Гипермаркет знаний>>Химия>>Химия 9 класс>> Химия: Щелочные металлы

Строение и свойства атомов. Щелочные металлы — это элементы главной подгруппы I группы Периодической системы Д. И. Менделеева: литий Li, натрий Nа, калий К, рубидий Rb, цезий Сs и франций Fг. Франций — редкий радиоактивный элемент. На внешнем энергетическом уровне атомы этих элементов содержат по одному электрону, находящемуся на сравнительно большом удалении от ядра. Они легко отдают этот электрон, поэтому являются очень сильными восстановителями. Во всех своих соединениях щелочные металлы проявляют степень окисления +1. Восстановительные свойства их усиливаются при переходе от Li к Сs, что связано с ростом радиусов их атомов. Это наиболее типичные представители металлов: металлические свойства выражены у них особенно ярко.

Щелочные металлы — простые вещества. Серебристо-белые мягкие вещества (режутся ножом), с характерным блеском на свежесрезанной поверхности. Все они легкие и легкоплавкие, причем, как правило, плотность их возрастает от Li к Сs, а температура плавления, наоборот, уменьшается.

Щелочные металлы активно взаимодействуют почти со всеми неметаллами. Используя общее обозначение для металлов М, запишем в общей форме уравнения реакций щелочных металлов с неметаллами — водородом, хлором и серой.

При взаимодействии с кислородом натрий и калий образуют не оксиды, а пероксиды:

Как вы уже знаете, все щелочные металлы активно взаимодействуют с водой, образуя щелочи и восстанавливая воду до водорода (рис. 9). Скорость взаимодействия щелочного металла с водой будет увеличиваться от лития к цезию (почему?).

Соединения щелочных металлов. В свободном виде в природе щелочные металлы не встречаются из-за своей исключительно высокой химической активности. Некоторые их природные соединения, в частности соли натрия и калия, довольно широко распространены, они содержатся во многих минералах, растениях, природных водах.

Рассмотрим основные соединения щелочных металлов на примере соединений натрия и калия — наиболее важных представителей этой группы элементов.

Оксиды М20 — твердые вещества. Имеют ярко выраженные основные свойства: взаимодействуют с водой, кислотами и кислотными оксидами.

Оксиды натрия Na2O и калия К2O получают, прокаливая пероксиды с соответствующими металлами.

Гидроксиды МОН — твердые белые вещества. Очень гигроскопичны. Хорошо растворяются в воде с выделением большого количества теплоты. Их относят к щелочам, они проявляют ярко выраженные свойства сильных растворимых оснований: взаимодействуют с кислотами, кислотными оксидами, солями, амфотерными оксидами и гидроксидами.

Образуются при взаимодействии металлов или их оксидов с водой.

Гидроксид натрия КаОН в технике известен под названиями едкий натр, каустическая сода, каустик. Техническое название гидроксида калия КОН — едкое кали.

Оба гидроксида — NaОН и КОН разъедают ткани и бумагу, поэтому их называют также едкими щелочами.

Едкий натр применяется в больших количествах для очистки нефтепродуктов, в бумажной и текстильной промышленности, для производства мыла и волокон.

Едкое кали дороже и применяется реже. Основная область его применения — производство жидкого мыла.

Соли щелочных металлов — твердые кристаллические вещества ионного строения. Почти все соли натрия и калия растворимы в воде. Наиболее важные их соли — карбонаты, сульфаты, хлориды.

Nа2СO3 — карбонат натрия, образует кристаллогидрат Nа2СO3* 10Н2O, известный под названием кристаллическая сода, которая применяется в производстве стекла, бумаги, мыла. Это средняя соль.

Вам в быту более известна кислая соль — гидрокарбонат натрия NаНСO3, она применяется в пищевой промышленности (пищевая сода) и в медицине (питьевая сода).

К2С03 — карбонат калия, техническое название — поташ, используется в производстве жидкого мыла и для приготовления тугоплавкого стекла, а также в качестве удобрения.

Nа2SO4 • 10Н2O — кристаллогидратат сульфата натрия, техническое название — глауберова соль, применяется для производства соды и стекла и в качестве слабительного средства.

NаСl — хлорид натрия, или поваренная соль, эта соль вам хорошо известна из курса прошлого года. Хлорид натрия является важнейшим сырьем в химической промышленности, широко применяется и в быту (рис. 10).

Ионы натрия и калия играют большую биологическую роль: Nа+ — главный внеклеточный ион, содержится в крови и лимфе, а К+ — основной внутриклеточный ион. Они выполняют разные функции в организме, но предпочитают «работать» вместе. Соотношение концентраций этих ионов регулирует давление крови в живом организме и обеспечивает перемещение растворов солей из корней в листья растений.

Самая значительная способность калия — поддерживать работу сердечной мышцы, поэтому нехватка калия в организме очень сказывается на здоровье человека. Калий необходим для всех растений, при его недостатке снижается интенсивность фотосинтеза растений.

Взрослый человек должен в сутки потреблять с пищей 3,5 г ионов калия. С помощью соединений калия можно устранить отеки, калий помогает при ревматизме, улучшает работу кишечника. В этом случае организму нужно больше калия — до 5 г в сутки. Больше всего калия содержат курага, соя, фасоль, зеленый горошек, чернослив, изюм и другие продукты.

