Qələvi metal birləşmələrinin kimyəvi xassələri. Qələvi metalların siyahısı və xassələri
“Litium ən yüngül metaldır; onun xüsusi çəkisi 0,59-dur, bunun nəticəsində hətta neftin üzərində də üzür; təxminən 185°-də əriyir, lakin qırmızı-isti istilik altında uçuculaşmır. Rənginə görə natriuma bənzəyir və onun kimi sarı rəngə malikdir”.
D.I.Mendeleyev. Kimyanın əsasları.
1817-ci ildə 25 yaşlı isveçli kimyaçı Yohan Avqust Arfvedson (1792-1841) petalit mineralından yeni “indiyə qədər naməlum təbiətə malik yanar qələvi”ni (bu litium hidroksid idi) təcrid edəndə onun müəllimi, məşhur İsveç kimyaçısı Yens Yakob Berzelius (1779-1848) onu yunancadan lition adlandırmağı təklif etdi. litos - daş.
Bu qələvi, artıq məlum olan natrium və kalium qələvilərindən fərqli olaraq, ilk dəfə daşların "səltənətində" aşkar edilmişdir. 1818-ci ildə ingilis kimyaçısı Humphry Davy (1778-1829) litium adlandırdığı "lition"dan yeni bir metal əldə etdi. Eyni yunan kökü “litosfer”, “litoqrafiya” (daş qəlibdən iz) və s. sözlərindədir.
Litium bərk cisimlərin ən yüngülidir, sıxlığı cəmi 0,53 q/sm3 (suyun yarısının yarısı) təşkil edir. Litium litium xlorid əriməsinin elektrolizi ilə əldə edilir. Litium metalının nadir bir xüsusiyyəti, litium nitridi əmələ gətirmək üçün normal şəraitdə azotla reaksiya verməsidir.
Litium litium-ion batareyalarının istehsalında getdikcə daha çox istifadə olunur. Nəticədə, 2012-ci ildə qlobal litium istehsalı 37 min ton təşkil etdi - 2005-ci ildəkindən beş dəfə çox.
Litium birləşmələri şüşə və keramika sənayesində istifadə olunur. Litium hidroksid kosmik gəmilərin və sualtı qayıqların kabinlərində artıq karbon qazını uducudur. Litium karbonat psixiatriyada müəyyən xəstəlikləri müalicə etmək üçün istifadə olunur. Orta hesabla insanda 1 mq-dan az litium var.
natrium
“Metalik natriumun hazırlanması kimyada ən mühüm kəşflərdən biridir, ona görə ki, bununla sadə cisimlər anlayışı genişləndi və daha doğru oldu, həm də ona görə ki, natriumun kimyəvi xassələri digər quyularda zəif ifadə olunur. -məlum metallar.”
D.I.Mendeleyev. Kimyanın əsasları.
Rus adı "natrium" (İsveç və Alman dillərində də var) "natron" sözündən gəlir: qədim misirlilər mumiyalama prosesində istifadə olunan quru soda adlandırdılar. 18-ci əsrdə "natron" adı "mineral qələvi" - kaustik sodaya verildi. İndi soda əhəng kostik soda və kalsium oksidi (ingilis dilində soda əhəng) və ingilis dilində natrium (və bir çox başqa dillərdə - natrium) qarışığı adlanır. "Soda" sözü solyanka (sodanum) bitkisinin Latın adından gəlir. Bu sahil dəniz bitkisidir, külü qədim zamanlarda şüşə hazırlamaq üçün istifadə edilmişdir. Bu külün tərkibində soda adlanan natrium karbonat var. İndi soda, pəncərə şüşələri də daxil olmaqla, əksər şüşələrin istehsalı üçün yükün ən vacib komponentidir.
Halit natriumun əsas mineralıdır Natrium metalının necə göründüyünü ilk görən şəxs elektrolizdən istifadə edərək yeni metalı təcrid edən Q.Deyvi olmuşdur. O, həmçinin yeni elementin - natriumun adını təklif etdi.
Natrium çox aktiv bir metaldır, havada tez oksidləşir, oksigen və su buxarı ilə reaksiya məhsullarının qalın bir qabığı ilə örtülür. Tanınmış bir mühazirə təcrübəsi var: kiçik bir natrium parçası suya atılırsa, hidrogen buraxaraq onunla reaksiya verməyə başlayacaq. Reaksiya natriumu əridən çoxlu istilik buraxır və onun topu səth boyunca hərəkət edir. Su natriumu soyuyur və hidrogenin alovlanmasının qarşısını alır, lakin natrium parçası böyükdürsə, yanğın və hətta partlayış baş verə bilər.
Natrium metalı müxtəlif sintezlərdə azaldıcı və həmçinin susuz mayelər üçün quruducu kimi geniş istifadə olunur. Yüksək tutumlu natrium-kükürdlü akkumulyatorlarda mövcuddur. Natrium və kaliumun aşağı əriyən ərintisi, otaq temperaturunda maye, nüvə reaktorlarından artıq istilik enerjisini çıxaran bir soyuducu kimi çıxış edir. Natriumun iştirakı ilə alovun sarı rəngini hər kəs bilir: qaz ocağının alovunun içinə ən kiçik damcı duzlu şorba daxil olarsa, məhz belə rəng alır. Küçələri işıqlandıran enerjiyə qənaət edən boşalma lampalarında natrium buxarı sarı rəngdə yanır.
Əsrlər boyu duz yeməkləri qorumaq üçün yeganə vasitə idi. Süfrə duzu olmasaydı, uzun dəniz səyahətləri, dünya üzrə ekspedisiyalar və böyük coğrafi kəşflər mümkün olmazdı. Rusiyanın tarixi 1648-ci ildə başlayan və bütün ölkəyə yayılan Duz üsyanı adlanan möhtəşəm bir üsyanı bilir. Üsyanın səbəblərindən biri duz vergisinin artırılması idi.
Bir vaxtlar natrium ildə yüz minlərlə ton istehsal olunurdu: ondan benzinin oktan sayını artıran tetraetil qurğuşun istehsalında istifadə olunurdu. Bir çox ölkədə qurğuşunlu benzinə qoyulan qadağa natrium istehsalını azaldıb. Hazırda qlobal natrium istehsalı ildə təxminən 100 min ton təşkil edir.
