Щелочные металлы

Щелочные металлы— элементы, образующие первую группу периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева (по устаревшей классификации — элементы главной подгруппы I группы). К ним относят литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs, франций Fr.

Элемент унуненний (номер 119) в случае его получения также будет принадлежать к группе щелочных металлов.

Самым известным щелочным металлом является натрий. Он и его соединения имеют наибольшее практическое значение. Кроме того, натрий наиболее распространён из всех этих металлов.

Свойства

Атомы щелочных металлов устроены так, что они содержат один электрон на внешнем энергетическом уровне: их электронная конфигурация ns¹. Поэтому валентные электроны щелочных металлов легко отделимы потому что атому энергетически выгодно отдать электрон и приобрести конфигурацию инертного газа.

При взаимодействии щелочных металлов с водой образуются растворимые сильные основания, называемые щелочами, отсюда и их название. Сила этих щелочей увеличивается от гидроксида лития до гидроксида цезия (или, возможно, гидроксида франция).

С минеральными и органическими кислотами эти металлы бурно реагируют с образованием соответствующих солей. Активно взаимодействуют с галогенами, давая фториды, хлориды, бромиды и иодиды.

Все эти металлы обладают высокой химической активностью и находятся в природе только в виде соединений (чаще всего, это хлориды и сульфаты).

Активность в ряду щелочных металлов увеличивается с ростом порядкового номера, таким образом, франций является самым активным металлом.

Все щелочные металлы являются сильными восстановителями.

Щелочные металлы хранят в керосине или в масле, во избежание их окисления

Как правило, щелочные металлы обладают относительно низкими температурами плавления и кипения. Все они очень мягкие, легко режутся ножом, как пластилин. Примечательно, что твёрдость снижается от лития к цезию, другими словами цезий наиболее мягкий из них.

Все металлы кроме цезия имеют серебристо-белый цвет, цезий имеет светло-золотой цвет.

Франций — высокорадиоактивный элемент, самый стабильный его изотоп (франций-223) имеет период полураспада около 22 минут. Его равновесное содержание в земной коре не превышает 340 граммов. Поэтому все исследования с ним проводят с микроскопическими образцами и его свойства изучены хуже, чем у других щелочных металлов.

Нахождение в природе

Щелочные металлы встречаются в природе в виде соединений (в составе минералов и солей, чаще хлоридов и сульфатов). Например, ортоклаз, или полевой шпат, состоит из алюмосиликата калия K₂[Al₂Si₆O₁₆], аналогичный минерал, содержащий натрий — альбит — имеет формулу Na₂[Al₂Si₆O₁₆]. В морской воде содержится хлорид натрия NaCl. Месторождения галита или поваренной соли имеются также на суше. В почве есть соли калия — сильвин KCl, сильвинит NaCl • KCl, карналлит KCl • MgCl₂ • 6H₂O, полигалит K₂SO₄ • MgSO₄ • CaSO₄ • 2H₂O. Известны и другие природные соединения щелочных металлов, например глауберова соль (десятиводный сульфат натрия, формула Na₂SO₄·10H₂O) и чилийская селитра (нитрат натрия). Встречаются также гидрокарбонаты (нахколит) и гидраты карбонатов натрия (сода или натрит, термонатрит), трона (Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O).