В ряду элементов литий натрий калий


Щелочные металлы.Литий. Натрий. Калий. | АЛХИМИК

                         История щелочных металлов

Важным химическим продуктом с глубокой древности являлась зола. Мылкий раствор, образующийся при кипячении золы с водой (щёлок), был первым моющим средством, созданным человеком. В Средние века люди научились выделять из золы соединения, которые и делали ее раствор мылким, — соду и поташ (карбонаты натрия и калия). Долгое время названия этих двух солей означали лишь разные виды золы: поташом или кали называли золу, остающуюся после сгорания древесины, соломы, камыша и папоротника (эта зола богата калийными солями), а содой или натроном – золу других травянистых растений, в которых преобладали соли натрия.

На Руси производство поташа существовало уже в XI в. Золу, образующуюся при сжигании соломы или древесины, обрабатывали водой, а полученный раствор после фильтрования выпаривали. Сухой остаток кроме карбоната калия содержал также и другие примеси в виде калийных солей.

В отличие от поташа, сода встречается в природе, например в водах натронных озёр в Египте. Природную соду древние египтяне использовали для бальзамирования, отбеливания холста, при изготовлении красящих веществ и при варке пищи. Плиний Старший писал, что в дельте Нила соду выделяли из речной воды. Сода, получаемая из растительной золы, также содержала большое количество других солей. Она поступала в продажу в виде крупных кусков, из-за примеси угля окрашенных в серый или черный цвет.

Получение соды в дельте Нила. Из книги Г.Агриколы «О горном деле и металлургии»

Химическое различие между содой и поташом окончательно установил в 1758 г. немецкий химик А. С. Маргграф. А в 1807 г. Г. Дэви провёл электролиз расплавов щелочей – гидроксида натрия и гидроксида калия, выделив металлические натрий и калий.

В XIX в. были открыты литий, цезий и рубидий. Так, в 1860 – 1861 г. немецкие ученые Р. В. Бунзен и Г. Р. Кирхгоф, изучая с помощью спектрального анализа природные алюмосиликаты, обнаружили в них два новых элемента. По цвету наиболее сильных линий спектра один из них назвали рубидием (от лат. rubidus – «темно – красный»), а другой – цезием (от лат. caesius – «небесно-голубой»).

                                    Щелочные металлы в природе

Вследствие очень легкой окисляемости щелочные металлы встречаются в природе исключительно в виде соединений. Натрий и калий принадлежат к распространенным элементам: содержание каждого из них в земной коре равно приблизительно 2%. Оба металла входят в состав различных минералов и горных пород силикатного типа. Хлорид натрия содержится в морской воде, а также образует мощные отложения каменной соли во многих местах земного шара. В верхних слоях этих отложений иногда содержатся довольно значительные количества калия, преимущественно в виде хлорида или двойных солей с натрием и магнием. Однако большие скопления солей калия, имеющие промышленное значение встречаются редко. Наиболее важными из них являются соликамские месторождения Пермского края, стассфуртские в Германии и эльзасские – во Франции. Залежи натриевой селитры находятся в Чили. В воде многих озер содержится сода. Наконец, огромные количества сульфата натрия находятся в заливе Кара-Богаз-Гол Каспийского моря, где эта соль и в зимние месяцы осаждается толстым слоем на дне.

Добыча соли

Среди соединений натрия важная роль принадлежит карбонату, или соде. Безводный средний карбонат натрия Na2CO3 называют кальцинированной содой, десятиводный кристаллогидрат Na2CO3∙10H2O – стиральной содой, а гидрокарбонат NaHCO3 – питьевой или пищевой содой.

Растворы среднего карбоната имеют сильнощелочную реакцию среды, их используют при стирке белья и при обработке шерсти. Кроме того, кальцинированная сода находит широкое применение в производстве мыла, стекла, сульфита натрия, органических красителей. Растворы гидрокарбоната имеют слабощелочную реакцию среды, поэтому питьевую соду используют в медицине, а также при приготовлении пищи.

Значительно меньше, чем натрий и калий, распространены литий, рубидий и цезий. Чаще других встречается литий, но содержащие его минералы редко образуют большие скопления. Рубидий и цезий содержатся в небольших количествах в некоторых литиевых минералах.

Все известные изотопы франция радиоактивны и быстро распадаются (период полураспада изотопа 223Fr составляет 21,8 мин.). Первым был открыт изотоп 223Fr французской исследовательницей М.Пере в 1939 г.В честь своей родины она назвала его францием. Он образуется при распаде актиния и в ничтожном количестве встречается в природе. В настоящее время небольшие количества франция получают искусственно.

                        Общие химические свойства щелочных металлов

Во внешнем электронном слое атомы щелочных металлов имеют по одному электрону. Во втором внешнем электронном слое у атома лития содержатся два электрона, а у атомов остальных щелочных металлов – по восемь электронов. Имея во внешнем электронном слое только по одному электрону, находящемуся на сравнительно большом удалении от ядра, атомы этих элементов довольно легко отдают этот электрон. Легкость отдачи внешних электронов характеризует рассматриваемые элементы как наиболее типичные представители металлов: металлические свойства выражены у щелочных металлов особенно резко.