Mineral halit (natrium xlorid) böyük qaya duzu yataqlarını əmələ gətirir. Təkcə Rusiyada onun ehtiyatları on milyardlarla ton təşkil edir. Halit adətən 8%-ə qədər digər duzları, əsasən maqnezium və kalsium ehtiva edir. Hər il 280 milyon tondan çox natrium xlorid istehsal olunur, bu, ən böyük miqyaslı istehsallardan biridir. Natrium nitrat bir vaxtlar Çilidə böyük miqdarda hasil edilmişdir, buna görə də onun adı - Çili selitrası.
Hal-hazırda bir çoxları məlum olan digər natrium duzları da istifadə olunur. Ən məşhurlarından biri natrium sulfatdır. Əgər bu duzun tərkibində su varsa, ona Qlauber duzu deyilir. Onun böyük miqdarı Xəzər dənizinin Qara-Boğaz-Göl körfəzində (Türkmənistan), eləcə də bəzi duzlu göllərdə suyun buxarlanması zamanı əmələ gəlir. Hal-hazırda natrium sulfat məhlulları günəş enerjisini saxlayan cihazlarda, şüşə, kağız və tekstil məmulatlarının istehsalında istilik akkumulyatoru kimi istifadə olunur.
Süfrə duzu Natrium həyati bir elementdir. Natrium ionları əsasən hüceyrədənkənar mayedə olur və əzələlərin daralma mexanizmində (natrium çatışmazlığı kramplara səbəb olur), su-duzun (natrium ionları orqanizmdə suyu saxlayır) və turşu-əsas balansının (daimi qanın saxlanmasında) iştirak edir. pH dəyəri). Hidroklor turşusu mədədə natrium xloriddən istehsal olunur, onsuz yeməyi həzm etmək mümkün deyil. Bir insanın bədənində natrium miqdarı təxminən 100 q-dır, natrium bədənə əsasən yemək duzu şəklində daxil olur, onun gündəlik dozası 30 q-dan çox olan bir doza həyat üçün təhlükəlidir.
kalium
Ərəb dilində əl-qili kül, eləcə də kalsinləşdirilmiş bir şey deməkdir. Bitki külündən alınan məhsulu, yəni kalium karbonat adlandırmağa başladılar. Günəbaxan külü 30%-dən çox kalium ehtiva edir. Ərəbcə məqalə olmadan rus dilində bu söz “kalium”a çevrildi. Rus və latınca (kalium) əlavə olaraq, bu termin bir çox Avropa dillərində qorunub saxlanılmışdır: alman, holland, danimarka, norveç, isveç (latın sonu -um), yunan (κάλιο), eləcə də bir sıra dillərdə Slavyan dilləri: Serb (kalium), Makedoniya (kalium), Sloven (kalij).
Kalium yer qabığının ən çox yayılmış elementlərindən biridir. Onun əsas mineralları silvin (kalium xlorid), silvinit (qarışıq kalium və natrium xlorid) və karnallitdir (qarışıq kalium və maqnezium xlorid). Silvin, eləcə də kalium nitrat (hind nitrat kimi tanınan kalium nitrat) kalium gübrələri kimi böyük miqdarda istifadə olunur. Azot və fosforla birlikdə kalium bitkilərin qidalanması üçün ən vacib üç elementdən biridir.
Silvin əsas kalium minerallarından biridir (silvinit və karnallitlə birlikdə). Elementin ingiliscə adı (kalium), kalium karbonatın (potas) rusca adı kimi, alman qrupunun dillərindən götürülmüşdür; ingilis, alman və holland dillərində ash ash, pot pot, yəni potaş “qabdan kül” deməkdir. Əvvəllər kalium karbonat küldən ekstraktın çənlərdə buxarlanması ilə alınırdı; sabun etmək üçün istifadə olunurdu. Kalium sabunu, natrium sabunundan fərqli olaraq, mayedir. Ərəbcə kül adından bir çox Avropa dillərində qələvi adı gəlir: ingiliscə. və qol. qələvi, alman Qələvi, fransız və italyan qələvi və s. Eyni kök “alkaloidlər”, yəni “qələvilər kimi” sözündə də mövcuddur).
Kalium Q. Davy tərəfindən kəşf edilən ilk element olmuşdur (o, həmçinin litium, barium, kalsium, stronsium, maqnezium və boru da ilk əldə etmişdir). Davy nəm bir kalium hidroksid parçasını elektrolizə məruz qoydu. Eyni zamanda, Davy'nin sözlərinə görə, səthində "civədən zahirən fərqlənməyən güclü metal parıltılı kiçik toplar meydana çıxdı. Onların bəziləri əmələ gəldikdən dərhal sonra partlayış və parlaq alov görünüşü ilə yanıb, digərləri isə yanmayıb, sadəcə olaraq qaralmış, səthi ağ plyonka ilə örtülmüşdür”. Kalium çox aktiv bir metaldır. Onun suya atılan kiçik bir parçası partlayır.
Kalium mühüm bioelementdir, insan orqanizmində natriumdan daha çox 160-250 q kalium var; Kalium ionları sinir impulslarının keçməsində iştirak edir. Meyvə və tərəvəzlərdə çoxlu kalium var.
Kalium hidroksid sabun hazırlamaq üçün istifadə olunur. Qələvi akkumulyatorlarda - dəmir-nikel, nikel-metal hidriddə elektrolit kimi xidmət edir. Əvvəllər kalium nitrat (kalium nitrat) qara barıt istehsal etmək üçün böyük miqdarda istifadə olunurdu; indi gübrə kimi istifadə olunur.
Təbii kaliumun tərkibində 1,26 milyard il yarımparçalanma dövrü ilə uzunömürlü 40K radionuklidin 0,0117%-i var. Bu, kalium-40-ın ulduzlarda nüvə reaksiyalarında sintez edildiyi andan dövrümüzə qədər "sağ qaldığını" izah edir. Ancaq Yer 4,5 milyard il əvvəl yaranandan bəri, onun çürüməsi səbəbindən planetdəki 40K tərkibi 12,5 dəfə azaldı! Çəkisi 70 kq olan insan orqanizmində təxminən 20 mq 40K və ya 31020 atom var ki, onlardan hər saniyədə 5000-dən çox atom parçalanır! Ola bilsin ki, belə “daxili” şüalanma (karbon-14-ün parçalanması ilə güclənir) canlı təbiətin təkamülü zamanı mutasiyaların səbəblərindən biri olub. Kalium metalının dünya istehsalı kiçikdir: ildə təxminən 200 ton.
