Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Уфимский государственный нефтяной технический университет»
(ГОУ ВПО УГНТУ)
Филиал УГНТУ в г. Салавате.
Общая и неорганическая химия.
Отчет по лабораторной работе
«МЕТАЛЛЫ IА И IIA ПОДГРУПП»
ХТП –240801.65-1.01.00 ЛР.
Исполнитель
студент гр. МХ-07-21: Балянов Е.А.
Руководитель
Доцент к.б.н.: Михольская И.Н.
Салават2008
1 Теоретическая часть
Металлы, расположенные в IA и IIА подгруппах периодической системы Д.И. Менделеева, являются S-элементами. Они обладают высокой химической активностью, поэтому в природе встречаются исключительно в виде многочисленных соединений, в которых они содержатся в виде положительно заряженных ионов.
Получение этих металлов возможно только электролизом преимущественно расплавленных солей, так как они почти все активно реагируют с водой, образуя растворы гидроксидов - щелочи. Металлы IA группы получили название щелочных, а металлы IIА группы - щелочноземельных.
1.1 Щелочные металлы
Щелочными элементами называются литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций. Они характеризуются незначительной твердостью, малой плотностью и низкими температурами плавления и кипения. Наименьшую плотность имеет литий, самую низкую температуру плавления - франций
Конфигурация внешней электронной оболочки s-металлов IA подгруппы …ns1. На предыдущей электронной оболочке у атома лития содержится два электрона, а у атомов остальных щелочных элементов – по восемь электронов. Начиная с четвертого периода атомы (К; Rb; Cs; Fr) имеют свободные незаполненные уровни, заполняющиеся в последующих периодах (d; f; g). Появление свободных электронных уровней, увеличение заряда ядра и общего числа электронов в атоме при переходе сверху вниз по подгруппе создает некоторые различия в их свойствах.
Щелочные металлы принадлежат к числу наиболее активных в химическом отношении элементов. Имея во внешнем электронном слое только по одному электрону, находящемуся на сравнительно большом удалении от ядра, атомы довольно легко отдают этот электрон, т. е. характеризуются низкими энергиями ионизации. При этом энергия ионизации уменьшается при переходе от лития к цезию. Восстановительная активность элементов при этом возрастает. При химических реакциях атомы щелочных металлов, легко теряя электроны, проявляют себя как сильнейшие восстановители:
Ме – е- → Ме1+
По отношению к щелочным металлам все элементы с высокой электроотрицательностыо являются окислителями.
1.2 Щелочноземельные металлы
В главную подгруппу II группы входят элементы бериллий, магний, кальций, стронций, барий и родий. Все эти элементы, кроме бериллия, обладают ярко выраженными металлическими свойствами. В свободном виде они представляют собой серебристо–белые вещества, более твердые, чем щелочные металлы, с довольно высокими температурами плавления. По плотности все они, кроме радия, относятся к легким металлам.
Первые два элемента отличаются во многих отношениях от остальных четырех элементов.
Все изотопы радия радиоактивны.
Конфигурация внешней электронной оболочки s-металлов IIA подгруппы …ns2. На предыдущей электронной оболочке у атома бериллия находится два электрона, а у остальных – восемь. Начиная с атома Са появляются свободные незаполненные электронами уровни (р, d, f, g) заполняющиеся в последующих периодах. Появление свободных уровней у Ca, Sr, Ва и Ra делает эти элементы более химически активными и отличающимися по физическим свойствам от Be и Mg.
Два электрона внешней оболочки сравнительно легко отщепляются от атомов, которые превращаются при этом в положительные двухзарядные ионы. Поэтому в химической активности эти элементы лишь немного уступают щелочным металлам, но все же металлы IIА группы сохраняют высокие восстановительные свойства. В химических реакциях для всех s - металлов IIА группы характерна реакция образования ионной связи с потерей двух электронов. Они довольно быстро окисляются на воздухе и могут вытеснять водород из воды при комнатной температуре.
Кальций, стронций и барий издавна называются щелочноземельными элементами. Все они типичные металлы. При их сжигании всегда получаются оксиды, которые при растворении в воде образуют гидроксиды. Пероксиды щелочноземельных металлов гораздо менее стойки чем пероксиды щелочных металлов.
Щелочноземельные металлы могут соединяться с водородом, образуя гидриды; с азотом, образуя нитриды.
В отличие от солей щелочных металлов, многие из солей щелочноземельных металлов малорастворимые в воде.