  1. Взаимодействие щелочных металлов с неметаллами

а) взаимодействие с кислородом

Обратите внимание, что только литий окисляется кислородом до нормального оксида:

4Li + O2 = 2Li2O

Основным продуктом окисления натрия является пероксид:

2Na + O2 = Na2O2

а калий, рубидий и цезий сгорают в кислороде с образованием супероксидов (надпероксидов):

K + O2 = KO2

б) взаимодействие с галогенами (продукты взаимодействия галогениды):

2Na + Cl2 = 2NaCl

2K + Br2 = 2KBr

в) взаимодействие с серой и фосфором (продукты взаимодействия сульфиды и фосфиды):

2Na + S = Na2S        3K + P = K3P

2Li + S = Li2S

г) взаимодействие с водородом (продукты взаимодействия гидриды):

2K + H2 = 2KH

2Na+ H2 = 2NaH

Гидриды щелочных металлов разлагаются водой с образованием щелочи и свободного водорода:

NaH + H2O = NaOH + H2

KH + H2O = KOH + H2

д) взаимодействие с азотом и углеродом

Эти реакции наиболее характерны для лития, который с азотом взаимодействует даже при обычной температуре:

6Li + N2 = 2Li3N

2Li + 2C = Li2C2

  1. Взаимодействие щелочных металлов со сложными веществами

а) взаимодействие с водой

Возможность взаимодействия щелочных металлов с водой обусловлена тем, что они находятся в начале ряда напряжений металлов, т.е. обладают очень высокой восстановительной активностью и могут окисляться даже ионами водорода из воды.

Взаимодействие натрия с водой

В результате реакций образуются растворы щелочей и выделяется водород, который иногда самовоспламеняется:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

2K + 2H2O = 2KOH + H2

б) взаимодействие с разбавленными кислотами

2Na + 2HCl = 2NaCl + H2

Концентрированную серную кислоту щелочные металлы восстанавливают до сероводорода:

8Na + 5H2SO4 = 4Na2SO4 + H2S↑ + 4H2O

Соли щелочных металлов окрашивают пламя горелки в различные цвета:

Li+ — красно-коричневый

Na+ — желтый

K+ — фиолетовый

Rb+ — красный

Cs+ — фиолетовый

Это свойство используется для качественного анализа, т.е. для обнаружения этих катионов.

Цвет пламени ионов щелочных металлов
           Получение и применение щелочных металлов

В промышленности натрий получают электролизом расплава смеси хлоридов натрия и кальция (она плавится при более низкой температуре, чем чистый хлорид натрия). Интересно, что первым из расплава выделяется не кальций, а более активный натрий, так как ион Na+ в расплаве легче, чем Са2+, принимает электроны. Процесс проводят в стальных электролизёрах при 580 ̊ С. Образующийся жидкий натрий всплывает на поверхность расплава и собирается в специальный приёмник.

Схема электролиза для получения натрия

Ежегодно в мире производится около 200 тыс. тонн металлического натрия, который применяется на атомных электростанциях и в авиадвигателях в качестве теплоносителя, в металлургии – как восстановитель, в лабораторной практике – для абсолютирования (обезвоживания) растворителей.

Литий, как и натрий получают электролизом расплавов, а остальные щелочные металлы вытесняют из расплавленных солей металлическим натрием и кальцием. Например, натрий при 850 ̊ С легко вытесняет более активный калий из расплава его хлорида: KCl + Na → NaCl + K↑

Это объясняется тем, что калий (tкип = 762 ̊ С), более летучий, чем натрий (tкип = 883 ̊ С), испаряется, и в соответствии с принципом Ле-Шателье равновесие реакции смещается вправо. Аналогично из хлорида цезия можно получить цезий: Ca + 2CsCl = 2Cs↑ + CaCl2

                                                         Натрий (Natrium)
Натрий

Натрий  представляет собой серебристо-белый металл. Он настолько мягок, что легко режется ножом. Вследствие легкой окисляемости на воздухе его хранят под слоем керосина.

В организме человека натрий в виде его растворимых солей, содержится в основном во внеклеточных жидкостях – плазме крови, лимфе, пищеварительных соках. Осмотическое давление плазмы крови поддерживается на необходимом уровне прежде всего за счет хлорида натрия.

Значительная потеря ионов натрия (они выводятся из организма с мочой и потом) неблагоприятно сказываются на здоровье человека. Поэтому врачи рекомендуют людям есть больше соленого. Однако и избыточное содержание их в пище вызывает негативную реакцию организма, например повышение артериального давления.

                                   Едкие щелочи (NaOH и KOH)

Гидроксиды щелочных металлов называют едкими щелочами. Они представляют собой белые кристаллические вещества, устойчивые к нагреванию, хорошо растворимые в воде (за исключением LiOH), а также в спирте.

Гидроксид калия

Гидроксид натрия – его называют также едким натром или каустической содой (от греч. «каустикос» — «жгучий», «едкий») – впервые был обнаружен в соде в 1736 г. французским химиком Анри Луи Дюамелем Дю Монсо. Это вещество образуется при гидролизе соды: Na2CO3 + H2O ⇄ NaHCO3 + NaOH. В XVIII в. едкий натр получали, действуя на сульфат натрия оксидом свинца (II): Na2SO4 + PbO + H2O = PbSO4↓ + 2NaOH

Другим способом получения едкого натра служило взаимодействие соды с известью Ca(OH)2 (каустификация соды): Ca(OH)2 + Na2CO3 ⇄ CaCO3 + 2NaOH.

В наше время едкие щелочи получают электролизом растворов солей, например хлоридов. При этом наряду с щелочью образуются другие важные вещества – водород и хлор.