Rubidium və sezium
Rubidium və sezium spektral analizdən istifadə edərək kəşf edilən ilk kimyəvi elementlərdir. Bu üsul alman alimləri və dostları - fizik Qustav Robert Kirchhoff (1824-1887) və Heidelberg Universitetində işləyən kimyaçı Robert Vilhelm Bunsen (1811-1899) tərəfindən hazırlanmışdır. Bu son dərəcə həssas üsuldan istifadə edərək, yeni bir şey tapmaq ümidi ilə qarşılarına çıxan bütün maddələri təhlil etdilər. Və 1860-cı illərin əvvəllərində. iki yeni element kəşf etdi. Bu, Heydelberqdən 30 km aralıda yerləşən Bad Dürkheim kurortunun mineral bulaqlarından suyun buxarlanması nəticəsində əldə edilən quru qalıq analiz edilərkən baş verib. Bu maddənin spektrində, artıq onlara məlum olan natrium, kalium və litium xətlərinə əlavə olaraq, Kirchhoff və Bunsen iki zəif mavi xətt gördülər. Onlar anladılar ki, bu xətlər suda çox az miqdarda olan naməlum kimyəvi elementə aiddir. Spektral xətlərin işığına görə yeni element
Tədqiqatlarını davam etdirən Kirchhoff və Bunsen Saksoniyadan onlara göndərilən alüminosilikat mineral lepidoda (litium slyuda) başqa bir element kəşf etdilər ki, onun spektrində tünd qırmızı xətlər diqqət çəkir. Rubidium adlanırdı: latdan. rubidus - qırmızı. Eyni element mineral suda aşkar edildi, kimyaçı Bunsen onu təcrid edə bildi. Qeyd etmək lazımdır ki, bir neçə qram rubidium duzu əldə etmək üçün 44 ton mineral su və 180 kq-dan çox lepidolit emal edilməli idi.
Sezium kristalları möhürlənmiş ampulada saxlanıla bilər. Necə ki, 19-cu əsrin sonlarında radium duzunun təcrid olunması üzrə daha az titanik işdə radioaktivlik Mari Küri üçün “kompas” rolunu oynadı, spektroskop Kirchhoff və Bunsen üçün də oxşar “kompas” idi.
Rubidium və sezium tipik qələvi metallardır. Bu, kimyaçı Bunsen rubidium duzunu azaldaraq bu elementi metal şəklində əldə etdikdə təsdiqləndi. Daha aktiv sezium təmiz formada yalnız 1881-ci ildə isveçli kimyaçı Karl Teodor Setterberq (1853-1941) tərəfindən ərinmiş sezium sianidinin elektrolizi yolu ilə əldə edilmişdir. Sezium ən əriyən metallardan biridir. Saf formada qızılı rəngə malikdir. Ancaq təmiz sezium əldə etmək asan deyil: havada o, dərhal alovlanır. Təmiz rubidium cəmi 39,3 °C-də əriyir, sezium - 10 dərəcə aşağıdır və çox isti yay günündə ampulalarda bu metalların nümunələri maye olur.
Rubidium metalının dünya istehsalı kiçikdir - ildə təxminən 3 ton. Rubidium-87 tibbdə istifadə olunur: onun atomları qan hüceyrələri tərəfindən udulur və xüsusi avadanlıqdan istifadə edərək sürətli elektronlar buraxmaqla qan damarlarında "darboğazları" görmək olar. Rubidium günəş batareyası elementlərində istifadə olunur.
Gustav Kirchhoff (solda) və Robert Bunsen bir spektroskopdan istifadə edərək rubidium kəşf etdilər. Onlar lepidolit spektrində tünd qırmızı xətləri aşkar edərək yeni elementə - rubidium adını verdilər. Orta yaşlı bir insanın bədənində təxminən 0,7 q rubidium və yalnız 0,04 mq sezium var.
Sezium atomlarında elektron keçidlər son dərəcə dəqiq “atom saatlarında” istifadə olunur. Bütün dünyada indi 70-dən çox belə dəqiq saat var - vaxt standartları: səhv 100 milyon ildə bir saniyədən azdır. Sezium saatları ilə təyin olunan zaman vahidi ikincidir.
Elektrik reaktiv mühərrikindən istifadə edərək raketi sürətləndirmək üçün sezium ionlarından istifadə etmək təklif edildi. Orada ionlar güclü elektrostatik sahədə sürətlənir və bir burun vasitəsilə atılır.
Aşağı təkanlı elektrik raket mühərrikləri uzun müddət işləməyə və uzun məsafələrə uçmağa qadirdir.
Fransa
Bu elementi (radioaktivliyinə görə) 1939-cu ildə Parisdəki Radium İnstitutunun əməkdaşı Marqarita Perey (1909-1975) kəşf etmiş və o, 1946-cı ildə vətəninin şərəfinə adlandırmışdır.
Fransium elementlərin dövri cədvəlində seziumun qonşusudur. D.İ.Mendeleyev o dövrdə hələ kəşf edilməmiş elementi ekasezium adlandırdı. Bu sonuncu və ən ağır qələvi metal öz qrupundakı bütün digər metallardan təəccüblü şəkildə fərqlənir. Birincisi, heç kim Fransanın ən kiçik parçasını belə görməyib və görməyəcək. İkincisi, fransiumun sıxlıq, ərimə nöqtəsi və qaynama nöqtəsi kimi fiziki xüsusiyyətləri yoxdur. Beləliklə, "ən ağır metal" termini yalnız onun atomlarına aid edilə bilər, sadə maddəyə deyil. Və bunun səbəbi, fransiumun süni şəkildə istehsal edilmiş, yüksək radioaktiv element olmasıdır, onun ən uzunömürlü izotopunun, 223 Fr, yalnız 22 dəqiqəlik yarı ömrü var. Və maddənin fiziki xassələrini öyrənmək üçün onun ən azı ən kiçik parça şəklində olması lazımdır. Lakin Fransa üçün bu mümkün deyil.
