Напоминаю, что щелочные металлы (литий, натрий, калий, рубидий, цезий) и щелочноземельные металлы (кальций, стронций, барий) — самые активные металлы!
Они получили такое название из-за способности реагировать с водой, образуя едкие, растворимые основания — щелочи.
Поэтому их невозможно найти в чистом виде в природе, они встречаются только в составе соединений!
В этой статье мы рассмотрим получение и химические свойства оксидов этих металлов.
Начнем с простого: вспомним, что такое оксиды!
Оксиды — это химические соединения, состоящие из двух элементов, где кислород всегда имеет степень окисления -2.
Поэтому наши оксиды имеют следующие формулы:
Li₂O — оксид лития,
Na₂O — оксид натрия,
К₂O — оксид калия,
Rb₂O — оксид рубидия,
Cs₂O — оксид цезия,
CaО — оксид кальция,
SrО — оксид стронция,
ВаО — оксид бария.
Способы получения.
1. Взаимодействие с кислородом.
Активные металлы быстро окисляются кислородом воздуха и могут даже самовоспламениться!
1. Из щелочных металлов только литий при горении образует оксид, где кислород имеет степень окисления -2:
- литий + кислород = оксид лития:
4Li + O₂ = 2Li₂O
Остальные щелочные металлы при прямом контакте с кислородом образуют пероксиды или супероксиды, например:
натрий при горении образует пероксид, где у кислорода степень окисления -1:
2Na + O₂ = Na₂O₂
калий, рубидий и цезий при горении дают надпероксиды или супероксиды, где у кислорода степень окисления -0,5:
K + O₂ = KO₂
2. Щелочноземельные металлы (Ca, Sr) при горении образуют соответствующие оксиды:
- кальций + кислород = оксид кальция:
2Са + O₂ = 2СаО
- стронций + кислород = оксид стронция:
2Sr + O₂ = 2SrО
Барий при горении образует пероксид, где у кислорода степень окисления -1:
Ва + O₂ = ВаO₂
2. Взаимодействие пероксидов с соответствующим металлом.
- пероксид натрия + натрий = оксид натрия:
Na₂O₂ + 2Na= 2Na₂O
- пероксид бария + барий = оксид бария:
ВaO₂ + Вa= 2ВaO
3. Разложение пероксидов при нагревании.
- пероксид натрия = оксид натрия + кислород:
2Na₂O₂ = 2Na₂O + O₂↑
- пероксид бария = оксид бария + кислород:
2ВaO₂ = 2ВaO + O₂↑
4. Разложение карбонатов при нагревании.
Оксиды щелочноземельных металлов также можно получить при прокаливании их солей карбонатов.
- карбонат кальция = оксид кальция + углекислый газ:
CaCO₃ = CaO + CO₂↑
- карбонат бария = оксид бария + углекислый газ:
ВaCO₃ = ВaO + CO₂↑
А вот карбонаты щелочных металлов при нагревании не разлагаются. Они только плавятся!
Исключение составляет только карбонат лития:
Li₂CO₃ = Li₂O + CO₂↑
Химические свойства.
Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов относятся к основным оксидам.
Поэтому они активно взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами, кислотами и водой.
1. Взаимодействие с водой с образованием растворимых оснований — щелочей.
- оксид натрия + вода = гидроксид натрия:
Na₂O + H₂O = 2NaOН
- оксид кальция + вода = гидроксид кальция:
СaO + H₂O = Сa(OH)₂
2. Взаимодействие с кислотными оксидами с образованием соответствующей соли.
- оксид калия + оксид фосфора (V) = фосфат калия:
3К₂O + Р₂О₅ = 2К₃РО₄
- оксид натрия + оксид углерода (IV) = карбонат натрия:
Na₂O + CO₂ = Na₂CO₃
- оксид бария + оксид серы (IV) = сульфит бария:
ВaO + SO₂ = ВaSO₃
- оксид кальция + оксид серы (VI) = сульфат кальция:
СaO + SO₃ = СaSO₄
Кислотный остаток в соли должен соответствовать кислоте, образующей данный кислотный оксид!
3. Взаимодействие с амфотерными оксидами с образованием соответствующей соли.
