Характеристики соединений щелочных металлов.

Вокруг нас существует большое количество элементов, обладающих разными свойствами и разными способами использования в зависимости от этих свойств. Для использования этих элементов важны свойства, поэтому должна быть некоторая таблица для группировки этих элементов. Эта таблица известна как периодическая таблица, созданная с использованием работы разных ученых. Элементы первой группы называются щелочными металлами. В эту группу входят следующие элементы: литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций. За исключением лития, все другие элементы следуют аналогичной тенденции в химических и физических свойствах.

Характеристики щелочных металлов

• Атомные радиусы: Атомные радиусы щелочных металлов увеличиваются вниз по группе по мере увеличения атомного номера, из-за чего добавляются новые энергетические оболочки по мере увеличения атомного номера. За счет добавления энергетических оболочек размер атомов увеличивается при переходе от бериллия к радию.

Be< Mg< Ca< Sr< Ba< Ra

• Точка кипения: температура кипения щелочных металлов значительно ниже, чем у щелочноземельных металлов, и она уменьшается вниз по группе, она следует тенденции, противоположной размеру атома, поскольку электроны из более мелких атомов трудно возбудить тепловой энергией, чем электроны в более крупных атомах. .

Be> Mg> Ca> Sr> Ba> Ra

• Электронная конфигурация: электронная конфигурация щелочных металлов может быть представлена благородным газом, а один валентный электрон расположен на s-орбитали. Таким образом, представление похоже на [благородный газ] ns ¹ .
• Стандартный потенциал: Стандартный потенциал щелочноземельных металлов следует той же тенденции, что и размер атома, что означает, что отрицательный стандартный потенциал ионов увеличивается вниз по группе по мере увеличения размера атома.

Be> Mg> Ca> Sr> Ba> Ra

Физические свойства щелочных металлов

1. Щелочные металлы легко ионизируются тепловой энергией.
2. Эти металлы обладают блестящим свойством.
3. Их можно сбивать в тонкие листы, так как эти элементы податливы.
4. Теплопроводность щелочных металлов достаточно высока.
5. Эти элементы можно легко разрезать, так как они мягкие по своей природе.
6. Щелочные металлы плавают в воде из-за их низкой плотности.
7. Эти элементы имеют тенденцию к экзотермическим реакциям.

Химические свойства щелочных металлов

• Щелочные металлы реагируют с водой с образованием гидроксидов и выделением газообразного H ₂ .

2Х + 2Н ₂ О → 2Х ⁺ + 2ОН ^– + Н ₂

где Х - щелочной металл

• Они также реагируют с воздухом с образованием различных оксидов металлов.
• Эти элементы реагируют с группой галогенов, состоящей из фтора, хлора, брома и йода, с образованием соответствующих галогенидов.

2М + Х ₂ → 2МХ

где X представляет собой галоген, а M представляет собой щелочной металл.

• При высоких температурах щелочные металлы могут реагировать с водородом с образованием соответствующих гидридов.

2Х + Н ₂ → 2Х ⁺ Н ^–

где Х - щелочной металл

• Эти элементы реагируют с воздухом и водой, поэтому во избежание любой реакции их хранят в керосине.
• Природа щелочных металлов носит восстановительный характер.

Использование щелочных металлов

1. Литий также используется в медицине в кардиостимуляторах.
2. Литий в основном используется в батареях, как перезаряжаемых, так и неперезаряжаемых.
3. Цезий используется в виде сульфида цезия в термоэлектрической энергетике.
4. Калий широко используется в мыле, чистящих средствах, моющих средствах и в добыче золота.
5. Натрий используется в процессе очистки многих металлов.

Two or more elements join to form compounds so alkali metals form ionic compounds as alkali metals are of group 1 and have an oxidation state of +1.

Характеристики соединения, образованного щелочными металлами

Оксиды

Щелочные металлы могут образовывать соответствующие оксиды и некоторое количество пероксидов при взаимодействии с кислородом. Эти оксиды бесцветны в чистом виде. Структура этих оксидов относится к типу каменной соли. Эти оксиды растворимы в воде.

Х + О ₂ → Х ₂ О

где Х - щелочной металл

Гидроксиды

Оксиды щелочных металлов при взаимодействии с водой образуют гидроксиды. Эти гидроксиды являются основными по своей природе и также термически стабильны. Эти гидроксиды могут быть растворены в воде.

Х ₂ О + Н ₂ О → 2Х ⁺ + 2(ОН) ^–

где Х - щелочной металл

Кроме гидроксидов могут образовываться и пероксиды.

2ХО ₂ + 2Н ₂ О → 2Х ⁺ + 2ОН ^– + Н ₂ О ₂ + О ₂

галогениды

Соединения щелочных металлов реагируют с группой галогенов, состоящей из фтора, хлора, брома и йода, с образованием соответствующих галогенидов. Эти галогениды имеют высокие температуры плавления и бесцветны.

Соли оксокислот

Щелочные металлы обладают способностью образовывать соли с оксокислотной группой, поэтому давайте разберемся, что такое оксокислота. Оксокислоты можно определить как кислоты, у которых кислый протон присоединен к гидроксильной группе вместе с оксогруппой. Примерами являются серная кислота и угольная кислота. Ниже приведены свойства оксокислот:

• Они легко гидролизуются водой.
• Они устойчивы к нагреванию или изменению температуры.
• Они имеют электроположительный характер, который увеличивается сверху вниз.
• За исключением карбоната лития, все остальные карбонаты оксокислот устойчивы к нагреванию.
• Оксокислотная группа присоединена к тому же атому, к которому присоединена гидроксильная группа.

Примеры вопросов

Вопрос 1: Объясните реакцию щелочных металлов с кислородом?

Отвечать:

Alkali metals react violently with oxygen and forms oxides, peroxides and superoxides depending on the metal and its size. As superoxides are generally unstable because of small cation but with large cation it will be stable.                         

Lithium forms oxide: 4Li + O₂ → 2Li₂O 

Sodium forms peroxide: 2Na + O2 → Na₂O₂ 

Potassium forms superoxide: K + O₂ → KO₂ 

Вопрос 2: Почему карбонат лития не устойчив к нагреванию?

Отвечать:

Lithium carbonate is not so stable to heat as the atomic size of lithium is very small due to which it polarises a large carbonate ion which results in the formation of Lithium oxide and carbon dioxide that’s why lithium carbonate is not stable to heat.

Вопрос 3: Как можно проверить щелочные металлы?

Отвечать:

Alkali metals can be tested by dissolving them in liquid ammonia as in liquid ammonia they give deep blue colour because of ammoniated electrons. These electrons make this solution conductive in nature. This solution is paramagnetic in nature.

Вопрос 4: Почему цезий и калий используются в фотоэлементах?

Отвечать:

Caesium and Potassium have a special ability to lose electrons by absorbing energy from sunlight when light rays fall on these elements and this results in a photoelectric effect due to which caesium and potassium are used as electrodes in photoelectric cells.

Вопрос 5: Какова степень окисления калия в оксиде калия?

Отвечать:

Potassium reacts with oxygen to give potassium oxide as:

K + O₂  → KO₂

Potassium oxide is superoxide and the oxygen ion is represented as O^–₂ and hence the oxidation state of +1, this compound is neutral in nature.