Marguerite Perey Fransa Elmlər Akademiyasına (1962-ci ildə) seçilən ilk qadındır. Fransium süni yolla əldə edilir. Və sintez etdikcə onun atomları tez parçalanır. Üstəlik, nə qədər çox atom toplanırsa, vahid vaxtda bir o qədər çox parçalanır. Bu o deməkdir ki, fransium atomlarının sayını sadəcə olaraq sabit saxlamaq üçün onları parçalanma sürətindən az olmayan sürətlə sintez etmək lazımdır. Dubnada uranın güclü proton şüası ilə şüalanması yolu ilə fransium sintez edildikdə, hər saniyə bu elementin təxminən bir milyon atomu əldə edilirdi. Bu sintez sürətində nümunənin parçalanma sürəti atomlarının sayı iki milyard olduqda onun əmələ gəlmə sürətinə bərabər olur. Bu, tamamilə əhəmiyyətsiz miqdarda maddədir, hətta mikroskopla da görünmür.
Bundan əlavə, bu atomlar bir metal parçasına yığılmır, ancaq uran hədəfinin səthində paylanır. Buna görə də təəccüblü deyil ki, bütün yer kürəsində hər an radioaktiv süxurlarda ayrı-ayrılıqda səpələnmiş iki-üç on qramdan çox fransium olmayacaq.
Qələvi metallara D.I. Dövri Cədvəlinin IA qrupunun metalları daxildir. Mendeleyev - litium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), sezium (Cs) və fransium (Fr). Qələvi metalların xarici enerji səviyyəsində bir valent elektron var. Qələvi metalların xarici enerji səviyyəsinin elektron konfiqurasiyası ns 1-dir. Onların birləşmələrində onlar tək oksidləşmə vəziyyətini +1 nümayiş etdirirlər. OVR-də onlar azaldıcı agentlərdir, yəni. elektrondan imtina edin.
Qələvi metalların fiziki xassələri
Bütün qələvi metallar yüngüldür (aşağı sıxlığa malikdir), çox yumşaqdır (Li istisna olmaqla, onlar asanlıqla bıçaqla kəsilir və folqa yuvarlana bilər), aşağı qaynama və ərimə nöqtələrinə malikdirlər (yükün artması ilə). qələvi metal atomunun nüvəsi, ərimə nöqtəsi azalır).
Sərbəst vəziyyətdə Li, Na, K və Rb gümüşü-ağ metallar, Cs qızılı-sarı metaldır.
Qələvi metallar yüksək kimyəvi reaktiv olduqları üçün kerosin və ya neft jeli təbəqəsi altında möhürlənmiş ampulalarda saxlanılır.
Qələvi metallar yüksək istilik və elektrik keçiriciliyinə malikdirlər, bu da metal bağın və bədən mərkəzli kristal şəbəkənin olması ilə əlaqədardır.
Qələvi metalların hazırlanması
Bütün qələvi metalları duzlarının əriməsinin elektrolizi ilə əldə etmək olar, lakin praktikada yalnız Li və Na bu şəkildə əldə edilir, bu da K, Rb, Cs-nin yüksək kimyəvi aktivliyi ilə əlaqələndirilir:
2LiCl = 2Li + Cl 2
2NaCl = 2Na + Cl2
İstənilən qələvi metalı azaldıcı maddələr kimi Ca, Mg və ya Si istifadə edərək müvafiq halidi (xlorid və ya bromid) azaltmaqla əldə etmək olar. Reaksiyalar qızdırılmaqla (600 – 900C) və vakuum altında aparılır. Qələvi metalları bu şəkildə ümumi formada əldə etmək üçün tənlik:
2MeCl + Ca = 2Me + CaCl 2,
Mən bir metal olduğum yer.
Onun oksidindən litium əldə etmək üçün məlum bir üsul var. Reaksiya 300°C-yə qədər qızdırılaraq və vakuum altında aparılır:
2Li 2 O + Si + 2CaO = 4Li + Ca 2 SiO 4
Kalium, ərimiş kalium hidroksid və maye natrium arasındakı reaksiya nəticəsində əldə edilə bilər. Reaksiya 440°C-ə qədər qızdırılmaqla həyata keçirilir:
KOH + Na = K + NaOH
Qələvi metalların kimyəvi xassələri
Bütün qələvi metallar hidroksidlər əmələ gətirən su ilə aktiv şəkildə qarşılıqlı təsir göstərir. Qələvi metalların yüksək kimyəvi aktivliyinə görə su ilə qarşılıqlı təsir reaksiyası partlayışla müşayiət oluna bilər. Litium su ilə ən sakit reaksiya verir. Ümumi reaksiya tənliyi belədir:
2Me + H2O = 2MeOH + H2
Mən bir metal olduğum yer.
Qələvi metallar atmosfer oksigeni ilə qarşılıqlı əlaqədə bir sıra müxtəlif birləşmələr - oksidlər (Li), peroksidlər (Na), superoksidlər (K, Rb, Cs):
4Li + O 2 = 2Li 2 O
2Na + O 2 = Na 2 O 2
Bütün qələvi metallar qızdırıldıqda qeyri-metallarla (halogenlər, azot, kükürd, fosfor, hidrogen və s.) reaksiya verir. Misal üçün:
2Na + Cl 2 = 2NaCl
6Li + N 2 = 2Li 3 N
2Li +2C = Li 2 C 2
2Na + H 2 = 2NaH
Qələvi metallar mürəkkəb maddələrlə (turşu məhlulları, ammonyak, duzlar) qarşılıqlı təsir göstərə bilir. Beləliklə, qələvi metallar ammonyak ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda amidlər əmələ gəlir:
2Li + 2NH 3 = 2LiNH 2 + H 2
Qələvi metalların duzlarla qarşılıqlı təsiri aşağıdakı prinsipə əsasən baş verir - onlar daha az aktiv metalları (metalların aktivlik seriyasına baxın) duzlarından sıxışdırırlar:
3Na + AlCl 3 = 3NaCl + Al
Qələvi metalların turşularla qarşılıqlı təsiri birmənalı deyil, çünki belə reaksiyalar baş verdikdə, metal əvvəlcə turşu məhlulunun suyu ilə reaksiya verəcək və bu qarşılıqlı təsir nəticəsində yaranan qələvi turşu ilə reaksiya verəcəkdir.