Гидроксиды натрия и калия применяют для очистки нефти и масел, в производстве бумаги, моющих средств, искусственных волокон. Благодаря способности активно поглощать влагу из воздуха (гигроскопичности) NaOH и KOH используются в лабораториях как осушители.

                                              Перекись натрия (Na2O2)
Пероксид натрия

Перекись(или пероксид) натрия образуется при сжигании натрия на воздухе или в кислороде. В заводских условиях перекись натрия готовят нагреванием расплавленного натрия в токе воздуха, освобожденного от СО2. Получающийся продукт имеет слабо-желтоватую окраску, обусловленную примесью соединения NaO2, называемого надперекисью натрия.

Перекись натрия – очень сильный окислитель. Многие органические вещества при соприкосновении с ней воспламеняются.

При осторожном растворении перекиси натрия в холодной воде получается раствор, содержащий гидроксид натрия и перекись водорода. Если нагревать полученный раствор, то вследствие разложения перекиси водорода из него выделяется кислород.

При действии на перекись натрия разбавленных кислот также получается перекись водорода, например: Na2O2 + H2SO4 = H2O2 + Na2SO4

Перекись натрия применяется для отбелки тканей, шерсти, шелка и т.п. Важное значение имеет реакция взаимодействия перекиси натрия с углекислым газом:

2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2

На этой реакции основано применение перекиси натрия для регенерации воздуха в изолированных помещениях.

                                 Оксид натрия (Na2O)

Он может быть получен при пропускании над натрием, нагретым не выше 180̊ С, умеренного количества кислорода или нагреванием перекиси натрия с металлическим натрием: Na2O2 + 2Na = 2Na2O

Оксид натрия бурно реагирует с водой с образованием гидроксида натрия и выделением большого количества теплоты:

Na2O + H2O = 2NaOH

                                                Калий (Kalium)
Калий

По внешнему виду, а также по физическим и химическим свойствам калий очень похож на натрий, но обладает еще большей активностью. Подобно натрию, он имеет серебристо- белый цвет, быстро окисляется на воздухе и бурно реагирует с водой с выделением водорода.

Соли калия очень сходны с солями натрия, но обычно выделяются из растворов без кристаллизационной воды.

Калий принадлежит к числу элементов, необходимых в значительном количестве для питания растений. Хотя в почве находится довольно много солей калия, но и уносится его с некоторыми культурными растениями также очень много. Особенно много калия уносят лен и табак.

Калий отлагается в растениях главным образом в стеблях, поэтому удобрение земли навозом, содержащим солому, отчасти пополняет убыль калия. Но так как стебли перечисленных выше растений используются для промышленных целей, то в конце концов большая часть калия уходит из почвы, и для пополнения его убыли необходимо вносить калийные удобрения.

Источником получения калийных удобрений служат естественные отложения калийных солей. В России такие отложения находятся в районе Соликамска. Пласты соли состоящие главным образом из минералов карналлита KCl∙MgCl2∙6H2O и сильвинита KCl∙NaCl, залегают на большой площади между верховьями Камы и предгорьями Урала.

Соликамская шахта по добыче соли

Как и натрий, калий содержится во всех тканях организма человека. Но, в отличие от натрия, калий в преобладающем количестве находится внутри клеток. Ион калия играет важную роль в некоторых физиологических и биохимических процессах. Определенная концентрация калия в крови необходима для нормальной работы сердца. В организм калий поступает главным образом с растительной пищей; суточная потребность человека в нем составляет 2-3 г.

                             Литий (Lithium)

В 1817 г. в природных силикатах ученик Й.Я.Берцелиуса шведский химик Август Арфведсон обнаружил новый элемент, который назвал литием (от греч. «литос» — «камень»). В 1818 г. Г.Дэви получил литий в свободном виде электролизом расплава гидроксида.

В свободном состоянии литий – серебристо-белый металл, мягкий, хотя и жёстче остальных щелочных металлов, а также не такой легкоплавкий (tпл = 181̊ С). Литий настолько лёгок, что не тонет даже в керосине.

Литий

По сравнению с другими щелочными металлами литий обладает рядом особенностей. Так, при сгорании на воздухе он дает оксид Li2O, напрямую взаимодействует с азотом, образуя нитрид Li3N, и с углеродом, образуя карбид Li2C2. Некоторые соли лития (карбонат, фторид) малорастворимы в воде, а карбонат и гидроксид лития разлагаются при сильном нагреве с образованием оксида. Все эти свойства говорят о том, что химия лития близка химии магния.

Похожее

Что общего у элементов лития, натрия и калия?

Химия
Наука
  • Анатомия и физиология
  • Астрономия
  • Астрофизика
  • Биология
  • Химия
  • наука о планете Земля
  • Наука об окружающей среде
  • Органическая химия
  • Физика
Математика
  • Алгебра
  • Исчисление
.Литий

- Информация об элементе, свойства и использование

Расшифровка:

Химия в ее элементе: литий

(Promo)

Вы слушаете Химию в ее элементе, представленную вам журналом Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Крис Смит

Привет, на этой неделе элемент, который возглавляет первую группу и дает нам более легкие самолеты и бронированную обшивку.Он также поддерживает смазку при арктических температурах, приводит в действие кардиостимуляторы и лежит в основе водородной бомбы.