- оксид натрия + оксид алюминия = алюминат натрия:
Na₂O + Al₂O₃ = 2NaAlO₂
- оксид калия + оксид цинка = цинкат калия:
К₂O + ZnO = К₂ZnO₂
- оксид натрия + оксид бериллия = бериллат натрия:
Na₂O + BeO = Na₂ВеО₂
4. Взаимодействие с кислотами с образованием соответствующей соли и воды.
- оксид лития + азотная кислота = нитрат лития + вода:
Li₂O + 2HNO₃ = 2LiNO₃+ H₂O
- оксид натрия + соляная кислота = хлорид натрия + вода:
Na₂O + 2HCl = 2NaCl + H₂O
- оксид калия + бромоводородная кислота = бромид калия + вода:
К₂O + 2HВr = 2КВr + H₂O
- оксид бария + азотная кислота = нитрат бария + вода:
ВаO + 2HNO₃ = Ва(NO₃)₂ + H₂O
- оксид кальция + серная кислота = сульфат кальция + вода:
СаO + H₂SO₄ = СаSO₄ + H₂O
- оксид стронция + соляная кислота = хлорид стронция + вода:
SrО + 2HCl = SrCl₂ + H₂O
Обратите внимание, что все реакции с кислотами у данных оксидов не ОВР, протекают по обменному механизму!
5. Взаимодействие с кислыми солями с образованием средних солей и воды.
- оксид натрия + гидросульфат натрия = сульфат натрия + вода:
Na₂O + 2NaHSO₄ = 2Na₂SO₄ + H₂O
- оксид кальция + гидросульфат калия = сульфат кальция + сульфат калия + вода:
СаO + 2КHSO₄ = СаSO₄ + К₂SO₄ + H₂O
Внимание!
Основные оксиды не взаимодействуют со средними солями!
6. Взаимодействие с кислородом (кроме Li₂O).
Оксиды щелочных металлов реагируют с кислородом, кроме оксида лития:
Li₂O + О₂ ≠
Оксид натрия превращается в пероксид, а оксиды калия, рубидия и цезия — в надпероксиды.
- оксид натрия + кислород = пероксид натрия:
2Na₂O + O₂ = 2Na₂O₂
- оксид калия + кислород = надпероксид калия:
2К₂O + 3O₂ = 4КO₂
Оксиды щелочноземельных металлов также реагируют с кислородом с образованием соответствующих пероксидов.
- оксид бария + кислород = пероксид бария:
2ВаO + O₂ = 2ВаO₂
- оксид стронция + кислород = пероксид стронция:
2SrO + O₂ = 2SrO₂
7. Взаимодействие с водородом.
Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов не восстанавливаются водородом до металлов, но вступают с ним в реакцию, образуя гидриды и соответствующие щелочи:
Ме₂O + Н₂ ≠ Ме + H₂O
МеO + Н₂ ≠ Ме + H₂O
Ме₂O + Н₂ = МеН + МеОН, где Ме = Na, К, Rb, Cs
МеO + Н₂ = МеН₂ + Ме(ОН)₂, где Ме = Сa, Sr, Ва
Гидриды — это соединения водорода с активными металлами, где у водорода степень окисления равна -1.
- оксид калия + водород = гидрид калия + гидроксид калия:
К₂O + Н₂ = КН + КОН
- оксид натрия + водород = гидрид натрия + гидроксид натрия:
Na₂O + Н₂ = NaН + NaОН
- оксид кальция + водород = гидрид кальция + гидроксид кальция:
2СаO + 2Н₂ = СaН₂ + Сa(ОН)₂
Оксид лития — единственный из оксидов активных металлов, который не реагирует с водородом:
Li₂O + Н₂ ≠
8. Взаимодействие с углеродом.
Оксиды активных металлов при взаимодействии с углеродом образуют карбиды и угарный газ.
- оксид бария + углерод = карбид бария + угарный газ:
ВаО + 3С = ВаС₂ + СО
- оксид кальция + углерод = карбид кальция + угарный газ:
СаО + 3С = СаС₂ + СО
Учите химию и будьте внимательны!
Если моя статья была интересна для Вас, прошу ставить ❤
Подписывайтесь на мой канал ХИМИЯ без лишних слов, я рада каждому из Вас!
Обещаю, будет много полезной информации и, конечно же, море практики!