Qələvi metallar spirtlər, fenollar, karboksilik turşular kimi üzvi maddələrlə reaksiya verir:
2Na + 2C 2 H 5 OH = 2C 2 H 5 ONa + H 2
2K + 2C 6 H 5 OH = 2C 6 H 5 OK + H 2
2Na + 2CH 3 COOH = 2CH 3 COONa + H 2
Keyfiyyət reaksiyaları
Qələvi metallara keyfiyyət reaksiyası alovun onların kationları ilə rənglənməsidir: Li + alovu qırmızı, Na + sarı və K +, Rb +, Cs + bənövşəyi rəngə boyayır.
Problemin həlli nümunələri
NÜMUNƏ 1
| Məşq edin | Na→Na 2 O→NaOH→Na 2 SO 4 kimyəvi çevrilmələrini aparın |
| Həll | 4Na + O 2 →2Na 2 O Kimya. ch təşkil edən elementlər (qələvi elementlər). alt qrup 1 qrup dövri. elementlər sistemləri, eləcə də müvafiq sadə maddələr, metallar. Alüminium metallara litium Li (3 nömrəli), natrium Na (11), kalium K (19), rubidium Rb (37), ce... Fiziki ensiklopediya Qələvi metallar- QƏLƏVİ METALLAR, dövri cədvəlin birinci qrupunu təşkil edən birvalent metallar: litium, natrium, rubidium, SEZİUM və FRANSA. Bunlar havada tez oksidləşən və su ilə şiddətli reaksiya verən yumşaq gümüşü-ağ metallardır. Elmi-texniki ensiklopedik lüğət Qələvi metallar- QƏLƏVİ METALLAR: litium Li, natrium Na, kalium K, rubidium Rb, sezium Cs, fransium Fr. Yumşaq metallar, kəsilməsi asan (Li istisna olmaqla), Rb, Cs və Fr normal şəraitdə demək olar ki, pastaya bənzəyir; Li bütün metalların ən yüngülüdür, Na və K sudan daha yüngüldür. Kimyəvi cəhətdən çox... İllüstrasiyalı Ensiklopedik Lüğət Qələvi metallar- kimyəvi elementlər Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Qələvilərdən, qələvi metal hidroksidlərindən adı... Böyük ensiklopedik lüğət Qələvi metallar- dövri cədvəlin I qrupunun elementləri: litium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), sezium (Cs), fransium (Fr); çox yumşaq, çevik, əriyən və yüngül, adətən gümüşü-ağ rəngdədir; kimyəvi cəhətdən çox aktiv; şiddətlə reaksiya vermək... Əməyin mühafizəsi rus ensiklopediyası qələvi metallar- Qrup, o cümlədən. Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Mövzular: ümumi metallurgiya EN qələvi metallar ... Texniki Tərcüməçi Bələdçisi Qələvi metallar- IA ALT QRUP. QƏLVİ METALLARI LİTİUM, NATIUM, KALİUM, RUBIDIUM, SESİUM, FRANSA Qələvi metalların elektron quruluşu nüvə ilə nisbətən zəif birləşmiş xarici elektron qabığında bir elektronun olması ilə xarakterizə olunur. Hər birindən...... Collier ensiklopediyası Qələvi metallar- Qələvi metallar Qələvi metallar. Dövri cədvəlin birinci qrupunun metalları, yəni: litium, natrium, kalium, rubidium, sezium və fransium. Onlar ciddi qələvi hidroksidlər əmələ gətirirlər, buna görə də onların adı verilmişdir. (Mənbə: “Metallar və ərintilər. Kataloq.” Altında... ... Metallurgiya terminlərinin lüğəti Qələvi metallar Metallurgiya ensiklopedik lüğəti Qələvi metallar- kimyəvi elementlər Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Onların hidroksidləri ən güclü qələvilər olduğu üçün belə adlandırılmışlar. Kimyəvi cəhətdən qələvi metallar ən aktiv metallardır. Onların aktivliyi Li-dən Fr-a qədər artır. Metallurgiya lüğəti Kitablar
Qələvi metallar nədir? Bunlar birinci qrupun elementləri, D.I.Mendeleyevin elementlərin dövri sisteminin əsas alt qrupudur. Bunlara aşağıdakı metallar daxildir: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. Bu qrupa xas olan bir sıra xüsusiyyətlərə malikdirlər. XüsusiyyətlərBu metallar aşağı sıxlığa (litium, natrium, kalium sudan yüngüldür) və aşağı ərimə nöqtələrinə malikdir (litium üçün maksimum 180,6 °C). Yumşaqdırlar, bıçaqla kəsmək asandır və tez oksidləşirlər, buna görə də kimyəvi cəhətdən aşağı aktiv qazlar və ya mayelər (adətən kerosin) ilə doldurulmuş qablarda saxlanılır. Bu yarımqrupun bütün metalları gümüşü-ağ rəngə malikdir. D.I.Mendeleyevin elementlərin dövri cədvəlində qələvi metallar həmişə inert qazları izləyir. İnert və ya nəcib qazlar hər hansı kimyəvi reaksiyalara çox zəif daxil olurlar, onlar kimyəvi cəhətdən aktiv olmayan qazlardır və bu, onların elektron qabıqlarının tamamilə doldurulması ilə izah olunur. Qazlardan fərqli olaraq, qələvi metallar xarici enerji səviyyəsində bir qoşalaşmamış elektrona malikdirlər. Buna görə kimyəvi reaksiyalarda bu metallar elektron donor kimi çıxış edirlər. Onlar həmişə +1 oksidləşmə vəziyyətinə malikdirlər, kimyəvi cəhətdən çox aktivdirlər - turşularla (partlayışla) aktiv reaksiya verirlər, su ilə şiddətlə reaksiya verirlər, hidrogeni buraxırlar və qələvilər MeOH əmələ gətirirlər (burada Mən metaldır). Bu metalların aktivliyi Li-dən Fr-ə qədər artır.
Litium qələvi metallar qrupunun ilk elementidir. Atom kütləsi - 6,941, iki təbii izotopdan ibarətdir 6Li (7,5%) və 7Li (92,5%), o da məlumdur ki, daha iki izotop süni yolla əldə edilə bilər, lakin onların ömrü çox qısadır. Qələvi metal haqqında maraqlı bir fakt ondan ibarətdir ki, 7Li-nin dəyəri 6Li-nin qiymətindən bir neçə dəfə yüksəkdir, baxmayaraq ki, birincisi daha çox yayılmışdır. Bu elementin kəşf tarixi isveçli kimyaçı İ. A. Arfvedsonun adı ilə bağlıdır.
