Химические свойства щелочных металлов

Место щелочных металлов в Периодической системе химических элементов

Щелочные металлы относятся к s-элементам. На внешнем энергетическом уровне атомы щелочных металлов имеют 1 электрон, их электронная конфигурация ns1. Они легко отдают один электрон, проявляя степень окисления +1. Радиусы атомов возрастают при переходе от лития к францию, значения потенциала ионизации и относительной электроотрицательности уменьшаются. Все щелочные металлы в электрохимическом ряду напряжений располагаются в начале ряда и являются сильными восстановителями, эта способность возрастает с увеличением заряда ядра атома.

 

Распространенность в природе

В свободном состоянии щелочные металлы в природе не встречаются, наиболее распространенными являются натрий и калий.

Содержание натрия в земной коре 2,27 мас. %, калия – 1,84 мас. %. Натрий входит в состав поваренной (каменной) соли NaCl, мирабилита (глауберовой соли) Na2SO4 · 10H2O, сильвинита NaCl · KCl, содержится в морской воде.

Основными минералами калия являются: сильвин KCl, сильвинит NaCl · KCl, карналлит KCl · MgCl2 · 6H2O, ортоклаз (калиевый полевой шпат) K[AlSi3O8], входит в состав морской воды и растений.

Литий, рубидий и цезий относятся к числу редких и рассеянных элементов. Содержание лития в земной коре составляет 6,5·10-3 мас. %, рубидия – 1,5·10-2 мас. %, цезия – 3,7·10-4 мас. %. Литий образует собственные минералы – сподумен LiAlSi2O6, амблигонит LiAl(PO4)(OH, F), входит в состав различных силикатов и алюмосиликатов. Цезий входит в состав редких минералов поллуцита 4Cs2O · 4Al2O3 · 18SiO2 · 2H2O и авогадрита (K, Cs)[BF4], содержится в минералах калия. Рубидий собственных минералов не образует, в качестве примеси содержится в минералах калия – сильвините и карналлите.

 

Физические свойства щелочных металлов

Литий, натрий, калий, рубидий в свободном состоянии серебристо-белые металлы, цезий имеет золотисто-желтый цвет. Все металлы очень мягкие и пластичные. Наибольшей твердостью обладает литий, остальные металлы легко режутся ножом и могут быть раскатаны в фольгу.

В кристаллическом состоянии все они имеют объемоцентрированную кристаллическую решетку с металлическим типом химической связи, что обуславливает их высокую тепло- и электропроводность.

Все щелочные металлы имеют небольшую плотность, самый легкий металл – литий, его плотность составляет всего 0,53 г/см3.

Металлы имеют достаточно низкие температуры плавления и кипения, причем с увеличением порядкового номера элемента температура плавления металла понижается.

Все металлы очень активны, поэтому их хранят в запаянных ампулах, под слоем вазелинового масла или керосина.

Некоторые физические свойства щелочных металлов приведены в таблице.

Свойство Li Na K Rb Cs
Плотность, кг/м3
Температура плавления,°С
Температура кипения,°С

Химические свойства щелочных металлов

Все щелочные металлы чрезвычайно активны, во всех химических реакциях проявляют восстановительные свойства, отдают свой единственный валентный электрон, превращаясь в положительно заряженный катион:

Mе0 - Mе+

В качестве окислителей могут выступать простые вещества – неметаллы, оксиды, кислоты, соли, органические вещества.