Matt Wilkinson

Литий редко встречается во Вселенной, хотя он был одним из трех элементов, наряду с водородом и гелием, которые были созданы в результате Большого взрыва. Элемент был открыт на Земле в 1817 году Йоханом Августом Арфведсоном (1792-1841) в Стокгольме, когда он исследовал петалит, один из первых обнаруженных минералов лития. (Было замечено, что при окроплении огня возникает интенсивное малиновое пламя.Он пришел к выводу, что петалит содержит неизвестный металл, который он назвал литием от греческого слова, обозначающего камень, lithos , хотя на самом деле он никогда его не производил. Он рассудил, что это новый щелочной металл, который легче натрия. Однако, в отличие от натрия, который Хамфри Дэви выделил в 1807 году электролизом гидроксида натрия, Арфведсон не смог получить литий тем же методом. Образец металлического лития был окончательно извлечен в 1855 году, а затем путем электролиза расплавленного хлорида лития.

Как только было объявлено об открытии лития, другие вскоре обнаружили, что он присутствует во всевозможных вещах, таких как виноград, водоросли, табак, овощи, молоко и кровь.

Другой литиевой рудой является сподумен, который, как и петалит, представляет собой силикат лития и алюминия, и в Южной Дакоте есть большое месторождение этой руды. Мировое производство соединений лития составляет около 40 000 тонн в год, а запасы оцениваются примерно в 7 миллионов тонн. Сообщается, что промышленное производство самого металла составляет около 7500 тонн в год, и его получают путем электролиза расплавленного хлорида лития и хлорида калия в стальных ячейках при температурах 450 o C.

Литий умеренно токсичен, что было обнаружено в 1940-х годах, когда пациентам давали хлорид лития в качестве заменителя соли. Однако в малых дозах его назначают для лечения маниакальной депрессии (теперь называемого биполярным расстройством). Его успокаивающее действие на мозг было впервые замечено в 1949 году австралийским врачом Джоном Кейдом из Департамента психической гигиены штата Виктория. Он вводил морским свинкам 0,5% раствор карбоната лития, и, к его удивлению, эти обычно очень нервные животные стали послушными и действительно были настолько спокойными, что сидели в одном и том же положении в течение нескольких часов.Затем Кейд сделал инъекцию того же раствора своему психически неуравновешенному пациенту. Мужчина так хорошо отреагировал, что через несколько дней его перевели в обычную больничную палату, и вскоре он вернулся на работу. Другие пациенты отреагировали аналогичным образом, и сейчас во всем мире для лечения этого психического состояния используют литиевую терапию. Как это работает, до сих пор доподлинно неизвестно, но похоже, что он предотвращает перепроизводство химического посредника в мозгу.

Литий используется в коммерческих целях по-разному.Оксид лития идет в стекло и стеклокерамику. Металлический литий переходит в сплавы с магнием и алюминием, и он улучшает их прочность, делая их легче. Магниево-литиевый сплав используется в защитной броне, а алюминий-литий снижает вес самолета, тем самым экономя топливо. Стеарат лития, получаемый в результате реакции стеариновой кислоты с гидроксидом лития, является универсальной высокотемпературной смазкой, и большинство смазок содержат ее. Он будет хорошо работать даже при температурах до -60 o C и использовался для транспортных средств в Антарктике.

Литиевые батареи, которые работают от 3 В и более, используются в устройствах, где компактность и легкость имеют решающее значение. Они имплантируются для подачи электроэнергии на кардиостимуляторы. Они работают с литием в качестве анода, йодом в качестве твердого электролита и оксидом марганца в качестве катода - и их срок службы составляет десять лет. Эта долговечность была продлена на литиевые батареи более распространенного типа на 1,5 В (в которых катодом является дисульфид железа), которые используются в повседневных гаджетах, таких как часы, и теперь литий начинает использоваться для перезаряжаемых батарей

Литий - это мягкий серебристо-белый металл, который возглавляет группу 1, группу щелочных металлов, Периодической таблицы элементов.Активно реагирует с водой. Хранить это проблема. Его нельзя держать под маслом, как натрий, потому что он менее плотный и плавает. Таким образом, он хранится, будучи покрытым вазелином. Несколько удивительно, что он не реагирует с кислородом, если не нагревается до 100 o C, но он будет реагировать с азотом из атмосферы с образованием красно-коричневого соединения нитрида лития, Li 3 N.

Водород водородных бомб равен фактически составной гидрид лития, в котором литий является изотопом лития-6, а водород - изотопом водорода-2 (дейтерий).Это соединение способно высвобождать огромное количество энергии из нейтронов, выпущенных атомной бомбой в ее ядре. Они поглощаются ядрами лития-6, который немедленно распадается с образованием гелия и водорода-3, которые затем переходят в другие элементы, и при этом бомба взрывается с силой в миллионы тонн тротила.

Крис Смит

Мэтт Уилкинсон о необычайных достоинствах элемента номер 3, лития. В следующий раз к одному из более редких химических веществ во Вселенной, каким бы ужасно токсичным оно ни было, без него мы были бы пресловутой частицей, а не ядром.

Ричард Ван Норден

Джеймс Чедвик в 1932 году открыл нейтрон, бомбардируя образец бериллия альфа-лучами, исходящими из радия. Он заметил, что бериллий испускает субатомную частицу нового типа, которая имеет массу, но не имеет заряда, нейтрон и комбинация радия и бериллия по-прежнему используются для получения нейтронов в исследовательских целях, хотя миллион альфа-частиц может произвести только 30 нейтронов.

Крис Смит

Итак, это говорит о том, что иногда многое может пройти лишь незначительно.Ричард Ван Норден будет здесь с историей о бериллии на следующей неделе в «Химии в его элементе». Надеюсь, вы присоединитесь к нам. Я Крис Смит, спасибо за внимание и до свидания.

