ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Хімічні властивості лужних металів

Лабораторна робота 12

Тема: Хімічні властивості s-елементів І та ІІ груп періодичної системи Д.І. Менделєєва

Мета та основні завдання:

Ø удосконалити знання студентів із структури, критеріїв періодичності періодичної системи Д.І. Менделєєва, особливостей будови атомів металів;

Ø удосконалити знання студентів з фізичних та хімічних властивостей металів; способів утворення та застосування металів;

Ø удосконалити уміння студентів складати молекулярні рівняння хімічних реакцій, рівняння окисно-відновних реакцій; іонні рівняння;

Ø удосконалити уміння студентів в розв’язанні задач за формулами та рівняннями;

Ø формувати у студентів уміння працювати в складі малих груп;

Ø формувати уміння студентів давати визначення поняттям;

Ø розвивати комунікативні уміння студентів;

Ø розвивати системне мислення студентів;

Ø розвивати професійні навички студентів в роботі з хімічними реактивами та хімічним обладнанням.

Прикладні задачі: розглянути особливості будови атомів s-елементів І та ІІ груп ПС; фізичні та хімічні властивості простих і складних речовин, утворених s-елементами І та ІІ груп ПС; способи утворення даних речовин; їх застосування.

Ключові поняття:s-електрон, s-елемент, метали, фізичні властивості металів, хімічні властивості металів, способи утворення металів, застосування металів.

Теоретична частина

Хімічні елементи, на електронних оболонках яких заповнюється електронами s-підрівень зовнішнього енергетичного рівня, називаються s-елементами. S-елементи знаходяться в І та ІІ групах головних підгрупах періодичної системи. S-елементи, крім Гідрогену, утворюють прості речовини метали. Проаналізуйте зміну металічних властивостей елементів в групах і періодах. Як змінюються металеві властивості простих речовин та основні властивості складних речовин, утворених даними хімічними елементами?

Загальна характеристика s-елементів І групи

S-елементи І групи ПС називаються лужними елементами. Вони утворюють прості речовини – лужні метали, які при взаємодії з водою дають розчинні у воді основи - луги. До s-елементів І групи ПС відносяться Літій Li, Натрій Na, Калій K, Рубідій Rb, Цезій Cs, Францій Fr.

Атоми лужних металів на зовнішньому енергетичному рівні містять по одному s-електрону, який відносно легко відривається; при цьому атоми перетворюються в позитивно заряджені іони (катіони) з стійкою електронною оболонкою атома, відповідного інертному газу. Лужні метали є типовими металами і в сполуках проявляють тільки позитивний ступінь окиснення +1.

Таблиця 12.1 Деякі властивості атомів лужних металів

Елемент	Порядковий номер в ПС	Конфігурація зовнішнього та передзовнішнього енергетичних шарів	Радіус, нм	Енергія іонізації, кДж/моль	Відносна електронегативність (за Полінгом)
атома	іона
Lі Na K Rb Cs Fr		1s²2s¹ 2s²2p⁶3s¹ 3s²3p⁶4s¹ 4s²4p⁶5s¹ 5s²5p⁶ 6s¹ 6s²6p⁶ 7s¹	0,1586 0,1713 0,2162 0,2287 0,2518 0,2447	0,0189 0,0278 0,0592 0,0734 0,0921 -	-	0,9 0,8 0,8 0,7 0,7

Порівняйте властивості атомів та поясніть зміну властивостей простих речовин металів, які утворюють дані хімічні елементи.

Фізичні властивості лужних металів

Лужні метали – сріблясто-білого кольору, характеризуються незначною твердістю, малою густиною, низькими температурами плавлення та кипіння, високою електропровідністю. Всі лужні метали мають однотипні кристалічні гратки.

Лужні метали, а також їх сполуки зафарбовують полум’я в характерні кольори: літій – в малиновий, натрій – в жовтий, калій – в фіолетовий, рубідій – в бузковий, цезій – в фіолетово-синій.

Хімічні властивості лужних металів

Лужні метали належать до числа найбільш активних металів. Вони енергійно взаємодіють з киснем і навіть з азотом. На повітрі за звичайних умов літій швидко утворює темно-червону плівку суміші Li₃N з Li₂О. При згорянні на повітрі тільки літій утворює оксид Li₂О (з великою домішкою Li₃N), останні ж метали перетворюються в пероксиди складу: Nа₂О₂, К₂О₄, Rb₂О₄ і Cs₂О₄.

Лужні метали за звичайних умов дуже енергійно взаємодіють з водою за схемою:

2Ме + 2Н₂О = 2МеОН + Н₂↑.

При розтиранні лужних металів з сіркою утворються сульфіди Ме₂S. Іще легше лужні метали взаємодіють з бромом. В атмосфері фтору та хлору за наявності вологи вони спалахують. З йодом взаємодіють тільки при нагріванні.

Зберігання лужних металів і робота з ними вимагає додержання правил техніки безпеки. При зберіганні необхідно перепинити доступ повітря і вологи до металів з метою запобігання вибухів і пожеж. Тому лужні метали зберігають під шаром керосину в герметично закритому посуді. Неможна гасити спалахненні лужні метали водою, тому що вода енергійно реагує з ними (з вибухом). Залишки лужних металів на стінках посуду після роботи з ними також неможна усувати водою. Придатними розчинниками для них є органічні речовини, наприклад, етиловий спирт.

Відносну хімічну активність лужних металів можна проаналізувати за теплотами утворення їх сполук (в кДж/моль):

Лужний метал	Оксид	Гідроксид	Хлорид
Літій Натрій Калій Рубідій Цезій

Як змінюється хімічна активність від літію до цезію по відношенню до кисню, води, хлору? Чому літій відновлює інші лужні метали з їх оксидів:

2Li + К₂О = 2К + Li₂О?

Лужні метали при нагріванні взаємодіють з воднем з утворенням гідридів:

2Nа + Н₂ = 2NаН.

Гідриди лужних металів – кристалічні іонні сполуки. При пропусканні електричного струму через розчин гідриду лужного металу в рідкому амоніаку (або через розплав гідриду) на катоді виділяється лужний метал, а на аноді – водень. Отже, ступінь окиснення водню в гідридах -1, а лужного металу +1. Гідриди реагують з водою за рівнянням:

LiН + Н₂О = LiОН + Н₂↑.

Вони є сильними відновниками, наприклад, відновлюють карбон (ІV) оксид до вільного карбону:

СО₂ + 2NаН = С + 2NаОН.

В присутності сильних відновників (вугілля, сірка, йодиди) пероксиди лужних металів проявляють окислювальні властивості:

2NaI + Nа₂О₂ + 2H₂SO₄ = I₂ + 2Na₂SO₄ + 2H₂O,

а в присутності сильних окисників – відновлювальні властивості:

Cl₂ + Nа₂О₂ = 2NaCl + O₂.

Оксиди лужних металів утворюються із пероксидів при їх нагріванні з відповідним лужним металом:

Nа₂О₂ + 2Nа = 2Nа₂О.

При розчиненні лужних металів у воді утворюються луги. Гідроксиди лужних металів – їдкі, дуже гігроскопічні речовини. Вони повільно розчиняють скло, а також фарфор за реакцією:

SіО₂ + 2NаОН = Nа₂SіО₃ + H₂O.