Как изменяется растворимость щелочных металлов

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Растворимость — соль — щелочной металл

Растворимость солей щелочных металлов с повышением температуры, как правило, возрастает. В ряду Li — Cs тенденция к образованию кристаллогидратов солей уменьшается ( их известно много для лития, меньше — для натрия и совсем мало — для других щелочных металлов), что обусловлено ростом радиусов ионов. [1]

Растворимость солей щелочных металлов с повышением температуры, как правило, возрастает. [2]

Растворимость солей щелочных металлов с повышением температуры, как правило, возрастает. В кристаллогидратах ионы щелочных металлов проявляют следующие координационные числа ( к. [3]

Растворимость солей щелочных металлов с повышением температуры, как правило, возрастает. В ряду Li — Cs тенденция к образованию кристаллогидратов солей уменьшается ( их известно много для лития, меньше — для натрия и совсем мало — для других щелочных металлов), что обусловлено ростом радиусов ионов. [4]

Растворимость солей щелочных металлов висмутиодисто-водородной кислоты уменьшается в ряду К, Rb, Cs параллельно увеличению объема катиона. При замене иона цезия более объемистым катионом органического основания наблюдается дальнейшее уменьшение растворимости соли и увеличение чувствительности реакции. [5]

Интересная закономерность наблюдается в изменении растворимости солей щелочных металлов при переходе от лития к цезию. Из солей слабых кислот наименьшую растворимость имеют соли лития, а наибольшую — соли цезия; из солей сильных кислот наибольшей растворимостью обладают соли лития, растворимость падает при переходе к цезию. [6]

Ион NH 4 отнесен к первой группе, потому что растворимость его солей близка к растворимости солей щелочных металлов . Свойства иона Mg2 позволяют включить его и в первую и во вторую группу. [7]

Ион аммония NHf относится к группе щелочных металлов потому, что растворимость его солей сходна с растворимостью солей щелочных металлов , особенно калия и рубидия. [8]

Ион аммония NH относится к группе щелочных металлов потому, что растворимость его солей сходна с растворимостью солей щелочных металлов , особенно калия и рубидия. [9]

Связь между сольватацией и растворимостью наиболее прямо усматривается в случае растворов электролитов. Поучительно было бы сопоставить растворимость солей щелочных металлов , у которых, как мы видели ( см. раздел о кислотах и основаниях), при переходе от катиона Ы к катиону Cs существенно ослабевают кислотные свойства. В соответствии с этим в растворителе, обладающем достаточно четко выраженными основными свойствами, — диметилформамиде ( ДМФА) при переходе от LiCl к NaCl растворимость падает чуть ли не в 1000 раз; растворимость же еще более слабой кислоты ( по отношению к основанию ДМФА) К. [10]

Связь между сольватацией и растворимостью наиболее прямо усматривается в случае растворов электролитов. Поучительно было бы сопоставить растворимость солей щелочных металлов , у которых, как мы видели ( см. раздел о кислотах и основаниях), при переходе от катиона Li к катиону Cs существенно ослабевают кислотные свойства. [11]

К I аналитической группе относится также МН — ион. &) приблизительно равен радиусу иена калия, а растворимость его солей напоминает растворимость солей щелочных металлов . При определении растворимости солей щелочных металлов и аммония можно пользоваться следующим правилом: все соли щелочных металлов и аммония практически растворимы в воде. Это правило имеет лишь редкие исключения. Нерастворимы в воде только те соли щелочных металлов, в состав которых входят крупные анионы. [12]

К первой группе катионов, как указано выше, кроме К и Na, отнесены NH4 — и М § 2 -ионы. Ион NH4 отнесен первой группе, потому что растворимость его солей близка к растворимости солей щелочных металлов . Свойства иона Mg2 позволяют включить его и в первую и во вторую группу. [13]

Большинство солей лития хорошо растворяются в воде, а также в органических растворителях — предельных спиртах, ди-этиловом эфире, пиридине. Эти растворы, как правило, имеют высокую электропроводность, причем в изменении растворимости солей щелочных металлов при переходе от лития к цезию имеется вполне определенная закономерность. Для солей слабых кислот ( HF, Н2СО3) растворимость увеличивается от лития к цезию, в случае же такой сильной кислоты, как НС1О4, наоборот, от цезия к литию. [15]

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Растворимость — щелочной металл

Растворимость щелочных металлов ( вернее их ртутных соединений) в ртути значительна ( Na — 5 3 атомн. Поэтому при анодном окислении их амальгам получаются поляризационные кривые такого же типа, как и при окислении амальгам других хорошо растворимых в ртути металлов, с той лишь разницей, что потенциал окисления амальгам примерно на 1 в положительнее равновесного потенциала чистого натрия и калия. [1]

