Щелочные металлы Общие сведения

К щелочным металлам традиционно относят литий, натрий, калий, рубидий цезий и франций. В своих соединениях (в большинстве случаев ионных) они проявляют всегда степень окисления +1. Эти элементы относятся к числу самых «неблагородных». Резкое изменение радиуса атома при переходе то лития к натрию и, далее, к тройке калий-рубидий-цезий является причиной отличия свойств лития и натрия от их более тяжелых аналогов. Особо следует подчеркнуть небольшой размер атома и иона лития, что приводит к аналогии свойств соединений этого элемента с магнием (т.н. диагональное сходство).

Характерным свойством щелочных металлов является легкость, с которой возбуждается световое излечение их атомов. Соли щелочных металлов способны окрашивать пламя горелки в различные цвета.

В химическом отношении все щелочные металлы крайне реакционноспособны. Они разлагают воду, реагируют со всеми неметаллами с образованием бинарных соединений.

Соли щелочных металлов, как правило бесцветны, если только не содержат окрашенных анионов и почти все легко растворимы. Исключение составляют отдельные соединения и некоторые соли лития. Образование труднорастворимых фосфатов, фторидов и карбонатов позволяет рассматривать литий как металл, свойства которого промежуточны между свойствами щелочных и щелочноземельных элементов.

Выполнение работы

Опыт 1. Окрашивание пламени.В пламя горелки последовательно внести по капле солей щелочных металлов (Li, Na, K, Cs). Отметить цвет пламени. Как цвет пламени связан с электронным строением атома?

Опыт 2. Получение труднорастворимых соединений щелочных металлов.

А. Получение осадка дигидроантимоната натрия:

.

В пробирку внести 2–3 капли раствора соли натрия и прибавить равный объем дигидроантимоната калия. Для улучшения выпадения осадка можно потереть внутренние стенки пробирки стеклянной палочкой, охладить реакционную смесь.

Примечание: при рН < 7 выпадает белый аморфный осадок сурьмяной кислоты !

Б. Получение гексанитрокобальтата (III) натрия-калия.В пробирку внести 2-3 капли соли калия и прибавить значительный избыток раствора гексанитрокобальтата натрия, энергично перемешать. Осадок какого цвета образуется? Какой ион отвечает за образование окрашенного соединения калия?

В. Образование малорастворимых соединений лития.В 3 пробирки налить по 3–4 каплям соли лития и прибавить гидроксид натрия и гидрофосфат натрия (при нагревании); фторид натрия; карбонат натрия.

Опыт 3. Карбонат и гидрокарбонат натрия

А. Реакция среды в растворе карбоната и гидрокарбоната натрия.В три пробирки налить: дистиллированную воду, 5 капель карбоната натрия, 5 капель гидрокарбоната натрия. К каждому раствору добавить по 3 капли фенолфталеина. Какая среда и почему а) в растворе карбоната натрия; б) в растворе гидрокарбоната. Написать ионные и молекулярные уравнения реакций. Почему оттенок окраски фенолфталеина в растворах этих солей различен?

Б. Термическое разложение гидрокарбоната натрия Поместить в тигель или фарфоровую чашечку 3–4 микрошпателя порошка гидрокарбоната натрия и прокаливать содержимое пламенем горелки в течение 10–15 мин. Охладить тигель на воздухе, внести в него 12–14 капель дистиллированной воды, перемешать стеклянной палочкой. Разделить раствор на две пробирки. Доказать, что в растворе находится соль угольной кислоты. Для этого в одну из пробирок добавить 3–4 капли 2 н. раствора хлороводородной кислоты и наблюдать выделение пузырьков газа. Какой газ выделяется? В другую пробирку к полученному раствору прибавить такое же количество раствора фенолфталеина. Сравнить окраску фенолфталеина в данном растворе с окраской растворов в контрольных пробирках, оставшихся после предыдущего опыта. По окраске индикатора определить, какая соль находится в растворе: карбонат натрия или гидрокарбонат?