Соли калия широко используются в сельском хозяйстве в качестве калийных удобрений.

Соли натрия, как и сам натрий, окрашивают пламя в желтый цвет, а соли калия и калий — в розово-фиолетовый.

Открытие щелочных металлов. Литий был открыт шведским химиком И. Арфведсоном в 1817 г. и по предложению Й. Бер-целиуса назван литием (от греч. литое — камень), так как в отличие от калия, который до тех пор находили только в золе растений, он был обнаружен в камне.

Натрий и калий были впервые получены английским химиком и физиком Г. Дэви в 1807 г. при электролизе едких щелочей. Й. Берцелиус предложил назвать элемент № 11 натрием (от араб, натрун — сода), а элемент № 19 по предложению Гильберта получил название калий (от араб, алкали — щелочь).

1. Строение атомов щелочных металлов.

2. Химические свойства щелочных металлов: образование гидридов, хлоридов, сульфидов, пероксидов, оксидов, гидроксидов.

3. Оксиды и пероксиды щелочных металлов.

4. Едкие щелочи.

5. Соли: сода питьевая, сода кристаллическая, поташ, глауберова соль, поваренная соль.

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Какой объем водорода может быть получен при растворении в воде 11,5 г натрия, содержащего 2% примесей, если выход водорода составляет 95% от теоретически возможного?

Прочитайте сочинение, написанное ученицей 9 класса 531-й школы г. Москвы Наташей Фроловой (1991).

Добрый Литий

2Na + O2 = Na2O2 (пероксид натрия)

4Li + O2 = 2Li2O (оксид лития)

В большом семиэтажном доме, в подъезде щелочных металлов, на втором этаже жил Литий — самый легкий и беззаботный металл. Он, как и все щелочные металлы, очень активно взаимодействовал с кислородом, неметаллами, водородом и водой. Как и все, защищался от кислорода, но носил не керосиновую, а вазелиновую «шубу», так как был очень легким и всплывал в керосине.

Но все же Литий не был во всех отношениях похожим на своих собратьев: он был добр, щедр и прост. Он с охотой отдавал свои электроны и Кислороду, и Азоту, и многим другим элементам. Из-за этих-то особенностей Литий страдал, так как другие щелочные металлы, особенно такие хитрые, как Калий и Натрий, не давали ему прохода. Дело было в том, что, когда щелочные металлы горели в кислороде, каждые их два атома отдавали одной молекуле кислорода два своих электрона — каждому атому по одному. Остальные электроны они припрятывали до поры до времени. Литий же был честен — отдавал молекуле Кислорода в два раза больше электронов, чем остальные металлы: на четыре атома Лития — четыре электрона. Да и с Азотом Литий взаимодействовал спокойно, при обычной температуре, не то что другие — при нагревании.

И решили Натрий и Калий допытаться у Лития: почему он так поступает? Нет ли в его поведении каких-либо скрытых выгод?

Спрашивает Натрий: «Почему ты, брат Литий, все свои электроны кислороду отдаешь? Не лучше ли делать так, как мы?» Отвечал Литий: «Я всегда рад помочь другим, не то что вы — жадничаете. Я рад, что в моем оксиде Кислород имеет свою обычную степень окисления — 2, не то что —1 в ваших странных, ни на что не похожих перок-сидах». Сказал так и ушел восвояси. Долго стояли Натрий и Калий в раздумье, но так ничего и не поняли. И сейчас с Кислородом продолжают пероксиды образовывать. А оксиды состава М2O дают лишь тогда, когда их силой заставят, т. е. создадут соответствующие условия — нагревают пероксид (Nа2O2) с таким же металлом — «жадиной (Nа)».

Какие химические понятия использовала в художественной форме Наташа?

Приготовьте сочинение о щелочных металлах, положив в основу сюжета превращения этих металлов или какой-либо один химический процесс.

В 100 г кураги содержится 2,034 г калия. Сколько граммов кураги нужно съесть, чтобы получить суточную норму калия?

_{словарь терминов, новаторство на уроке химии, конспекты уроков химии 9 класса}

Содержание урока
 конспект урока                       
 опорный каркас  
 презентация урока
 акселеративные методы 
 интерактивные технологии 

Практика
 задачи и упражнения 
 самопроверка
 практикумы, тренинги, кейсы, квесты
 домашние задания
 дискуссионные вопросы
 риторические вопросы от учеников

Иллюстрации
 аудио-, видеоклипы и мультимедиа 
 фотографии, картинки 
 графики, таблицы, схемы
 юмор, анекдоты, приколы, комиксы
 притчи, поговорки, кроссворды, цитаты

Дополнения
 рефераты
 статьи 
 фишки для любознательных 
 шпаргалки 
 учебники основные и дополнительные
 словарь терминов                          
 прочие 

Совершенствование учебников и уроков
 исправление ошибок в учебнике
 обновление фрагмента в учебнике 
 элементы новаторства на уроке 
 замена устаревших знаний новыми 

Только для учителей
 идеальные уроки 
 календарный план на год  
 методические рекомендации  
 программы
 обсуждения


Интегрированные уроки

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.