Читайте также:  Гидроксид меди 2 какая среда

Растворимость щелочных металлов в ртути с увеличением их атомного веса возрастает. [2]

Растворимость щелочных металлов в ртути с увеличением их относительной атомной массы возрастает. [3]

Разные доли растворимости щелочных металлов в кислоте объясняются их разными формами в исходном составе топлива. [5]

Жидкий NH3 как растворитель обладает уникальными свойствами ( некоторые особенности растворов в жидком NH3 были рассмотрены в разд. В нем растворяется ряд активных металлов — щелочные, щелочноземельные, Mg, Al, a также Ей и Yb. Растворимость щелочных металлов в жидком МН3 составляет десятки процентов. [6]

Как было выше указано, щелочные металлы дают в зтиламине наряду с коллоидным также истинный раствор. Как показали наши измерения электропроводности этих растворов, концентрация их очень мала. Растворимость щелочных металлов в аммиаке и аминах быстро падает от низших членов к высшим. Как было указано выше, Краус не мог обнаружить истинной растворимости щелочных металлов уже в этиламине, по всей вероятности, вследствие недостаточно чистой поверхности металла. В наших условиях эта растворимость была обнаружена непосредственно ( см. выше) — путем растворения свежевозогнанного металлического зеркала в чистом растворителе, причем образуется синий, прозрачный, лишенный эффекта Тиндаля и проводящий ток раствор, электропроводность которого падает при разбавлении чистым растворителем. Коллоидный же раствор щелочного металла в том же растворителе не изменяет своей электропроводности при разбавлении, что является доказательством совместного существования истинного и коллоидного растворов. Косвенным доказательством является более быстрая металлизация этиламин-золей по сравнению с золями в других растворителях, например в пропиламине, в котором, как в следующем члене гомологического ряда, истинная растворимость щелочных металлов должна быть очень низкой, что и подтверждается изменением электропроводности пропиламин-золей. [7]

В жидком аммиаке молекулы МНз ассоциированы за счет водородных связей. Жидкий Нз как растворитель обладает уникальными свойствами ( некоторые особенности растворов в жидком NHj рассмотрены в разд. В нем растворяется ряд активных металлов — щелочные, щелочноземельные, Mg, AI, а также Ей и Yb. Растворимость щелочных металлов в жидком МНз составляет десятки процентов. [9]

В жидком аммиаке молекулы МНз ассоциированы за счет водородных связей. Жидкий МНз как растворитель обладает уникальными свойствами ( некоторые особенности растворов в жидком МНз рассмотрены в разд. В нем растворяется ряд активных металлов — щелочные, щелочноземельные, Mg, AI, а также Ей и Yb. Растворимость щелочных металлов в жидком NHj составляет десятки процентов. [11]

Источник

Щелочные металлы. Химия щелочных металлов и их соединений

Щелочные металлы

Щелочные металлы

Положение в периодической системе химических элементов

Щелочные металлы расположены в главной подгруппе первой группы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева (или просто в 1 группе в длиннопериодной форме ПСХЭ). Это литий Li, натрий Na, калий K, цезий Cs, рубидий Rb и франций Fr.

Электронное строение щелочных металлов и основные свойства

Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня щелочных металлов: ns 1 , на внешнем энергетическом уровне находится 1 s-электрон. Следовательно, типичная степень окисления щелочных металлов в соединениях +1.

Рассмотрим некоторые закономерности изменения свойств щелочных металлов.

В ряду Li-Na-K-Rb-Cs-Fr, в соответствии с Периодическим законом, увеличивается атомный радиус , усиливаются металлические свойства , ослабевают неметаллические свойства , уменьшается электроотрица-тельность .

Физические свойства

Все щелочные металлы — вещества мягкие, серебристого цвета. Свежесрезанная поверхность их обладает характерным блеском.

Кристаллическая решетка щелочных металлов в твёрдом состоянии — металлическая. Следовательно, щелочные металлы обладают высокой тепло- и электропроводимостью. Кипят и плавятся при низких температурах. Они имеют также небольшую плотность.