(промо)

(конец промо)

.

Глава 10. Литий, натрий, калий, рубидий и цезий

Периодическая таблица вопросов

Вопросы о таблице Менделеева 1. Элементы, характеризуемые как неметаллы, расположены в таблице Менделеева в (1) крайнем левом углу; (2) низ; (3) центр; (4) вверху справа.2. Элемент, который является жидкостью на STP, равен

Дополнительная информация

SCPS Chemistry Worksheet Периодичность A. Периодическая таблица 1. Какие металлы? Обведите свои ответы: C, Na, F, Cs, Ba, Ni

SCPS Chemistry Worksheet Периодичность A. Периодическая таблица 1. Какие металлы? Обведите свои ответы: C, Na, F, Cs, Ba, Ni. Какой металл в приведенном выше списке имеет наиболее металлический характер? Объясни.Цезий как

Дополнительная информация

ГЛАВА 6 Химическая связь

ГЛАВА 6 Химическая связь РАЗДЕЛ 1 Введение в химическую связь ЦЕЛИ 1. Дайте определение химической связи. 2. Объясните, почему большинство атомов образуют химические связи. 3. Опишите ионную и ковалентную связь. 4. Объясните

. Дополнительная информация

Глава 4 Химические реакции

Глава 4 Химические реакции I) Ионы в водном растворе. Многие реакции протекают в воде, образуют ионы в растворе водный раствор = растворенное вещество + растворенное вещество растворителя: вещество растворяется и присутствует в меньшем количестве

Дополнительная информация

нейтроны присутствуют?

Рабочий лист AP Chem Summer Assignment №1 Атомная структура 1.а) Для иона 39 K + укажите, сколько электронов, сколько протонов и сколько 19 нейтронов присутствует? б) Какая из этих частиц имеет наименьшее

Дополнительная информация

ОБЗОР ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ

Ответьте на следующие вопросы. ОБЗОР ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ 1. Какие три вида связей могут образовываться между атомами? Три типа облигаций: ковалентные, ионные и металлические. Название Дата Блок 2.

Дополнительная информация

6 Реакции в водных растворах

6 Реакции в водных растворах. Вода - самая распространенная среда, в которой естественным образом протекают химические реакции.В этом нетрудно убедиться: 70% массы нашего тела составляет вода, а около 70% поверхности -

. Дополнительная информация

Кислоты и основания Бренстеда-Лоури

Кислоты и основания Бренстеда-Лоури 1 Согласно Бренстеду и Лоури, кислотно-основная реакция определяется с точки зрения переноса протона. Согласно этому определению реакция Cl в воде следующая: Cl (водн.) + Cl (водн.) +

Дополнительная информация

Химический блок оценки AS 1

Центр № 71 Номер кандидата ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ (AS) Общий аттестат об образовании Январь 2011 г. Группа оценки химии AS 1, оценивающая основные понятия физической и неорганической химии [AC111]

Дополнительная информация

Молярность ионов в растворе.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Молярность ионов в растворе. Часто необходимо рассчитать не только концентрацию (в молярности) соединения в водном растворе, но также и концентрацию каждого иона в водном растворе.

Дополнительная информация

Выпускной экзамен по химии 151

Химия 151 Название финального экзамена: SSN: Правила и рекомендации для экзаменов Покажите свою работу. Ответ не будет засчитан, если ваша работа не будет показана. Обозначьте свой ответ квадратом или кружком. Все документы должны быть

Дополнительная информация

Банк вопросов Электролиз

Банк вопросов Электролиз 1.(а) Что вы понимаете под термином (i) электролиты (ii) неэлектролиты? (b) Составьте электролиты и неэлектролиты из следующих веществ (i) сахарный раствор

Дополнительная информация

ХИМИЯ II ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ЭКЗАМЕН

Название Период ХИМИЯ II ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ЭКЗАМЕН Заключительный экзамен: примерно 75 вопросов с несколькими вариантами ответов. Раздел 12: Стехиометрия. Разделы 5 и 6: Электронные конфигурации и периодические свойства. Разделы 7 и 8: Связь. Раздел 14: Газ

. Дополнительная информация

НАПИСАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ФОРМУЛЫ

НАПИСАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ФОРМУЛЫ Для ионных соединений должна быть разработана химическая формула.У вас больше не будет списка ионов на экзамене (как на GCSE). Вместо этого вы должны выучить одни и отработать другие.

Дополнительная информация

ГЛАВА 10: МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СИЛЫ: УНИКАЛЬНОСТЬ ВОДЫ Проблемы: 10.2, 10.6, 10.15-10.33, 10.35-10.40, 10.56-10.60, 10.101-10.

ГЛАВА 10: МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СИЛЫ: УНИКАЛЬНОСТЬ ВОДЫ Проблемы: 10.2, 10.6,10.15-10.33, 10.35-10.40, 10.56-10.60, 10.101-10.102 10.1 ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ ИОНАМИ Ион-ионные взаимодействия и энергией решетки

Дополнительная информация

Написание правильного механизма

Глава 2 1) Уравновешивающие уравнения, написание правильного механизма 2) Использование стрелок для отображения движения электронов 3) Механизмы в кислых и основных средах 4) Богатые электронами виды: нуклеофил или основание? 5) Тримолекулярный

Дополнительная информация

Вопросы по диагностике химии

Вопросы по диагностике химии Ответьте на эти 40 вопросов с несколькими вариантами ответов, а затем проверьте свои ответы, расположенные в конце этого документа.Если вы правильно ответили менее чем на 25 вопросов, вам необходимо

Дополнительная информация

Проблемы практики склеивания

НАЗВАНИЕ 1. По сравнению с H 2 S, H 2 O имеет более высокое значение 8. Учитывая электронно-точечную диаграмму Льюиса: точка кипения, поскольку H 2 O содержит более сильные металлические связи, ковалентные связи, ионные связи, водородные связи 2. Которая

Дополнительная информация

Необходимые материалы для чтения.

