесс)? Это определенно зависит от того, что вы печете. Вот мой любимый способ его использования:

Я никогда не делаю пирожные без этого вида какао.Это действительно делает их вкус более насыщенным. Горячий шоколад также более декадентский, поэтому я всегда использую какао-порошок, обработанный щелочью, для таких рецептов!

Где купить голландский какао-порошок

У меня было несколько человек, которые говорили мне, что они не уверены, какой тип купить в магазине, и не все бренды указывают на этикетке, какой тип на самом деле. Раньше мне приходилось покупать его в Интернете (это, кстати, лучший бренд), потому что в маленьком городке, в котором я жил, его не было! Есть несколько плохих брендов с некачественным какао, так что вы должны знать об этом.

Я также видел этикетки для какао-порошка, обработанного щелочью, с маркировкой какао по-европейски и какао по-голландски. Есть немного какао-порошка, обработанного щелочью, не очень хорошего качества, поэтому я определенно рекомендую этот бренд!

Единственный обычный какао-порошок, который я использую, — это бренд Hershey’s! Это лучшее качество для запекания.

Обязательно прочтите рецепт, чтобы узнать, нужен ли гололед какао! Некоторые рецепты нельзя заменить обычным какао! Некоторые люди предпочитают вкус в рецептах, например, пирожных или горячего шоколада.

Кроме того, вам необходимо убедиться, что торговая марка, которую вы покупаете для голландского какао, хорошего качества! Многие бренды не являются хорошими и приводят к плохому вкусу!

Фактор здоровья голландского какао-порошка

Как я уже упоминал в начале, мы не собираемся вдаваться в подробности химии или фактора здоровья в этом посте, потому что это может быть сложно. Это действительно поможет вам, когда дело доходит до рецептов и выпечки 🙂 Некоторые люди озабочены химической обработкой подщелачивания какао-порошка, поэтому просто убедитесь, что используете бренд хорошего качества, такой как этот.

Подписаться на Facebook | Блогловин | Twitter | Instagram | Pinterest | Hometalk

Связь с Met Monday и этими ссылочными партиями!

Подщелачивание какао | Процессы выпечки

Происхождение

Техника подщелачивания была разработана Ван Хаутеном в 19 веке в Голландии, отсюда и название процесса «датчинг». Он включал обработку ядер какао-бобов щелочью и калием для улучшения вкуса и цвета. Щелочные какао-порошки производятся до сих пор и являются предпочтительными для многих продуктов питания и напитков. 2

Как это работает?

Процесс подщелачивания может применяться к различным какао-продуктам, таким как целые бобы, крупка (перед обжаркой и измельчением), щелок (перед прессованием) или порошок, хотя чаще всего подщелачиваются ядра.

На следующей блок-схеме показаны различные варианты подщелачивания при переработке какао:

Подщелачивание ядер какао-бобов (перед измельчением)

Это традиционный метод, который, как считается, дает превосходный продукт (другие возможности подщелачивания требуют более сложных условий и могут привести к нежелательным липидным реакциям).Подщелачивание бобов можно проводить в барабанной реакционной емкости (под давлением) и / или на шнековом конвейере, как только устройство загружено перьями. 3

Шаги обработки:

1,2

  1. Смешивание / замачивание. Смешивание перьев (влажность 6–7% и не менее 52% жира) и щелочного раствора (бикарбонат натрия и вода)
  2. Отопление. Нагревание смеси в течение времени, достаточного для изменения цвета. В зависимости от используемых какао-бобов и условий обработки (например,грамм. концентрация щелочного раствора, давление и время), получается определенный цвет.
  3. Сушка. После завершения стадии нагревания смесь сушат при температуре ниже 100 ° C (212 ° F) и обжигают.
  4. Также возможно подщелачивание и обжаривание с использованием того же оборудования (жарочного барабана).

Применение щелочного какао в системах тортов

Голландское какао традиционно использовалось в производстве премиальных тортов Devil’s Food. Щелочное или голландское какао имеет разные характеристики выпечки и функциональность.В следующей таблице приведены и сравниваются кислотность и цветовые характеристики некоторых ингредиентов торта и различных подщелачиваемых какао, которые можно использовать:

Ингредиенты для торта pH Цвет
Мука для жмыха хлорированная 4,5–5,2 Кремово-белый
Пищевая сода 8,9–9,0 Белый
Разрыхлитель 7.2–8,0 Белый
Какао натуральное 5,2–5,6 Светло-коричневый
Какао светлое тушеное или щелочное 6,0–6,5 Коричневый
Какао, средние голландские 6,5–7,0 От красноватого до темно-коричневого
Какао, сильно голландское 7,0–8,0 От красно-коричневого до черного («эбеновое дерево»)

Как правило, в выпечке степень подщелачивания какао выше:

Какао голландское Торт на основе какао голландского происхождения
  • Чем выше pH какао
  • Чем сильнее вкус (больше горечи)
  • Цвет темнее какао
  • Более горький или мыльный вкус
  • Темнее цвет корочки и мякиша
  • Чем больше объем

Постановление FDA

Согласно 21 CFR Часть 163, разрешенные щелочные агенты (добавляемые как таковые или в водном растворе) включают:

  • Бикарбонат аммония
  • Бикарбонат натрия
  • Бикарбонат калия
  • Карбонат калия и натрия
  • Гидроксид натрия и калия
  • Карбонат магния
  • Оксид магния

Постановление гласит, что на каждые 100 фунтов ядер какао-бобов общее количество используемых щелочных ингредиентов не может быть больше по нейтрализующей ценности (рассчитанной на основе соответствующих комбинированных масс используемых щелочных ингредиентов), чем нейтрализующая ценность 3 фунтов безводного калия. карбонат.

Список литературы

  1. Kamphuis, H.J. «Производство какао-массы, какао-масла и какао-порошка». Промышленное производство и использование шоколада Беккета, 5-е издание, John Wiley & Sons Ltd, 2017, стр. 50–62.
  2. Afoakwa, E.O. «Технология переработки какао». Технология производства и переработки какао, CRC Press, Taylor & Francis Group, LLC, 2014 г., стр. 167–175.
  3. Stauffer, C.E. «Шоколадные и кондитерские покрытия». Жиры и масла, Серия справочников Eagan Press, AACC International, Inc., 1996, стр. 93–94.

Справка по щелочным металлам | Руководство по изучению периодической таблицы

Щелочные металлы

Семейство первых элементов

Возьмите камеры. Поднимите флаги. Спектакль «Приветствую вождя ». Прибыло первое семейство периодической таблицы Менделеева. Правильно, ребята, пожалуйста, поприветствуйте семейство из щелочного металла .

Первый столбец периодической таблицы называется первой группой. Его также называют семейством щелочных металлов.Члены этой престижной семьи — литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). Водород (H) составляет технически в той же группе, хотя на самом деле он не проявляет того же поведения, что и истинные щелочные металлы. Кстати, их называют щелочными металлами, потому что они легко образуют соединения, которые растворяются в воде, давая щелочные (или щелочные) растворы.

Почему студенты любят узнавать о щелочных металлах?

Потому что они такие простые.

Эта группа находится в s-блоке периодической таблицы, что, как мы уже узнали, означает, что элементы имеют единственный внешний электрон на s-орбитали. Вот несколько электронных конфигураций щелочных металлов:

• Литий: [He] 2s 1
Натрий: [Ne] 3s 1
Рубидий: [Kr] 5s 1

Как вы могли догадаться , эти элементы хотели бы, чтобы избавился от этого единственного электрона, чтобы получить очень стабильную конфигурацию благородного газа.По этой причине эти элементы чрезвычайно реактивны. Их нелегко найти в природе в их элементарной форме (например, чистый Na или чистый K). Вместо этого они легко теряют свой одинокий валентный электрон, чтобы образовать ионную связь с другими элементами. Другими словами, природа наполнена солями, содержащими щелочные металлы с положительным зарядом +1. Фактически, ваш обеденный стол наполнен щелочным металлом. Поваренная соль формально известна как NaCl, где Na имеет заряд +1, а хлорид — заряд -1.

Мы уже упоминали, что члены семьи первой группы очень реактивны. Фактически, они настолько реактивны, что в своей элементарной форме их нужно хранить под маслом в хорошо закрытых контейнерах. Масло предотвращает реакцию металлов с кислородом и водой, присутствующими в воздухе. Посмотрите ниже реакцию натрия (Na) и воды.

2Na ( s ) + 2H 2 O ( l ) ⟶ 2 NaOH ( водн. ) + H 2 ( г )

При контакте щелочных металлов с водой гидроксиды металлов (M-OH) и водород производятся.Технически это не проблема … за исключением того, что реакция очень экзотермична, , что означает, что она выделяет много тепла. Что происходит, когда водород смешивается с теплом? Посмотрите здесь. Не могу насытиться? Проверьте это тоже.
Физически щелочные металлы в основном имеют серебристый цвет, мягкие и имеют низкую плотность. Они также имеют низкую электроотрицательность и низкую энергию ионизации. Эти металлы скорее предпочли бы потерять электрон для получения полного октета, чем получить лишний электрон.Щелочные металлы — это опра элементов, и их любимое занятие — отдавать электроны.

Литий в минеральном масле.

Зная все, что мы знаем о щелочных металлах, как мы думаем, что они будут реагировать с галогенидами? Или они вообще вообще отреагируют? Мы знаем, что щелочные металлы жаждут потерять свой np 1 электрон, в то время как галогенидные элементы испытывают нехватку дополнительного электрона, чтобы заполнить свою орбиталь np 5 .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.