Нахождение в природе

Как правило, щелочные металлы в природе присутствуют в виде минеральных солей: хлоридов, бромидов, йодидов, карбонатов, нитратов и др. Основные минералы , в которых присутствуют щелочные металлы:

Поваренная соль, каменная соль, галитNaCl — хлорид натрия

Сильвин KCl — хлорид калия

Сильвинит NaCl · KCl

Глауберова соль Na2SO4⋅10Н2О – декагидрат сульфата натрия

Едкое кали KOH — гидроксид калия

Поташ K2CO3 – карбонат калия

Поллуцит — алюмосиликат сложного состава с высоким содержанием цезия:

Способы получения

Литий получают в промышленности электролизом расплава хлорида лития в смеси с KCl или BaCl2 (эти соли служат для понижения температуры плавления смеси):

2LiCl = 2Li + Cl2

Натрий получают электролизом расплава хлорида натрия с добавками хлорида кальция:

2NaCl (расплав) → 2Na + Cl2

Электролитом обычно служит смесь NaCl с NaF и КСl (что позволяет проводить процесс при 610–650°С).

Калий получают также электролизом расплавов солей или расплава гидроксида калия. Также распространены методы термохимического восстановления: восстановление калия из расплавов хлоридов или гидроксидов. В качестве восстановителей используют пары натрия, карбид кальция, алюминий, кремний:

KCl + Na = K↑ + NaCl

KOH + Na = K↑ + NaOH

Цезий можно получить нагреванием смеси хлорида цезия и специально подготовленного кальция:

Са + 2CsCl → 2Cs + CaCl2

В промышленности используют преимущественно физико-химические методы выделения чистого цезия: многократную ректификацию в вакууме.

Качественные реакции

Качественная реакция на щелочные металлы — окрашивание пламени солями щелочных металлов .

Читайте также:  Как закрепить металл к дереву

Цвет пламени:
Liкарминно-красный
Naжѐлтый
Kфиолетовый
Rbбуро-красный
Csфиолетово-красный

Химические свойства

1. Щелочные металлы — сильные восстановители . Поэтому они реагируют почти со всеми неметаллами .

1.1. Щелочные металлы легко реагируют с галогенами с образованием галогенидов:

2K + I2 = 2KI

1.2. Щелочные металлы реагируют с серой с образованием сульфидов:

2Na + S = Na2S

1.3. Щелочные металлы активно реагируют с фосфором и водородом (очень активно). При этом образуются бинарные соединения — фосфиды и гидриды:

3K + P = K3P

2Na + H2 = 2NaH

1.4. С азотом литий реагирует при комнатной температуре с образованием нитрида:

Остальные щелочные металлы реагируют с азотом при нагревании.

1.5. Щелочные металлы реагируют с углеродом с образованием карбидов, преимущественно ацетиленидов:

1.6. При взаимодействии с кислородом каждый щелочной металл проявляет свою индивидуальность: при горении на воздухе литий образует оксид, натрий – преимущественно пероксид, калий и остальные металлы – надпероксид.

Цезий самовозгорается на воздухе, поэтому его хранят в запаянных ампулах. Видеоопыт самовозгорания цезия на воздухе можно посмотреть здесь.

2. Щелочные металлы активно взаимодействуют со сложными веществами:

2.1. Щелочные металлы бурно (со взрывом) реагируют с водой . Взаимодействие щелочных металлов с водой приводит к образованию щелочи и водорода. Литий реагирует бурно, но без взрыва.

Например , калий реагирует с водой очень бурно:

2K 0 + H2 + O = 2 K + OH + H2 0

Видеоопыт: взаимодействие щелочных металлов с водой можно посмотреть здесь.

2.2. Щелочные металлы взаимодействуют с минеральными кислотами (с соляной, фосфорной и разбавленной серной кислотой) со взрывом. При этом образуются соль и водород.

Например , натрий бурно реагирует с соляной кислотой :

2Na + 2HCl = 2NaCl + H2

2.3. При взаимодействии щелочных металлов с концентрированной серной кислотой выделяется сероводород.

Например , при взаимодействии натрия с концентрированной серной кислотой образуется сульфат натрия, сероводород и вода:

2.4. Щелочные металлы реагируют с азотной кислотой. При взаимодействии с концентрированной азотной кислотой образуется оксид азота (I):

С разбавленной азотной кислотой образуется молекулярный азот:

При взаимодействии щелочных металлов с очень разбавленной азотной кислотой образуется нитрат аммония:

2.5. Щелочные металлы могут реагировать даже с веществами, которые проявляют очень слабые кислотные свойства . Например, с аммиаком, ацетиленом (и прочими терминальными алкинами), спиртами , фенолом и органическими кислотами .

