В ПСХЭ Д. И. Менделеева первая группа называется щелочными металлами. Может возникнуть вопрос: почему в первом периоде находится водород H, хотя не является металлом?
Сейчас мы постараемся разобраться, что такое металл и какие свойства он проявляет, почему в ПСХЭ эти металлы расположены в пределах группы, когда каждый из них был открыт.
Металлы — вещества, имеющие кристаллическую решётку, возможность отдавать электроны; обладают такими свойствами, как ковкость, плавкость. Щелочные металлы имеют серебристо-белый цвет с характерным металлическим блеском. При нахождении на воздухе быстро тускнеют из-за образования оксидной плёнки. (MeO₂) Это очень мягкие металлы; чем больше период, тем меньше температура плавления. К ним относятся Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, а также потенциальный унуненний. Очень активны, имеют постоянную степень окисления (+1), при нагревании до высоких температур (t>500°C) могут образовывать гидриды — устойчивые соединения с ионной связью (NaH, KH, LiH и др.). Их оксиды являются основными. Образуют с кислородом также пероксиды (Na₂O₂, K₂O₂, Li₂O₂) и надпероксиды (NaO, KO, LiO).
Название "щелочные" ни приобрели благодаря своему образовывать с водой щёлочи, например:
2Li + 2H₂O = 2LiOH + H₂↑
2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑
Также с водой реагируют и их оксиды:
Li₂O + H₂O = 2LiOH
Rb₂O + H₂O = 2RbOH
Эти металлы имеют один электрон на внешнем энергетическом уровне. Общая электронная конфигурация внешнего энергетического уровня ns¹. Стремясь приблизиться к конфигурации инертного газа, они легко отдают электрон и образуют электронные пары. Связь между элементами-неметаллами и щелочными металлами ионная.
Водород
Водород не является металлом. Он является газом. Место в первом периоде он занял благодаря своим восстановительным свойствам. Водород имеет очень интересные свойства: у него переменная степень окисления: от +1 до -1. Именно водород +1 занимает место в первой группе. Он имеет один электрон на внешнем энергетическом уровне и способен восстанавливать металлы из оксидов, забирая у них кислород.
Литий
Литий был получен в 1817 году шведским химиком и минералогом Иоганном Арфведсоном из минерала петалита. Он, в отличие от других металлов этой группы, не такой активный. Благодаря этому свойству используется в литий-ионных аккумуляторах, что минимализирует риск взрыва при работе. Литий самый мягкий металл из первой группы. Имеет минимальные восстановительные свойства относительно других щелочных металлов. Литий приобретает конфигурацию гели, когда отдаёт свой электрон.
Натрий и калий
Натрий был получен английским химиком Хемфри Дэви электролизом расплава гидроксида натрия в 1807 году, в один месяц с калием. Этот металл самый распространённый в природе в виде солей. Очень активный, моментально окисляется на воздухе. Образует очень едкую щёлочь, разлагающую органику, как и калий. Натрий и калий имеют огромную значимость для живых существ, ведь с помощью них происходит взаимодействие между нейронами. Натрий и калий — металлы, очень похожие по химическим и физическим свойствам. Калий имеет радиоактивный изотоп K-40 с периодом полураспада 1,25*10⁹ лет. В результате бета-распада образуется кальций.
Рубидий
Рубидий — очень активный металл, образующий оксид на воздухе мгновенно. Способен к самовозгоранию, горит ярким сиренево-красным пламенем. Рубидий находит применение в производстве фотоэлементов, в лазерной технике, входит в состав некоторых специальных сплавов для ракетной техники. Рубидий очень активен, вытесняет большинство металлов из кислот, оснований. Он имеет очень низкую температуру плавления — 39.05°C.
Цезий
Цезий — самый активный металл, который можно купить частному лицу вне рамок лаборатории. Он имеет огромную цену в связи с трудностью получения и заключения в ампулу. Цезий самовоспламеняется при малейшем механическом воздействии или при взаимодействии с воздухом. Поэтому крайне не рекомендуется вскрывать ампулу. С водой цезий реагирует с многочисленными взрывами и грохотом, самовоспламеняясь и горя ярко-фиолетовым пламенем. Температура плавления цезия — 28.5°C, при застывании образует кристаллы причудливой формы. Щёлочь цезия CsOH имеет минимальную силу.
Франций и унуненний были получены в ничтожных количествах, что мешает изучить их свойства. Но предполагается, что это самые активные щелочные металлы.
Пишите вопросы и предложения на почту: ilavryonov@yandex.ru
----------
Не возбраняется использование в научно-исследовательских работах при указании источника, в просветительской деятельности, а также как основы для создания нового творческого продукта.
Копирование статьи запрещено.
© 2021, Лаврёнов Илья.