Kalium, natriumla birlikdə canlı orqanizmlərin hüceyrələrinin fəaliyyətində, onların membran potensialının qorunmasında mühüm rol oynayır. İnsan bədənində bu metalın təxminən 175 qramı var və bu ehtiyatı saxlamaq üçün onu gündə təxminən 4 qramla doldurmaq lazımdır. Təbiətdə tez-tez rast gəlinir, lakin yalnız birləşmələrin bir hissəsi kimi suda tərkibinə görə üçüncü yeri tutur. Torpaqda çatışmazlıq varsa, bu metal gübrələr şəklində təqdim olunur: kalium xlorid KCl, kalium sulfat K2SO4 və bitki külü. Bir çox insanlar kalium siyanid kimi bir maddəni bilirlər; lakin onun harada istifadə edildiyini çox adam bilmir. O, adi metalların galvanik gümüşü və zərlənməsi, filizlərdən bahalı metalların, yəni gümüş və qızılın çıxarılmasında istifadə olunur.
Sezium 1860-cı ildə Qara Meşənin müalicəvi mineral bulaqlarında aşkar edilmişdir. Atom kütləsi - 132.905. Bu metal aşağıdakı sənaye sahələrində istifadə olunur: avtomatlaşdırma və elektronika, radar və kino, həmçinin nüvə reaktorlarında və kosmik gəmilərdə. Bu, spektral analizdən istifadə edərək kəşf edilən ilk element idi.
FransaFransium qələvi metallar arasında ən qeyri-sabit və ən ağır elementdir, atom kütləsi 223 və yarımparçalanma müddəti 22 dəqiqədir. Bu xüsusiyyətlər onu ayırd etməyi çox çətinləşdirirdi. Bu, çox nadir metaldır, elm adamlarının fikrincə, yer qabığında cəmi 500 qram var, buna görə də fransium süni şəkildə yaradılmış nümunələrdə tədqiq edilmişdir.
natriumNatrium ən çox yayılmış qələvi metallardan biridir. Buna görə də müxtəlif sənaye sahələrində istifadə olunur. Məsələn, qiymətli metal filizləri natrium siyanid məhlulu ilə müalicə olunur. Nəticədə sinkin köməyi ilə saf qızıl və ya gümüşün ayrıldığı koordinasiya birləşmələri əldə edilir. Natrium müəyyən fiziki xassələrinə (ərimə və qaynama nöqtələri arasında böyük fərq) görə soyuducu kimi nüvə sualtı qayıqlarında da istifadə olunur. Təbiətdə natrium təmiz formada tapılmır - çox aktivdir, buna görə də - yalnız filizlərdə. Maraqlı fakt ondan ibarətdir ki, atmosferdə təxminən 80 km yüksəklikdə atom natrium təbəqəsi aşkar edilib. Bu, belə yüksəkliklərdə natriumun qarşılıqlı təsir göstərə biləcəyi heç bir elementin olmaması ilə izah olunur.
RubidiumRubidium özünəməxsus şəkildə maraqlı bir qələvi metaldır. Atom kütləsi 85.467 olan metal radioaktivdir. Rubidium hava ilə təmasda olduqda, su, F, Cl, Br, I, S ilə çəhrayı-bənövşəyi alovla alovlanır və yanır; Rubidiumun maraqlı xüsusiyyəti günəş radiasiyasına məruz qaldıqda elektrik cərəyanı yaratmaq qabiliyyətidir. Qələvi metalların hamısı üçün ümumi olan bir sıra xüsusiyyətlərə malik olmasına baxmayaraq, onların hər birinin özünəməxsus xüsusiyyətləri də vardır. Bəzi elementlər hələ də çox zəif öyrənilmişdir və müxtəlif sənaye sahələrində bu qrupun metallarına olan tələbatı nəzərə alsaq, elmi arayış kitablarında boş yerlərin doldurulması zərurəti çoxdan yaranmışdır.
Bunlar dövri cədvəlin I qrupunun elementləridir: litium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), sezium (Cs), fransium (Fr); çox yumşaq, çevik, əriyən və yüngül, adətən gümüşü-ağ rəngdədir; kimyəvi cəhətdən çox aktiv; su ilə şiddətlə reaksiya verir, əmələ gətirir qələvilər(buna görə də adı).
Azaltma qabiliyyəti ––Li–Na–K–Rb–Cs seriyasında artır. Bütün qələvi metal birləşmələri təbiətdə iondur. Demək olar ki, bütün duzlar suda həll olunur. Aşağı ərimə temperaturları, Aşağı sıxlıqlar, Yumşaq, bıçaqla kəsin Fəaliyyətlərinə görə qələvi metallar havanın və nəmin girişini maneə törətmək üçün kerosin təbəqəsi altında saxlanılır. Litium çox yüngüldür və kerosin içində səthə üzür, buna görə də vazelin təbəqəsi altında saxlanılır. Qələvi metalların kimyəvi xassələri1. Qələvi metallar su ilə aktiv şəkildə qarşılıqlı təsir göstərir:
2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 2Li + 2H 2 O → 2LiOH + H 2 2. Qələvi metalların oksigenlə reaksiyası:4Li + O 2 → 2Li 2 O (litium oksidi) 2Na + O 2 → Na 2 O 2 (natrium peroksid) K + O 2 → KO 2 (kalium superoksid) Havada qələvi metallar dərhal oksidləşir. Buna görə də onlar üzvi həlledicilər (kerosin və s.) təbəqəsi altında saxlanılır. 3. Qələvi metalların digər qeyri-metallarla reaksiyalarında ikili birləşmələr əmələ gəlir:2Li + Cl 2 → 2LiCl (halogenidlər) 2Na + S → Na 2 S (sulfidlər) 2Na + H 2 → 2NaH (hidridlər) 6Li + N 2 → 2Li 3 N (nitridlər) 2Li + 2C → Li 2 C 2 (karbidlər) 4. Qələvi metalların turşularla reaksiyası(nadir hallarda həyata keçirilir, su ilə rəqabət reaksiyası var): 2Na + 2HCl → 2NaCl + H2 5. Qələvi metalların ammonyakla qarşılıqlı təsiri(natrium amid əmələ gəlir): 2Li + 2NH 3 = 2LiNH 2 + H 2 6. Qələvi metalların bu halda turşu xassələri nümayiş etdirən spirtlər və fenollarla qarşılıqlı təsiri:2Na + 2C 2 H 5 OH = 2C 2 H 5 ONa + H 2; 2K + 2C 6 H 5 OH = 2C 6 H 5 OK + H 2; 7. Qələvi metal kationlarına keyfiyyət reaksiyası - alovun aşağıdakı rənglərdə boyanması:Li+ – qırmızı karmin Na+ – sarı K + , Rb + və Cs + – bənövşəyi Qələvi metalların hazırlanmasıMetal litium, natrium və kalium almaqərimiş duzların (xloridlərin) elektrolizi ilə, rubidium və seziumun isə xloridləri kalsiumla qızdırıldıqda vakuumda reduksiya yolu ilə: 2CsCl+Ca=2Cs+CaCl 2 2NaCl+CaC 2 =2Na+CaCl 2 +2C; Aktiv qələvi metallar yüksək uçuculuğuna görə vakuum-termik proseslərdə ayrılır (buxarları reaksiya zonasından çıxarılır).
