I группа главная подгруппа Периодической системы Менделеева представляет собой щелочные металлы. К щелочным металлам относят химические элементы:
Литий Li,
Натрий Na,
Калий K,
Цезий Cs,
Рубидий Rb
Франций Fr
Эти металлы очень активны, поэтому их хранят под слоем вазелина или керосина.
Общая характеристика щелочных металлов
От Li к Fr (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение:
- атомного радиуса,
- металлических, основных, восстановительных свойств,
- реакционной способности.
Уменьшается
- электроотрицательность,
- энергия ионизация,
- сродство к электрону.



Электронные конфигурации у данных элементов схожи, все они содержат 1 электрон на внешнем уровне ns1:
Li — 2s1
Na — 3s1
K — 4s1
Rb — 5s1
Cs — 6s1
Fr — 7s1
Следовательно, типичная степень окисления щелочных металлов в соединениях +1.
Нахождение щелочных металлов в природе



Способы получения щелочных металлов
Литий
- 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
- Известен также способ получения лития из его оксида в вакууме при 300°С:
2Li2O + Si + 2CaO = 4Li + Ca2SiO4
Натрий
- 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).
- Натрий можно получить, прокаливая соду с углем в закрытых тиглях, пары металла конденсируются на крышке тигля, выход реакции невысокий:
Na2CO3 + 2C = 2Na + 3CO
Калий
- Калий получают также электролизом расплавов солей или расплава гидроксида калия, однако на практике таким способом их не получают из-за высокой химической активности
- Наиболее распространены методы термохимического восстановления: восстановление калия из расплавов хлоридов или гидроксидов.:
KCl + Na = K + NaCl
KOH + Na = K + NaOH
В качестве восстановителей используют пары натрия, карбид кальция, алюминий, кремний
Цезий, Рубидий
- Цезий и рубидий получают восстановлением их хлоридов специально подготовленным кальцием при 700–800 °С:
Са + 2CsCl → 2Cs + CaCl2
- В качестве восстановителя также используют цирконий, реакция протекает при 650 °С:
2Cs2CO3 + Zr = 4Cs + ZrO2 + 2CO2
- В промышленности используют преимущественно физико-химические методы выделения чистого цезия: многократную ректификацию в вакууме
Химические свойства щелочных металлов
Качественные реакции — окрашивание пламени солями щелочных металлов



Цвет пламени:
Li — карминно-красный
Na — желтый
K — фиолетовый
Rb — буро-красный
Cs — фиолетово-красный
Взаимодействие щелочных металлов с простыми веществами — неметаллами
С кислородом
- Литий образует оксид:
4Li + O2 = 2Li2O
- Натрий образует пероксид:
2Na + O2 = Na2O2
- Калий образует надпероксид:
K + O2 = KO2
С галогенами (F, Cl, Br, I)
Щелочные металлы образуют галогениды:
2Li + F2 = 2LiF
2Na + Cl2 = 2NaCl
2K + I2 = 2KI
С водородом
Щелочные металлы образуют гидриды:
2Na + H2 = 2NaH
С серой
Щелочные металлы образуют сульфиды:
2Na + S = Na2S
С азотом
При комнатной температуре взаимодействует только литий:
6Li + N2 = 2Li3N
Остальные щелочные металлы реагируют с азотом при нагревании:
6Na + N2 = 2Na3N
С углеродом
Щелочные металлы при нагревании образуют карбиды, преимущественно ацетилениды:
2Na + 2C → Na2C2 (t = 150-200 °C)
С фосфором
Щелочные металлы активно реагируют с фосфором образуя фосфиды:
3Na + P → Na3P
Взаимодействие щелочных металлов со сложными веществами
С водой
Щелочные металлы реагируют с водой при обычных условиях:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Видео Взаимодействие щелочных металлов с водой
С кислотами
- С растворами HCl, H2SO4 щелочные металлы взаимодействуют с образованием соли и выделением водорода:
2K + H2SO4(разб) = K2SO4 + H2
- С кислотами-окислителями (HNO3 и конц. H2SO4):
с концентрированной серной:
8Na + 5H2SO4(конц) = 4Na2SO4 + H2S + 4H2O;
с разбавленной азотной
8Na + 10HNO3(разб) = 8NaNO3 + NH4NO3 + 3H2O;
с концентрированной азотной
8Na + 10HNO3(конц) = 8NaNO3 + N2O + 5H2O.
- Со слабыми кислотами
2СH3COOH + 2Li → 2CH3COOOLi + H2↑
С солями
В расплаве щелочные металлы могут взаимодействовать с некоторыми солями:
3Na + AlCl3 → 3NaCl + Al
Запомните! В растворе щелочные металлы взаимодействуют с водой, а не с солями других металлов.