yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Хімія->Содержание->2.1.4 СПОЛУКИ ЛУЖНИХ МЕТАЛІВ ТА ЇХ ВЛАСТИВОСТІ

Метали

2.1.4 СПОЛУКИ ЛУЖНИХ МЕТАЛІВ ТА ЇХ ВЛАСТИВОСТІ

 

Оксиди (загальна формула М2О) добувають, як вже згадувалося, при безпосередньому контакті з киснем в умовах його недостачі і контрольованого доступу в реакційне середовище. Причому, спочатку утворюється пероксид, який розкладається при підвищеному температурному режимі за схемою:

2Na + O2 à Na2O2,

2Na2O2  à 2Na2O + O2.

Оксиди мають такі забарвлення: Li2О і Na2О – безбарвні, K2О і Rb2О – жовті, Cs2О – оранжевий. Забарвлення посилюється, оскільки у міру збільшення розмірів йонів М+ збільшується їх поляризованість.

При контакті з водою оксиди лужних металів швидко розчиняються з утворенням сильних основ – лугів

2Na2O + Н2O à2NaOН.

Оксиди лужних металів виявлять властивості типових основних оксидів, тому легко вступають у взаємодію з кислотами, кислотними і навіть амфотерними оксидами і основами (останні дві реакції відбуваються при сумісному сплавленні вихідних речовин)

Na2O + 2 HCl à 2NaCl + H2O,

Na2O +  CO2 à Na2CO3,

Na2O + BeO à Na2BeO2,

Na2O + Zn(OH)2 à Na2ZnO2 + H2O.

Крім звичайних оксидів лужні метали з Оксигеном утворюють пероксиди загального складу М2О2, що містять йони О22–, в яких ступінь окиснення Оксигену дорівнює –1, і супероксиди М2О4 (чи МО2) зі ступенем окиснення Оксигену –1/2. Стійкість пероксидів і супероксидів зростає при збільшенні розміру йона металу М+, оскільки зі збільшенням радіуса катіона стабілізується кристалічна решітка.

Пероксиди – солеподібні речовини, їх можна розглядати як сіль надто слабкої кислоти Н2О2. При дії на них холодною водою пероксиди піддаються швидкому гідролізу, внаслідок якого утворюється гідроген пероксид

Na2O2  +  2H2O à 2NaOH + Н2O2,

однак при дії гарячою водою чи при нагріванні пероксиди диспропорціонують за схемою:

2Na2O2  +  2H2O à 4NaOH + O2.

Пероксид натрію уявляє собою жовтий кристалічний порошок, який розкладається при триваловому зберіганні

2Na2O2  à 2Na2O + O2.

Оскільки пероксиди містять атоми Оксигену в проміжному ступені окисненя (–1), то для них притаманна окисно-відновна двоїстіть. Із сильними відновниками вони виступають як окисники, наприклад:

4Na2O2  + H2S + 2H2O à  4Na2SO4 + 6NaOH

S–2 –  8 ē  à   S+6

O2–2 + 2ē  à  2O–2,

але – з сильними окисниками – як відновники:

3Na2O2 + HIO3+ 3H2SO4 à  3Na2SO4+HI +O2+ 3H2O

O2–2 – 2ē  à  2O2

I+5   +  6ē à   I–1.

Супероксиди належать до сильніших окисників: у них майже миттєво згоряє алюміній, а деревинні ошурки – при незначному нагріванні. Вони реагують з водою з утворенням кисню і гідроген пероксиду

2КО2 +2Н2О à2КОН + Н2О2 + О2.

Гідриди –білі кристалічні речовини, що містять аніон Н–1. Їх термічна стійкість зменшується у ряді LiH–NaH–KH–RbH–CsH, а реакційна здатність, навпаки, – збільшується від LiH до CsH. Завдяки невеликій стікості вони розкладаються водою, при цьому Гідроген (–1), що входить до складу гідриду відновлює Гідроген (+1), який знаходиться у воді

NaH + H2O à NaOH + H2.

Їх вважають солеподібними сполуками, оскільки вони легко вступають у реакцію с кислотними оксидами, наприклад, з вуглекислим газом, утворюючи форміат натрію – сіль органічної (мурашиної) кислоти

NaH + CO2 à HCOONa.

Гідроксиди лужних металів – луги. Це безбарвні кристалічні речовини, легкоплавкі: Тпл. зменшується від LiОH (473оС) до CsОH (346оС), дуже добре розчинні у воді (за винятком LiОH), cтійкі до нагрівання навіть до 1000оС, крім LiОH, який розкладається вже при температурі 500оС

2LiОH à Li2О + Н2О.

Луги належать до дуже сильних електролітів, вони майже повністю дисоціюють у водних розчинах, утворюючи незв’язані йони

MeOH à Me+ + OH.