JF Chemistry 1101 2014-2015 Введение в физическую химию: кислотное основание и равновесие растворов. Школа химии профессора Майка Лайонса [email protected] Необходимые материалы для чтения. Коц, Трейхель и

Дополнительная информация

ГЛАВА 12: ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

ГЛАВА 12: ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ Вопросы для активного обучения: 3-9, 11-19, 21-22 Задачи в конце главы: 1-36, 41-59, 60 (a, b), 61 (b, d), 62 (а, б), 64-77, 79-89, 92-101, 106-109, 112, 115-119 Американский химик

Дополнительная информация

ch9 и 10 практический тест

1.Какая из следующих ковалентных связей является наиболее полярной (самый высокий процент ионного характера)? A. Al I B. Si I C. Al Cl D. Si Cl E. Si P 2. Что такое гибридизация центрального атома в ClO 3? A. sp

Дополнительная информация

(б) Образование хлорида кальция:

Глава 2: Химические соединения и связи Раздел 2.1: Ионные соединения, страницы 22 23 1. Ионное соединение объединяет металл и неметалл, соединенные ионной связью.2. Электростатическая сила удерживает

Дополнительная информация

Рабочий лист химии после зачисления

Название: Рабочий лист химии после зачисления Цель этого рабочего листа - помочь вам обобщить некоторые фундаментальные концепции, которые вы изучали на GCSE, и представить некоторые из концепций, которые будут частью

. Дополнительная информация

ТЕНДЕНЦИИ В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЕ

Благородные газы Период алогены Щелочноземельные металлы Щелочные металлы ТЕНДЕНЦИИ В ТАБЛИЦЕ TE PERIDI Обычный заряд +1 + + 3-3 - -1 Число валентностей e - s 1 3 4 5 6 7 Электронно-точечная диаграмма X X X X X X X X X 8 Группа 1

Дополнительная информация

Ионное и металлическое соединение

ИОННАЯ И МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ СВЯЗЬ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ 71 Ионы Студентам, использующим выпуск Foundation, задайте задачи 1, 3, 5, 7, 12, 14, 15, 18 20 Основное понимание Ионы образуются, когда атомы получают или теряют

Дополнительная информация

ЦИНК, КАДМИЙ И РТУТЬ

Kapitel 22 Теперь, когда мы прошли через элементы основной группы, мы достигли той части периодической системы, где мы смотрим на некоторые элементы переходного металла, или также называемые элементами d-блока.Они расположены

Дополнительная информация

19.2 Химические формулы

В предыдущем разделе вы узнали, как и почему атомы образуют химические связи друг с другом. Вы также знаете, что атомы соединяются в определенных соотношениях с другими атомами. Эти соотношения определяют химическую формулу

Дополнительная информация

Ответ в стиле кандидата

Кандидатский стиль Ответить по химии A Блок F321 Атомы, связи и группы Отклик с высокими полосами Этот буклет вспомогательных материалов разработан вместе с OCR GCE Chemistry A Specimen Paper F321 для обучения

Дополнительная информация

Тип химических облигаций

Тип химической связи Ковалентная связь Полярная Ковалентная связь Ионная связь Водородная связь Металлическая связь Ван-дер-ваальсовы связи.Ковалентные связи Ковалентная связь: связь, в которой одна или несколько пар электронов являются общими

Дополнительная информация

Тема 8 Кислоты и основания 6 часов

Тема 8 Кислоты и основания 6 часов Ион гидроксония (h4O +) = более стабильная форма иона водорода (H +) H + + h3O h4O + 8.1 Теории кислот и оснований 2 часа 1. Кислота Аррениуса HX / M-OH - вещество, которое диссоциирует

Дополнительная информация

Химия 1050 Глава 13 Жидкости и твердые вещества 1.Упражнения: 25, 27, 33, 39, 41, 43, 51, 53, 57, 61, 63, 67, 69, 71 (а), 73, 75, 79

Chemistry 1050 Глава 13 ЖИДКОСТЬ И ТВЕРДЫЕ 1 Текст: Петруччи, Харвуд, Сельдь, 8-е издание Предложите задачи по тексту Вопросы для повторения: 1, 5! 11, 13! 17, 19! 23 Упражнения: 25, 27, 33, 39, 41, 43 , 51, 53, 57,

Дополнительная информация

Кислоты и основания: краткий обзор

Кислоты и: краткий обзор. Кислоты: кислый вкус и вызывают изменение цвета красителей.: вкус горький и мыльный. Аррениус: кислоты увеличивают [H], основания увеличивают [OH] в растворе. Аррениус: кислотно-щелочная соленая вода.

Дополнительная информация

АТОМЫ И ОБЛИГАЦИИ. Облигации

АТОМЫ И СВЯЗИ Атомы элементов - это простейшие единицы организации в мире природы. Атомы состоят из протонов (положительный заряд), нейтронов (нейтральный заряд) и электронов (отрицательный заряд).