Litium atomunun elektron konfiqurasiyası 1s 2 2s 1-dir. 2-ci dövrdə ən böyük atom radiusuna malikdir, bu, bir valent elektronun çıxarılmasını və inert qazın (helium) sabit konfiqurasiyası ilə Li + ionunun görünüşünü asanlaşdırır. Nəticə etibarilə, onun birləşmələri bir elektronun litiumdan başqa bir atoma ötürülməsi və az miqdarda kovalentliyə malik ion bağı əmələ gətirməsi ilə əmələ gəlir. Litium tipik bir metal elementdir. Maddə şəklində qələvi metaldır. I qrupun digər üzvlərindən kiçik ölçüsü və onlarla müqayisədə ən az aktivliyi ilə fərqlənir. Bu baxımdan, Li-dən diaqonal olaraq yerləşən II qrup elementi maqneziuma bənzəyir. Məhlullarda Li+ ionu yüksək dərəcədə həll olunur; bir neçə onlarla su molekulu ilə əhatə olunmuşdur. Solvasiya enerjisi - həlledici molekulların əlavə edilməsi baxımından litium qələvi metal kationlarına nisbətən protona daha yaxındır. Li + ionunun kiçik ölçüsü, nüvənin yüksək yükü və yalnız iki elektron bu hissəciyin ətrafında kifayət qədər əhəmiyyətli bir müsbət yük sahəsinin görünməsinə şərait yaradır, buna görə də məhlullarda qütb həlledicilərin əhəmiyyətli sayda molekulu var. onu cəlb edir və onun koordinasiya sayı yüksəkdir, metal əhəmiyyətli sayda orqanolitium birləşmələri əmələ gətirməyə qadirdir. Natrium 3-cü dövrə başlayır, buna görə də xarici səviyyədə yalnız 1e var - , 3s orbitalını tutur. Na atomunun radiusu 3-cü dövrdə ən böyükdür. Bu iki xüsusiyyət elementin xarakterini müəyyən edir. Onun elektron konfiqurasiyası 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1-dir . Natriumun yeganə oksidləşmə vəziyyəti +1-dir. Onun elektronmənfiliyi çox aşağıdır, buna görə də birləşmələrdə natrium yalnız müsbət yüklü ion şəklində olur və kimyəvi bağa ion xarakteri verir. Na + ionu Li + dan çox böyükdür və onun həlli o qədər də böyük deyil. Lakin məhlulda sərbəst formada mövcud deyil. K+ və Na+ ionlarının fizioloji əhəmiyyəti onların yer qabığını təşkil edən komponentlərin səthində müxtəlif adsorbsiya qabiliyyəti ilə bağlıdır. Natrium birləşmələri adsorbsiyaya bir qədər həssasdır, kalium birləşmələri isə gil və digər maddələr tərəfindən möhkəm tutulur. Hüceyrə membranları hüceyrə ilə ətraf mühit arasında interfeys olmaqla K+ ionlarına keçiricidir, bunun nəticəsində K+-nın hüceyrədaxili konsentrasiyası Na+ ionlarından xeyli yüksəkdir. Eyni zamanda, qan plazmasında Na + konsentrasiyası içindəki kaliumun tərkibindən çoxdur. Hüceyrə membranı potensialının yaranması bu vəziyyətlə bağlıdır. K + və Na + ionları bədənin maye fazasının əsas komponentlərindən biridir. Onların Ca 2+ ionları ilə əlaqəsi ciddi şəkildə müəyyən edilir və onun pozulması patologiyaya səbəb olur. Na+ ionlarının orqanizmə daxil olması nəzərəçarpacaq zərərli təsir göstərmir. K + ionlarının tərkibindəki artım zərərlidir, lakin normal şəraitdə onun konsentrasiyasının artması heç vaxt təhlükəli dəyərlərə çatmır. Rb + , Cs + , Li + ionlarının təsiri hələ kifayət qədər öyrənilməmişdir. Qələvi metal birləşmələrinin istifadəsi ilə əlaqəli müxtəlif xəsarətlərdən ən çox görülənləri hidroksid məhlulları ilə yanıqlardır. Qələvilərin təsiri onlarda dəri zülallarının əriməsi və qələvi albuminatların əmələ gəlməsi ilə bağlıdır. Qələvi onların hidrolizi nəticəsində yenidən sərbəst buraxılır və bədənin daha dərin təbəqələrinə təsir edərək xoraların görünüşünə səbəb olur. Alkalilərin təsiri altında olan dırnaqlar mat və kövrək olur. Gözlərin zədələnməsi, hətta çox seyreltilmiş qələvi məhlullarla belə, yalnız səthi məhv etməklə deyil, həm də gözün daha dərin hissələrinin (iris) zədələnməsi ilə müşayiət olunur və korluğa səbəb olur. Qələvi metal amidlərinin hidrolizi zamanı eyni vaxtda qələvi və ammonyak əmələ gəlir, bu da fibrinoz traxeobronxit və pnevmoniyaya səbəb olur. Kalium 1807-ci ildə nəm kalium hidroksidinin elektrolizi yolu ilə demək olar ki, eyni vaxtda natrium ilə G. Davy tərəfindən əldə edilmişdir. Element öz adını bu birləşmənin adından almışdır - "kaustik kalium". Kaliumun xassələri natriumun xassələrindən kəskin şəkildə fərqlənir ki, bu da onların atom və ionlarının radiuslarının fərqi ilə bağlıdır. Kalium birləşmələrində bağ daha çox ionlu olur, K+ ionu şəklində isə böyük ölçüsünə görə natriumdan daha az qütbləşdirici təsir göstərir. Təbii qarışıq üç izotopdan ibarətdir 39 K, 40 K, 41 K. Onlardan biri 40 K-dir. ‑ radioaktivdir və mineralların və torpağın radioaktivliyinin müəyyən hissəsi bu izotopun olması ilə bağlıdır. Yarımparçalanma müddəti uzundur - 1,32 milyard il. Nümunədə kaliumun varlığını müəyyən etmək olduqca asandır: metalın və onun birləşmələrinin buxarları alovun rəngini bənövşəyi-qırmızı rəngə boyanır. Elementin spektri kifayət qədər sadədir və 1e - 4s orbitalında mövcudluğunu sübut edir. Onun tədqiqi spektrlərin strukturunda ümumi qanunauyğunluqları tapmaq üçün əsaslardan biri olmuşdur. 