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Ãëàâà 9. Ìåòàëëû ãëàâíûõ è ïîáî÷íûõ ïîäãðóïï § 50. Õàðàêòåðèñòèêà s-ýëåìåíòîâ IA-ãðóïïû ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìû è îáðàçóåìûõ èìè ïðîñòûõ âåùåñòâ (îêîí÷àíèå)Õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ.Ñèñòåìàòèçèðóåì ñâåäåíèÿ î õèìè÷åñêèõ ðåàêöèÿõ, õàðàêòåðíûõ äëÿ ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ. 1.  ñëó÷àå âçàèìîäåéñòâèÿ ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ ñ êèñëîðîäîì ðàçëè÷íû íå òîëüêî óñëîâèÿ è ïðèçíàêè ïðîòåêàíèÿ ðåàêöèé, íî è õàðàêòåð îáðàçóþùèõñÿ ïðîäóêòîâ. Ëèòèé, íàòðèé è êàëèé èíòåíñèâíî îêèñëÿþòñÿ íà âîçäóõå è â êèñëîðîäå (áåç âîçãîðàíèÿ), ðóáèäèé è öåçèé íà âîçäóõå ñàìîâîçãîðàþòñÿ (ïîýòîìó èõ õðàíÿò â âàêóóìå â çàïàÿííûõ àìïóëàõ). Ïðè îêèñëåíèè ëèòèÿ îáðàçóåòñÿ îêñèä:
Ïðè âçàèìîäåéñòâèè íàòðèÿ ñ êèñëîðîäîì îáðàçóåòñÿ ïåðîêñèä:
Ïåðîêñèäû ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ — î÷åíü ñèëüíûå îêèñëèòåëè. Îíè áóðíî ðåàãèðóþò ñ âîäîé, ïðè÷åì ðåàêöèÿ ñîïðîâîæäàåòñÿ âûäåëåíèåì êèñëîðîäà. 2. Âñå ùåëî÷íûå ìåòàëëû àêòèâíî âçàèìîäåéñòâóþò ñ âîäîé:
3. Òàê æå ëåãêî ùåëî÷íûå ìåòàëëû âñòóïàþò â ðåàêöèè ñ ãàëîãåíàìè: â àòìîñôåðå ôòîðà è õëîðà êàëèé, ðóáèäèé è öåçèé âîñïëàìåíÿþòñÿ, ñ áðîìîì ðåàãèðóþò ñ ñèëüíûì âçðûâîì. 4. Ïðè íàãðåâàíèè ùåëî÷íûå ìåòàëëû âçàèìîäåéñòâóþò ñ ñåðîé, âîäîðîäîì, ñ äðóãèìè ìåòàëëàìè ÷àñòî îáðàçóþò èíòåðìåòàëëè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ. 8Na + 5H2SO4(êîíö.) = 4Na2SO4 + H2S↑ + 4H2O
Îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ îáóñëîâëåíû èõ ôèçèêî-õèìè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè è âåñüìà ðàçíîîáðàçíû. Íàïðèìåð, ëèòèé è íàòðèé ëåãêî âçàèìîäåéñòâóþò ñ êèñëîðîäîì âîçäóõà è äðóãèìè ãàçîîáðàçíûìè âåùåñòâàìè. Ïîýòîìó èõ èñïîëüçóþò äëÿ óäàëåíèÿ ïóçûðüêîâ ãàçà èç ñïëàâîâ ìåòàëëîâ.
Ìíîãèå ñïëàâû ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ îáëàäàþò óíèêàëüíûìè ñâîéñòâàìè. Íàïðèìåð, ñïëàâ ñâèíöà, íàòðèÿ, ëèòèÿ è êàëüöèÿ ñïîñîáåí ñæèìàòüñÿ íà 28%, ñîõðàíÿÿ ïðè ýòîì òâåðäîñòü è íå ðàñòðåñêèâàÿñü. Åãî ïðèìåíÿþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ îñåâûõ ïîäøèïíèêîâ äëÿ æåëåçíîäîðîæíîãî òðàíñïîðòà, ïîñêîëüêó îíè ðàáîòàþò â óñëîâèÿõ ïîñòîÿííûõ è ðåçêî ñìåíÿþùèõñÿ íàãðóçîê.
Áîëüøàÿ õèìè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü öåçèÿ ïî îòíîøåíèþ ê âåùåñòâàì, îáðàçóþùèì âîçäóõ, èñïîëüçóåòñÿ äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ðàäèîëàìï. Äëÿ ñîçäàíèÿ âàêóóìà â êîëáó ëàìïû âíîñÿò ìåëü÷àéøèé êóñî÷åê öåçèÿ, êîòîðûé ìãíîâåííî ïîãëîùàåò òå îñòàòêè âîçäóõà, êîòîðûå íåëüçÿ îòêà÷àòü íàñîñîì.
