Взаимодействие с кислотами

· С кислотами-неокислителями щелочные металлы реагируют со взрывом, металлы II группы спокойно. Исключение составляют металлы, на поверхности которых образуется нерастворимая солевая пленка: Li, Mg, Ca, Sr, Ba не реагируют с ортофосфорной кислотой, Li, Mg, Ca, Sr – с плавиковой, Sr, Ba – с серной.

· С кислотами-окислителями металлы I группы реагируют также излишне активно, а металлы II группы нормально, но способны максимально восстановить эти кислоты. В частности, разбавленную азотную они восстанавливают до катиона аммония, а концентрированную серную - до сероводорода.

Со щелочами в обычных условиях взаимодействия не происходит (если не считать, что попав в раствор щелочи, они прореагируют с водой).

С оксидами металлов могут реагировать как восстановители.

С оксидами неметаллов также реагируют как восстановители, но вследствие их высокой активности могут вступать во взаимодействие с образующимися неметаллами, например:

NO₂ + 7Li =2Li₂O + Li₃N SiO₂ +4 Mg = 2MgO + Mg₂Si

С растворами солей. Магний вытесняет из состава соли металлы, стоящие правее него в ряду напряжения. Остальные металлы в первую очередь будут взаимодействовать с водой, поэтому будут идти две последовательные реакции: 2Na +2H₂O = 2NaOH + H₂ CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂ +Na₂SO₄. Суммарная реакция: 2Na + 2H₂O + CuSO₄ = Na₂SO₄ + Cu(OH)₂ + H₂

Свойства соединений щелочных металлов

 

Оксиды реагируют с водой, давая щелочи (гидроксид магния нерастворим, к щелочам не относится). Реакции проходят достаточно бурно, в связи с чем издавна использующийся в промышленности для получения гидроксида оксид кальция носит тривиальное название негашеная известь, а гидроксид кальция – гашеная известь.

Гидроксиды – твердые,белые, растворимые в воде (кроме гидроксида магния) соединения. Являются типичными основаниями, сила которых возрастает при движении по группам сверху вниз. Им свойственны все реакции оснований. Они могут быть получены: а) растворением металлов в воде, б) растворением оксидов в воде, в) по обменным реакциям: Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ = CaCO₃ + 2NaOH (отсюда название – каустическая сода), г) электролизом растворов галогенидов (основной промышленный способ получения). При нагревании гидроксиды щелочных металлов (кроме лития) плавятся без разложения. Гидроксиды лития, магния и щелочноземельных металлов разлагаются на оксид и воду.

Соли. Большинство солей щелочных металлов растворимы. У лития нерастворимы карбонат, фторид и ортофосфат, у натрия – гексагидроксостибат, у металлов подгруппы калия – перхлораты и перманганаты. Среди солей щелочноземельных металлов значительное число нерастворимы. При движении по группе сверху вниз меняется растворимость сульфатов от растворимого сульфата магния до нерастворимого сульфата бария. Следует упомянуть, что нерастворимым карбонатам и сульфитам соответствуют растворимые гидрокарбонаты и гидросульфиты. Гидрокарбонат кальция может быть получен пропусканием углекислого газа через суспензию карбоната кальция. При этом наблюдается растворение осадка. У карбоната бария растворимость существенно ниже, поэтому его не удается растворить подобным образом. Ведь получающаяся из углекислого газа и воды угольная кислота слабая, и концентрация катионов водорода в растворе недостаточная. Используя соляную кислоту, можно получить как гидрокарбонат бария, так и хлорид бария с выделением углекислого газа.

Карбонаты, сульфаты, сульфиты, галогениды, фосфаты, хроматы щелочных металлов (кроме лития) плавятся без разложения. Кислые соли разлагаются по уравнению: 2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + H₂O + CO₂. Нитраты: 2KNO₃ = 2KNO₂ + O₂ .

Галогениды и фосфаты щелочноземельных металлов также плавятся без разложения, остальные соли разлагаются на соответствующие оксиды. В термическом поведении солей лития отражается диагональное сходство с магнием: Li₂CO₃ = Li₂O + CO₂ 4LiNO₃ = 2Li₂O + 4NO₂ + O₂.

С трехвалентными металлами щелочные металлы дают двойные сульфаты – квасцы, а с двухвалентными – шениты.

Качественные реакции на соединения s-металлов – окрашивание пламени: литий – алый цвет, натрий – желтый, калий – фиолетовый, рубидий – красный, цезий – голубой, кальций – кирпично-красный, стронций – карминово-красный, барий – желто-зеленый.

Получение металлов в промышленности

Щелочные металлы получают электролизом расплавов соответствующих хлоридов. Щелочноземельные металлы – алюмотермией их оксидов. Оксид магния является очень прочным соединением, поэтому алюмотермией восстановлен быть не может. Магний из-за его относительно небольшой температуры кипения (1100⁰С) получают по эндотермической реакции с нелетучими восстановителями, например, с кремнием, при высоких температурах. В вакууме он отгоняется из реакционной смеси при температуре 1200⁰С. Другим способом получения магния является электролиз расплава его хлорида.