1861-ci ildə Robert Bunsen mineral bulaqların duzunu spektral analizlə öyrənərkən yeni element kəşf etdi. Onun mövcudluğu spektrdə digər elementlər tərəfindən istehsal olunmayan tünd qırmızı xətlərlə sübut edilmişdir. Bu xətlərin rənginə əsasən elementə rubidium (rubidus - tünd qırmızı) adı verildi. 1863-cü ildə R. Bunsen rubidium tartratını (tartratı) his ilə azaltmaqla bu metalı təmiz formada əldə etmişdir. Elementin bir xüsusiyyəti onun atomlarının asan həyəcanlanmasıdır. Onun elektron emissiyası görünən spektrin qırmızı şüalarının təsiri altında görünür. Bu, atom 4d və 5s orbitallarının enerjilərindəki cüzi fərqlə bağlıdır. Stabil izotopları olan bütün qələvi elementlərdən rubidium (sezium kimi) ən böyük atom radiuslarından birinə və kiçik ionlaşma potensialına malikdir. Belə parametrlər elementin təbiətini müəyyən edir: yüksək elektropozitivlik, həddindən artıq kimyəvi aktivlik, aşağı ərimə nöqtəsi (39 0 C) və xarici təsirlərə qarşı aşağı müqavimət. Rubidium kimi seziumun kəşfi spektral analizlə bağlıdır. 1860-cı ildə R. Bunsen spektrdə o dövrdə məlum olan heç bir elementə aid olmayan iki parlaq mavi xətt kəşf etdi. Göy mavisi mənasını verən "caesius" adı buradan gəlir. Bu, hələ də ölçülə bilən miqdarda baş verən qələvi metal alt qrupunun sonuncu elementidir. Ən böyük atom radiusu və ən kiçik ilk ionlaşma potensialı bu elementin xarakterini və davranışını müəyyən edir. O, açıq elektropozitivliyə və açıq metal keyfiyyətlərə malikdir. Xarici 6s elektronunu vermək istəyi onun bütün reaksiyalarının son dərəcə şiddətlə getməsinə səbəb olur. Atom 5d və 6s orbitallarının enerjilərindəki kiçik fərq atomların cüzi həyəcanlılığına səbəb olur. Seziumdan elektron emissiyası görünməz infraqırmızı şüaların (istilik) təsiri altında müşahidə olunur. Atom quruluşunun bu xüsusiyyəti cərəyanın yaxşı elektrik keçiriciliyini müəyyən edir. Bütün bunlar seziumu elektron cihazlarda əvəzolunmaz edir. Son zamanlar gələcəyin yanacağı kimi və termonüvə sintezi probleminin həlli ilə əlaqədar olaraq sezium plazmasına daha çox diqqət yetirilir. Havada litium təkcə oksigenlə deyil, həm də azotla aktiv şəkildə reaksiya verir və Li 3 N (75%-ə qədər) və Li 2 O-dan ibarət bir filmlə örtülür. Qalan qələvi metallar peroksidlər (Na 2 O 2) və superoksidlər (K 2 O 4 və ya KO 2). Aşağıdakı maddələr su ilə reaksiya verir: Li 3 N + 3 H 2 O = 3 LiOH + NH 3; Na 2 O 2 + 2 H 2 O = 2 NaOH + H 2 O 2; K 2 O 4 + 2 H 2 O = 2 KOH + H 2 O 2 + O 2. Sualtı qayıqlarda və kosmik gəmilərdə havanı bərpa etmək üçün, izolyasiya edən qaz maskalarında və döyüş üzgüçülərinin (sualtı təxribatçıların) tənəffüs aparatlarında Oxon qarışığı istifadə edilmişdir: Na 2 O 2 +CO 2 =Na 2 CO 3 +0,5O 2; K 2 O 4 + CO 2 = K 2 CO 3 + 1,5 O 2. Bu, hazırda yanğınsöndürənlər üçün qaz maskası patronlarının bərpası üçün standart doldurmadır. Litium hidrid güclü azaldıcı vasitə kimi istifadə olunur. Hidroksidlər qələvi metallar şüşə və çini qabları korroziyaya uğradır, onları kvars qablarda qızdırmaq olmaz; SiO 2 +2NaOH=Na 2 SiO 3 +H 2 O. Natrium və kalium hidroksidləri qaynama temperaturuna qədər (1300 0 C-dən çox) qızdırıldıqda suyu parçalamır. Bəzi natrium birləşmələri deyilir soda: a) soda külü, susuz soda, çamaşır sodası və ya sadəcə soda - natrium karbonat Na 2 CO 3; |
Bütün qələvi metallar son dərəcə aktivdir, bütün kimyəvi reaksiyalarda reduksiyaedici xüsusiyyətlər nümayiş etdirir, müsbət yüklü kationa çevrilərək yeganə valentlik elektronundan imtina edir və tək oksidləşmə vəziyyətini +1 nümayiş etdirir.
I qrup s-elementlərin kimyəvi xassələrinin xüsusiyyətləri və onların fizioloji təsirləri