Наявність у розчинах лугів незв’язаного гідроксилу OH зумовлює високу реакційну здатність гідроксидів лужних металів, які взаємодіють з численними речовинами багатьох класів неорганічних і органічних сполук:

– з мінеральними і органічними кислотами

NaOH + HCl à NaCl + H2O,

NaOH + С17H35СOOH à С17H35СOONa + H2O;

– з кислотними оксидами

6NaOH + P2O5 à 2Na3PO4 + 3H2O,

2NaOH + 2NO2 à NaNO3 + NaNO3 + H2O;

вони добре поглинають із повітря вуглекислий газ, який теж належить до кислотних оксидів

2NaОH + CO2 à Na2CO3 + Н2О,

– з амфотерними оксидами і основами

NaOH(кр.) + Al2O3 à NaAlO2 + H2O (при сплавленні),

NaOH(р-н) + Al2O3 +H2O à Na[Al(OH)4]

– з нормальними, кислими, основними і амонійними солями (умовою протікання цих реакцій є утворення внаслідок неї газу, осаду чи малодисоційованої сполуки)

NaOH + Fe(NO3)3 à NaNO3 + Fe(OH)3↓,

NaOH + NaHCO3 à Na2CO3 + H2O,

NaOH + Cr(OH)2Cl à NaCl + Cr(OH)3↓,

NaOH + NH4Cl à NaCl + NH4OH,

однак при нагріванні остання реакція проходить іншим шляхом:

NaOH + NH4Cl à NaCl + NH3 + H2O;

– з  деякими неметалами, наприклад:

6NaOH (гаряч.розчин) + 3Cl2 à 5NaCl + NaClO3 + 3H2O;

2NaOH +Cl2 à NaCl + NaClO + H2O;

8NaOH + 4S (розплав) à 3Na2S + Na2SO4 + 4H2O.

Луги є настільки сильними основами, що при плавленні реагують навіть зі склом і фарфором і розчиняють платину та деякі інші малоактивні метали у присутності кисню

2NaOH (кp.) + SiO2 à Na2SiO3 + H2O,

2NaOH + Pt + O2 à Na2PtO3 + H2O.

Солі. Лужні метали утворюють солі з усіма оксигенвмісними і безкисневими кислотами. Корисно пам’ятати, що для деяких солей лужних металів більш поширеними є не номенклатурні, а тривіальні назви, наприклад: NaCl – поварена сіль, Na2CO3 – сода, або кальцінована сода  NaHCO3 – питна сода,  K2CO3 – поташ, NaNO3 і KNO3 – селітри, Na2B4O7 – бура, а натрієві солі вищих карбонових кислот загального складу СnН2n+1СООNa – мила.

Майже всі солі лужних металів добре розчиняються у воді, тому найчастіше їх добувають за обмінними реакціями нейтралізації

3NaOH + H3PO4 à Na3PO4 + 3H2O.

Солі лужних металів і слабких кислот гідролізуються у водних розчинах з утворенням лужного середовища, в якому рН >7:

СН3СООNa + H2O Û CH3COOH + NaOH,

СН3СОО  + Na+ + H2O Û CH3COOH + Na+  +  OH,

СН3СОО + H2O Û CH3COOH + OH .

Якщо у складі солі є багатозарядний аніон слабкої кислоти, то така сіль гідролізується ступінчасто, наприклад, гідроліз карбонату натрію:

I ступінь:       Na2CO3 + H2O   Û NaHCO3 + NaOH,

2Na+ + CO32– + H2O Û Na+  +  HCO3 + Na+  +  OH,

CO32–  + H2O  Û HCO3 + OH;

ІІ ступінь:       NaНCO3 + H2O Û H2CO3 + NaOH,

Na+  +  НCO3 + H2O Û H2CO3 + Na+  +  OH,

НСО3 + Н2О Û Н2СО3 + ОН.

Солі безкисневих кислот стійкі до нагрівання, при високих температурах вони просто переходять з твердого стану в рідкий розплав. Однак солі оксигенвмісних кислот не завжди витримують значне підвищення температури. Нітрати розкладаються, причому нітрат літію розкладається за однією схемою, а нітрати всіх інших лужних металів – за іншою, як показано на прикладі нітрату натрію:

4LiNO3 à2 Li2O + 4NO2 + O2,

2NaNO3 à 2NaNO2 + O2.

Стійкість солей лужних металів до підвищених температур зростає згори вниз – від солей літію до солей цезію. Так, карбонат літію розкладається

Li2CO3 à Li2O + CO2,

а карбонат натрію Na2CO3 та карбонати інших лужних металів плавляться без розкладання.

 

 

7