Дополнительная информация

Молекулярные модели в биологии

Молекулярные модели в биологии Цели: После этой лабораторной работы студент сможет: 1) Понять свойства атомов, образующих связи.2) Понять, как и почему атомы образуют ионы. 3) Модель ковалентная,

Дополнительная информация .

Реакции элементов группы 1 с водой

РЕАКЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ГРУППЫ 1 С ВОДОЙ

 

На этой странице рассматриваются реакции элементов группы 1 - лития, натрия, калия, рубидия и цезия - с водой. Он использует эти реакции для изучения тенденции реактивности в Группе 1.

 

Факты

Общие

Все эти металлы бурно или даже взрывоопасно реагируют с холодной водой.В каждом случае раствор гидроксида металла получают вместе с газообразным водородом.

Это уравнение применимо к любому из этих металлов и воды - просто замените X на нужный символ.

В каждом из следующих описаний я предполагаю, что очень маленькая часть металла упала в воду в довольно большом контейнере.

 

Детали для отдельных металлов

Литий

Литий по плотности примерно вдвое меньше плотности воды, поэтому он плавает на поверхности, слегка шипит и выделяет водород.Он постепенно вступает в реакцию и исчезает, образуя бесцветный раствор гидроксида лития. В результате реакции выделяется тепло слишком медленно, а температура плавления лития слишком высока для его плавления (см. Натрий ниже).

Натрий

Натрий также плавает на поверхности, но выделяется достаточно тепла, чтобы расплавить натрий (натрий имеет более низкую температуру плавления, чем литий, и реакция дает тепло быстрее), и он плавится почти сразу, образуя маленький серебристый шар, который разбегается вокруг поверхность.Белый след гидроксида натрия виден в воде под натрием, но вскоре он растворяется, образуя бесцветный раствор гидроксида натрия.

Натрий движется, потому что его толкает водород, выделяющийся во время реакции. Если натрий застревает сбоку емкости, водород может загореться и загореться оранжевым пламенем. Этот цвет обусловлен загрязнением обычно синего водородного пламени соединениями натрия.

Калий

Калий ведет себя скорее как натрий, за исключением того, что реакция идет быстрее и выделяется достаточно тепла, чтобы осветить водород.На этот раз обычное водородное пламя загрязнено соединениями калия, поэтому оно окрашено в сиреневый (слегка голубовато-розовый) цвет.

Рубидий

Рубидий плотнее воды и поэтому тонет. Он реагирует бурно и сразу, все снова выплевывает из контейнера. Образуется раствор гидроксида рубидия и водород.

Цезий

Цезий взрывается при контакте с водой, вполне возможно, что контейнер разрушится.Гидроксид цезия и водород образуются

 

Краткое изложение динамики реактивности

Металлы группы 1 становятся более активными по отношению к воде по мере того, как вы спускаетесь по группе.

 

Объяснение тенденции реактивности

Анализ изменений энтальпии реакций

Общее изменение энтальпии

Вы можете подумать, что, поскольку реакции становятся более драматичными по мере продвижения вниз по группе, количество выделяемого тепла увеличивается по мере того, как вы переходите от лития к цезию.Не так!

В таблице приведены оценки изменения энтальпии для каждого из элементов, вступающих в реакцию:


Примечание: Это то же уравнение, что и раньше, но я разделил его на два, чтобы показать изменение энтальпии на моль реагирующего металла.


9000 R1000
изменение энтальпии (кДж / моль)
Li -222
Na -184
K -196
CS -203
 

Вы увидите, что в этих значениях вообще нет шаблона .Все они довольно похожи, и, что удивительно, литий - это металл, который выделяет больше всего тепла во время реакции!


Примечание: За исключением лития, мне не удалось подтвердить эти цифры. Для лития, натрия и калия они рассчитаны на основе информации, содержащейся в Книге данных передовой науки Наффилда (стр. 114 моего издания 1984 года). Ценность лития почти полностью совпадает со значением, которое я нашел во время поиска в Интернете.Значения для рубидия и цезия вычисляются косвенно на основании значений Li, Na и K и другой информации, которую вы найдете в следующей таблице на этой странице.


Копаться в изменениях энтальпии

Когда происходят эти реакции, разница между ними полностью заключается в том, что происходит с присутствующими атомами металла. В каждом случае вы начинаете с атомов металлов в твердом теле и заканчиваете ионами металлов в растворе.

В целом с металлом происходит следующее:

Вы можете рассчитать общее изменение энтальпии для этого процесса, используя закон Гесса и разбив его на несколько этапов, для которых нам известно изменение энтальпии.

Во-первых, вам нужно предоставить энергии распыления , чтобы получить газообразные атомы металла.

Затем ионизируйте металл путем подачи его первой энергии ионизации .

И, наконец, вы получите энтальпии гидратации , высвобождаемой при контакте газообразного иона с водой.


Примечание: Нет никаких предположений, что реакция действительно происходит по этому пути. Все, что мы делаем, - это изобретаем воображаемый маршрут от начальной до конечной точки реакции и используем закон Гесса, чтобы сказать, что общее изменение энтальпии будет точно таким же, как мы можем рассчитать, используя этот воображаемый маршрут.Если вы не знаете о законе Гесса, вы, вероятно, в любом случае вряд ли сможете понять всю эту часть страницы. Если вас не устраивают изменения энтальпии, вы можете изучить раздел «Энергетика» в Chemguide или мою книгу расчетов по химии.


