Химические свойства металлов

На свежем разрезе s-металлы имеют блестящую поверхность, однако вступая в контакт с кислородом воздуха, они окисляются и быстро тускнеют, поэтому в случае необходимости их хранят под слоем керосина (за исключением бериллия и магния, которые образуют на поверхности защитный слой оксида).

Все s-металлы горят в атмосфере воздуха, образуя оксиды одного или нескольких типов – нормальные оксиды состава Ме₂О (I группа) и МеО (II группа), пероксиды состава Ме₂О₂ (I группа) и МеО₂ (II группа), супероксиды состава MeO₂ (I группа) и МеO₄ (II группа).

При этом только литий сгорает на воздухе с образованием оксида

а другие щелочные металлы образуют пероксиды и супероксиды (или их смесь):

Оксиды натрия и калия могут быть получены только при нагревании смеси пероксида с избытком металла в отсутствие кислорода:

Все s-металлы соединяются с водородом при нагревании, образуя гидриды, при взаимодействии с галогенами, серой, азотом, фосфором, углеродом и кремнием образуются соответственно галогениды, сульфиды, нитриды и фосфиды, карбиды и силициды.

При взаимодействии щелочных металлов с водой образуются щелочи и водород. Активность металлов возрастает сверху вниз по группе. Так, литий реагирует с водой относительно медленно, тогда как калий реагирует со взрывом и горит фиолетовым пламенем на поверхности воды:

Реакционная способность щелочно-земельных металлов также уменьшается при перемещении снизу вверх П группы. Барий, стронций и кальций энергично реагируют уже с холодной водой:

Магний очень медленно реагирует с холодной водой, но бурно с водяным паром. Бериллий не реагирует с холодной водой и медленно реагирует не только с горячей водой, но даже с паром.

С кислотами все щелочные металлы реагируют со взрывом, поэтому такие реакции специально не проводят. Щелочно-земельные металлы также бурно реагируют с кислотами.

Металлы I группы, а также кальций, стронций и барий при взаимодействии с жидким аммиаком или при нагревании в парах аммиака образуют амиды и водород:

Образующиеся амиды – кристаллы, легко гидролизующиеся с образованием щелочи и аммиака:

Металлы I u II групп (за исключением бериллия) могут взаимодействовать со спиртами, образуя алкоголяты:

а также с органическими кислотами, образуя соли, подобные ацетату натрия СН₃СООNа. Натриевые соли высших жирных кислот (например, С₁₇Н₃₅СООNа) широко используются для получения мыла.

Реакция Вюрца – взаимодействие при нагревании моногалогенозамещенных алканов с металлическим натрием:

При взаимодействии же магния с галогеналканами образуется знаменитое магнийорганическое соединение состава R–Mg–Hal, получившее название реактива Гриньяра:

Эта реакция протекает с хорошим выходом при добавлении раствора соответствующего галогеналкана в диэтиловом эфире к тонкоизмельченной магниевой стружке. Реактивы Гриньяра широко используются в органическом синтезе различных спиртов.

Получение. Большинство s-металлов имеют высокие электродные потенциалы и являются сильнейшими среди известных восстановителей. Поэтому электролиз водных растворов солей этих металлов не приводит к получению самих металлов, а лишь к образованию щелочей. Свободные металлы получают электролизом расплавов их галогенидов.

Так, при электролизе расплава хлорида натрия (t_пл = 801 °С) на катоде выделяется металлический натрий, а на аноде – газообразный хлор. Схема электролитического процесса представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема электролиза расплава хлорида натрия:

7 – ячейка; 2 – катод; 3 – ввод; 4 – коллектор для натрия; 5 – колокол

Электролитическая ванна (электролизер) представляет собой футерованный огнеупорным кирпичом стальной сосуд. В качестве анода используют графитовые стержни, в качестве катода – стальной цилиндр. В верхней части ванны имеется устройство для сбора хлора (колокол). Выделяющийся в катодном пространстве металлический натрий собирают в коллектор (устройство для сбора натрия без доступа воздуха). Таким образом, электролиз расплава NaCl – способ одновременного получения хлора и металлического натрия.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 49; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!