Например , при взаимодействии лития с аммиаком образуются амиды и водород:

Ацетилен с натрием образует ацетиленид натрия и также водород:

Н ─ C ≡ С ─ Н + 2Na → Na ─ C≡C ─ Na + H2

Фенол с натрием реагирует с образованием фенолята натрия и водорода:

Метанол с натрием образуют метилат натрия и водород:

Уксусная кислота с литием образует ацетат лития и водород:

2СH3COOH + 2Li → 2CH3COOLi + H2

Щелочные металлы реагируют с галогеналканами (реакция Вюрца).

Например , хлорметан с натрием образует этан и хлорид натрия:

2.6. В расплаве щелочные металлы могут взаимодействовать с некоторыми солями . Обратите внимание! В растворе щелочные металлы будут взаимодействовать с водой, а не с солями других металлов.

Например , натрий взаимодействует в расплаве с хлоридом алюминия :

3Na + AlCl3 → 3NaCl + Al

Оксиды щелочных металлов

Способы получения

Оксиды щелочных металлов (кроме лития) можно получить только к освенными методами : взаимодействием натрия с окислителями в расплаве:

1. О ксид натрия можно получить взаимодействием натрия с нитратом натрия в расплаве:

2. Взаимодействием натрия с пероксидом натрия :

3. Взаимодействием натрия с расплавом щелочи :

2Na + 2NaOН → 2Na2O + Н2

4. Оксид лития можно получить разложением гидроксида лития :

2LiOН → Li2O + Н2O

Химические свойства

Оксиды щелочных металлов — типичные основные оксиды . Вступают в реакции с кислотными и амфотерными оксидами, кислотами, водой.

1. Оксиды щелочных металлов взаимодействуют с кислотными и амфотерными оксидами :

Например , оксид натрия взаимодействует с оксидом фосфора (V):

Оксид натрия взаимодействует с амфотерным оксидом алюминия:

2. Оксиды щелочных металлов взаимодействуют с кислотами с образованием средних и кислых солей (с многоосновными кислотами).

Например , оксид калия взаимодействует с соляной кислотой с образованием хлорида калия и воды:

K2O + 2HCl → 2KCl + H2O

3. Оксиды щелочных металлов активно взаимодействуют с водой с образованием щелочей.

Например , оксид лития взаимодействует с водой с образованием гидроксида лития:

Li2O + H2O → 2LiOH

4. Оксиды щелочных металлов окисляются кислородом (кроме оксида лития): оксид натрия — до пероксида, оксиды калия, рубидия и цезия – до надпероксида.

Пероксиды щелочных металлов

Химические свойства

Свойства пероксидов очень похожи на свойства оксидов. Однако пероксиды щелочных металлов, в отличие от оксидов, содержат атомы кислорода со степенью окисления -1. Поэтому они могут могут проявлять как окислительные , так и восстановительные свойства.

1. Пероксиды щелочных металлов взаимодействуют с водой . При этом на холоде протекает обменная реакция, образуются щелочь и пероксид водорода:

При нагревании пероксиды диспропорционируют в воде, образуются щелочь и кислород:

2. Пероксиды диспропорционируют при взаимодействии с кислотными оксидами .

Например , пероксид натрия реагирует с углекислым газом с образованием карбоната натрия и кислорода:

3. При взаимодействии с минеральными кислотами на холоде пероксиды вступают в обменную реакцию. При этом образуются соль и перекись водорода:

Читайте также:  Железа которая вырабатывает фермент пепсин

При нагревании пероксиды, опять-таки, диспропорционируют:

4. Пероксиды щелочных металлов разлагаются при нагревании, с образованием оксида и кислорода:

5. При взаимодействии с восстановителями пероксиды проявляют окислительные свойства.

Например , пероксид натрия с угарным газом реагирует с образованием карбоната натрия:

Пероксид натрия с сернистым газом также вступает в ОВР с образованием сульфата натрия:

6. При взаимодействии с сильными окислителями пероксиды проявляют свойства восстановителей и окисляются, как правило, до молекулярного кислорода.

Например , при взаимодействии с подкисленным раствором перманганата калия пероксид натрия образует соль и молекулярный кислород:

Гидроксиды щелочных металлов (щелочи)

Способы получения

1. Щелочи получают электролизом растворов хлоридов щелочных метал-лов:

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2

2. При взаимодействии щелочных металлов, их оксидов, пероксидов, гидридов и некоторых других бинарных соединений с водой также образуются щелочи.

Например , натрий, оксид натрия, гидрид натрия и пероксид натрия при растворении в воде образуют щелочи:

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

Na2O + H2O → 2NaOH

2NaH + 2H2O → 2NaOH + H2

3. Некоторые соли щелочных металлов (карбонаты, сульфаты и др.) при взаимодействии с гидроксидами кальция и бария также образуют щелочи.

