Сегодня разберем урок химии 11 — Щелочные металлы. Характеристика, свойства.   Соединения натрия, калия в природе, их применение. Калийные удобрения.

Щелочные металлы составляют главную подгруппу первой  группы периодической системы – литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций.

Общая характеристика. 1) Общая электронная конфигурация внешнего энергетического уровня – ns¹; 2) атомы щелочных металлов характеризуются низким значением энергии ионизации; 3) металлические свойства выражены у щелочных металлов особенно резко; 4) с возрастанием порядкового номера  увеличивается легкость отдачи валентных электронов и усиливаются металлические свойства. Все металлы серебристого цвета, кроме цезия (желтый). Относятся к легким металлам. Очень мягкие – режутся ножом. Все щелочные металлы сильные восстановители. Реакционная способность возрастает в ряду литий – цезий. Самым активным является цезий, т. к. у него самый низкий потенциалионизации. Щелочные металлы энергично реагируют с большинством неметаллов, разлагают воду, бурно реагируют с растворами кислот. Комплексообразование для щелочных металлов не характерно. В природе в свободном виде не встречаются ввиду их чрезвычайной активности. Литий существенно отличается от остальных элементов группы: он не имеет р-орбиталей. По ряду свойств он ближе к магнию, чем к щелочным металлам. Наиболее промышленно важные металлы – это калий и натрий. Основные способы получения – электролиз расплавов их солей в смеси с KCl, CaCl₂ (натрий) и NaCl (калий). Применяется также восстановление их оксидов, хлоридов, карбонатов алюминием, кремнием, кальцием, магнием при нагревании в вакууме:

6KCl + 4CaO + 2Al(Si) → 6K + 3CaCl₂ + CaO·Al₂O₃(CaO·SiO₂)

Химические свойства.  Реагируют со многими неметаллами:

4Li + O₂ → 2Li₂O;               2Na + O₂ → Na₂O₂

2K + Cl₂ → 2KCl;              2Na + S → Na₂S

3K + P → K₃P;                 2K + H₂ → 2KH

с водой:

2K + 2H₂O → 2KOH + H₂↑

с кислотами:

2Na + 2HCl → 2NaCl + H₂↑

со спиртами:

2C₂H₅OH + 2K → 2C₂H₅OK + H₂↑

Соединения натрия, калия в природе, их применение.

Находятся в природе только в виде соединений. Натрий — каменная соль NaCl, сильвинит NaCl ∙ KCl,  глауберова соль Na ₂SO ₄ ∙10H₂O, натриевая селитра NaNO₃, в морской воде.

Калий – сильвинит NaCl∙KCl,  карналлит KCl∙MgCl₂∙6H₂O, ортоклаз K₂O∙Al₂O₃∙6SiO₂

Калийные удобрения. Природные вещества и продукты их переработки- сильвинит, хлорид и сульфат калия, калийная селитра KNO₃, поташ K₂CO₃ в золе при сжигании растений.

Щелочные металлы и их соединения – важнейшие компоненты различных химических производств. Они используются в металлотермическом производстве различных металлов, таких как Ti, Zr, Nb, Ta. Соединения натрия и калия находят применение в мыловарении (Na₂CO₃), производстве стекла (Na₂CO₃, K₂CO₃, Na₂SO₄, Li₂O), используются для отбелки и дезинфекции (Na₂O₂), в качестве удобрений (KCl, KNO₃). Из поваренной соли получают многие важные химические соединения: Na₂CO₃, NaOH, Cl₂.

Калий улучшает водный режим растений, способствует обмену веществ и образованию углеводов, повышает морозо- и засухоустойчивость. Содержание калия выражается в пересчете на К₂О. Стандартным считается удобрение, содержащее 41,6% К₂О. Важнейшими калийными удобрениями являются хлорид и сульфат калия. Хлорид калия содержит 50-60% К₂О и его получают из минералов, используя его особую растворимость. Сульфат калия содержит 45-52% К₂О и получается следующим образом:

2KCl + 2MgSO₄ → K₂SO₄·MgSO₄ + MgCl₂

K₂SO₄·MgSO₄ + 2KCl → 2K₂SO₄ + MgCl₂

Это был урок химии 11 — Щелочные металлы. Характеристика, свойства.   Соединения натрия, калия в природе, их применение. Калийные удобрения.