Îäíèì èç íàèáîëåå çàìå÷àòåëüíûõ ñâîéñòâ ðóáèäèÿ è öåçèÿ ÿâëÿåòñÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê ñâåòó. Ïðè îñâåùåíèè ïîâåðõíîñòè ìåòàëëà îí ñòàíîâèòñÿ èñòî÷íèêîì ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà (âîçíèêàåò ïîòîê ýëåêòðîíîâ), ïðè ïðåêðàùåíèè îñâåùåíèÿ òîê ïðåêðàùàåòñÿ. Ïðèáîðû, â êîòîðûõ ñâåòîâàÿ ýíåðãèÿ ïðåâðàùàåòñÿ â ýëåêòðè÷åñêóþ, íàçûâàþòñÿ ôîòîýëåìåíòàìè. Îíè øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ â çâóêîâîì êèíî, òåëåâèäåíèè. Ëó÷øèå ôîòîýëåìåíòû äåëàþò èç ñïëàâà ñóðüìû è öåçèÿ.
Îäíî èç îñíîâíûõ ïðèìåíåíèé êàëèÿ — èñïîëüçîâàíèå åãî ñóïåðîêñèäà äëÿ ðåãåíåðàöèè êèñëîðîäà â ïîäâîäíûõ ëîäêàõ:
Na2O2 + Ê2O4 + 2ÑO2 = Na2CO2 + Ê2ÑÎ2 + 2O2↑
Åäêèå ùåëî÷è ïðèìåíÿþòñÿ äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ìûëà, áóìàãè, ýëåêòðîëèòîâ äëÿ àêêóìóëÿòîðîâ, â î÷èñòêå íåôòåïðîäóêòîâ, â ïðîèçâîäñòâå èñêóññòâåííûõ âîëîêîí, â ñèíòåçå ìíîãî÷èñëåííûõ îðãàíè÷åñêèõ è íåîðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ.
Ñîåäèíåíèÿ âñåõ ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ ïðèìåíÿþòñÿ â ìåäèöèíå. Íàïðèìåð, ñîëè ëèòèÿ ñïîñîáíû ðàñòâîðÿòü îòëîæåíèÿ ìî÷åâîé êèñëîòû, ïîýòîìó èõ ïðèìåíÿþò äëÿ ëå÷åíèÿ ïîäàãðû. Íà îñíîâå áðîìèäîâ è èîäèäîâ ðóáèäèÿ ñîçäàíû áîëåóòîëÿþùèå è óñïîêàèâàþùèå ñðåäñòâà. Ïðèìå÷àòåëüíî, ÷òî ñóùåñòâóþò ïðîåêòû îòíîñèòåëüíî èñïîëüçîâàíèÿ â ìåäèöèíå äàæå ôðàíöèÿ! Óñòàíîâëåíî, ÷òî îí èçáèðàòåëüíî íàêàïëèâàåòñÿ â ðàêîâûõ îïóõîëÿõ íà ðàííèõ ñòàäèÿõ èõ ðàçâèòèÿ. Ýòî ñâîéñòâî ìîãëî áû ïîñëóæèòü äëÿ ðàííåé äèàãíîñòèêè çàáîëåâàíèÿ.
Ñîçäàþòñÿ óäèâèòåëüíûå ïðîåêòû íîâûõ îáëàñòåé ïðèìåíåíèÿ è äëÿ âïîëíå ïðèâû÷íûõ âåùåñòâ, íàïðèìåð êàìåííîé ñîëè (ãàëèòà). Êðèñòàëëû êàìåííîé ñîëè íåïðîíèöàåìû äëÿ æèäêèõ è ãàçîîáðàçíûõ âåùåñòâ. Ýòî ñëóæèò îñíîâàíèåì äëÿ ïðåäëîæåíèÿ î ñîçäàíèè â çàëåæàõ ãàëèòà îãðîìíûõ åìêîñòåé äëÿ õðàíåíèÿ íåôòè è ãàçà.
Îñíîâíûå ïîíÿòèÿ s-Ýëåìåíòû • Ùåëî÷íûå ìåòàëëû: ñòðóêòóðà àòîìîâ, âèä êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè • Îêñèä • Ïåðîêñèä • Ñóïåðîêñèä Âîïðîñû è çàäàíèÿ
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