Например , карбонат калия с гидроксидом кальция образует карбонат кальция и гидроксид калия:

Химические свойства

1. Гидроксиды щелочных металлов реагируют со всеми кислотами (и сильными, и слабыми, и растворимыми, и нерастворимыми). При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов.

Например , гидроксид калия с фосфорной кислотой реагирует с образованием фосфатов, гидрофосфатов или дигидрофосфатов:

2. Гидроксиды щелочных металлов реагируют с кислотными оксидами . При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов.

Например , гидроксид натрия с углекислым газом реагирует с образованием карбонатов или гидрокарбонатов:

Необычно ведет себя оксид азота (IV) при взаимодействии с щелочами. Дело в том, что этому оксиду соответствуют две кислоты — азотная (HNO3) и азотистая (HNO2). «Своей» одной кислоты у него нет. Поэтому при взаимодействии оксида азота (IV) с щелочами образуются две соли- нитрит и нитрат:

А вот в присутствии окислителя, например, молекулярного кислорода, образуется только одна соль — нитрат, т.к. азот +4 только повышает степень окисления:

3. Гидроксиды щелочных металлов реагируют с амфотерными оксидами и гидроксидами . При этом в расплаве образуются средние соли, а в растворе комплексные соли.

Например , гидроксид натрия с оксидом алюминия реагирует в расплаве с образованием алюминатов:

в растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат:

Еще пример : гидроксид натрия с гидроксидом алюминия в расплаве образут также комплексную соль:

4. Щелочи также взаимодействуют с кислыми солями. При этом образуются средние соли, или менее кислые соли.

Например : гидроксид калия реагирует с гидрокарбонатом калия с образованием карбоната калия:

5. Щелочи взаимодействуют с простыми веществами-неметаллами (кроме инертных газов, азота, кислорода, водорода и углерода).

При этом кремний окисляется щелочами до силиката и водорода:

Фтор окисляет щелочи. При этом выделяется молекулярный кислород:

Другие галогены, сера и фосфордиспропорционируют в щелочах:

Сера взаимодействует с щелочами только при нагревании:

6. Щелочи взаимодействуют с амфотерными металлами , кроме железа и хрома . При этом в расплаве образуются соль и водород:

В растворе образуются комплексная соль и водород:

2NaOH + 2Al + 6Н2О = 2Na[Al(OH)4] + 3Н2

7. Гидроксиды щелочных металлов вступают в обменные реакции с растворимыми солями .

С щелочами взаимодействуют соли тяжелых металлов.

Например , хлорид меди (II) реагирует с гидроксидом натрия с образованием хлорида натрия и осадка гидроксида меди (II):

2NaOH + CuCl2 = Cu(OH)2↓+ 2NaCl

Также с щелочами взаимодействуют соли аммония.

Например , при взаимодействии хлорида аммония и гидроксида натрия образуются хлорид натрия, аммиак и вода:

NH4Cl + NaOH = NH3 + H2O + NaCl

8. Гидроксиды всех щелочных металлов плавятся без разложения , гидроксид лития разлагается при нагревании до температуры 600°С:

2LiOH → Li2O + H2O

9. Все гидроксиды щелочных металлов проявляют свойства сильных оснований . В воде практически нацело диссоциируют , образуя щелочную среду и меняя окраску индикаторов.

NaOH ↔ Na + + OH —

10. Гидроксиды щелочных металлов в расплаве подвергаются электролизу . При этом на катоде восстанавливаются сами металлы, а на аноде выделяется молекулярный кислород:

4NaOH → 4Na + O2 + 2H2O

Соли щелочных металлов

Нитраты и нитриты щелочных металлов

Нитраты щелочных металлов при нагревании разлагаются на нитриты и кислород. Исключениенитрат лития. Он разлагается на оксид лития, оксид азота (IV) и кислород.

Например , нитрат натрия разлагается при нагревании на нитрит натрия и молекулярный кислород:

Нитраты щелочных металлов в реакциях могут выступать в качестве окислителей.

Нитриты щелочных металлов могут быть окислителями или восстановителями.

В щелочной среде нитраты и нитриты — очень мощные окислители.

Например , нитрат натрия с цинком в щелочной среде восстанавливается до аммиака:

Сильные окислители окисляют нитриты до нитратов.

Например , перманганат калия в кислой среде окисляет нитрит натрия до нитрата натрия:

Источник

Поделиться с друзьями
Металл и камни