Если мы поместим значения для всех этих шагов в таблицу, они будут выглядеть следующим образом (все значения в кДж / моль):


+187
в. энергия 1-й ИП гидр.энтальпия общая
Li +161 +519 -519 +161
Na +109 9 +494 К +90 +418 -322 +186
Rb +86 +402 -301 +187
376 -276 +179

Примечание: Помните, что это не общие изменения энтальпии для реакций, когда металл реагирует с водой.Они предназначены только для той части реакции, в которой участвует металл. С присутствующей водой также происходят изменения - она ​​превращается в газообразный водород и ионы гидроксида. Чтобы получить изменения общей энтальпии, вам также необходимо добавить эти значения.

Однако изменения из-за воды будут одинаковыми для каждой реакции - в каждом случае около -382 кДж / моль. Добавление этого к цифрам в этой таблице дает значения из предыдущей с точностью до кДж или двух. Значения рубидия и цезия будут точно совпадать, потому что именно так я рассчитал их в первой таблице.Остальные три в предыдущей таблице были рассчитаны на основе информации из другого источника.



Так почему же в этих значениях нет закономерности? Если вы посмотрите на различные фрагменты информации, вы обнаружите, что по мере того, как вы спускаетесь по группе, каждый из них уменьшается:

  • Энергия распыления - это мера прочности металлической связи в каждом элементе. Он уменьшается по мере того, как атом становится больше, а металлическая связь удлиняется.Делокализованные электроны находятся дальше от притяжения ядер в более крупных атомах.

  • Первая энергия ионизации падает, потому что удаляемый электрон удаляется от ядра. Дополнительные протоны в ядре экранируются дополнительными слоями электронов.

  • Энтальпия гидратации - это мера притяжения между ионами металлов и неподеленными парами на молекулах воды. По мере того, как ионы становятся больше, молекулы воды удаляются от притяжения ядра.Дополнительные протоны в ядре снова экранируются дополнительными слоями электронов.

Происходит то, что различные факторы падают с разной скоростью. Это разрушает любой общий шаблон.

Тем не менее, можно еще раз взглянуть на таблицу и найти шаблон, который является полезным.

 

Анализ энергии активации реакций

Давайте возьмем последнюю таблицу и просто рассмотрим термины ввода энергии - два процесса, в которых вы должны подавать энергию, чтобы они работали.Другими словами, мы пропустим член энтальпии гидратации и просто сложим два других.

33

Теперь вы можете видеть, что по мере того, как вы спускаетесь по Группе, происходит устойчивое падение.Когда вы переходите от лития к цезию, вам нужно вкладывать меньше энергии в реакцию, чтобы образовался положительный ион. Эта энергия будет восстановлена ​​позже (и намного больше!), Но должна быть подана изначально. Это будет связано с энергией активации реакции.

Чем ниже энергия активации, тем быстрее реакция.

Итак, хотя литий выделяет больше всего тепла во время реакции, он делает это относительно медленно - не весь он выделяется за один короткий резкий выброс.Цезий, с другой стороны, имеет значительно более низкую энергию активации, и поэтому, хотя он не выделяет столько тепла в целом, он делает это очень быстро - и вы получаете взрыв.

в. энергия 1-й IE всего
Li +161 +519 +680
Na +109 +494 90 +418 +508
Rb +86 +402 +488
Cs +79 +376


Примечание: Вы должны быть немного осторожны, говоря это! Вы, вероятно, не заметили, как я использую фразу «Это будет , связанное с энергией активации реакции». Переписывая его, я сделал ударение на словах «связанных с».

Реакция определенно не будет включать в себя именно те энергетические термины, о которых мы говорим. Металл не будет сначала превращаться в атомы в газообразные атомы, которые затем теряют электрон. Но в какой-то момент атомам придется оторваться от металлической структуры, и им придется потерять электроны.

Однако другие процессы высвобождения энергии могут происходить точно в то же время - например, если атом металла теряет электрон, что-то почти наверняка улавливает его одновременно.Электрон никогда не будет полностью свободным. Это приведет к уменьшению высоты реального энергетического барьера активации. Значения, которые мы вычислили путем сложения энергий атомизации и ионизации, очень велики с точки зрения энергии активации, и реакции были бы чрезвычайно медленными, если бы они были реальными.



Обобщая причину увеличения реактивности при спуске по группе

Реакции становятся легче, поскольку энергия, необходимая для образования положительных ионов, падает.Частично это связано с уменьшением энергии ионизации при переходе вниз по группе, а частично - с падением энергии атомизации, отражающим более слабые металлические связи при переходе от лития к цезию. Это приводит к снижению энергии активации и, следовательно, к более быстрой реакции.


Примечание: Если вы студент уровня A в Великобритании, вы почти наверняка обнаружите, что экзаменаторы будут ожидать, что вы объясните это только в терминах падения энергии ионизации по мере того, как вы спускаетесь по группе.Другими словами, они упрощают ситуацию, игнорируя вклад энергии атомизации. Придерживайтесь того, чего ожидают экзаменаторы - не усложняйте себе жизнь! Я стараюсь быть максимально строгим, потому что значительная часть моей аудитории работает в системах за пределами Великобритании или выше уровня A.


 
 

Куда бы вы сейчас хотели пойти?

В меню Группы 1.. .

В меню «Неорганическая химия». . .

В главное меню. . .

 

© Джим Кларк 2005 (изменено в феврале 2015 г.)

.

Смотрите также