Поняття про родину лужних хімічних елементів

Ця природна родина налічує п’ять хімічних елементів: Літій (Li), Натрій (Na), Калій (К), Рубідій (Rb), Цезій (Cs). Усі вони були відкриті в XIX ст. Ще один схожий із ними елемент Францій (Fr) добули штучно у XX ст. Назву «лужні» вони отримали від назви складних речовин лугів, що утворюються при їх взаємодії з водою.

Лужні металічні елементи у природі трапляються лише у складі сполук.

ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЛУЖНИХ МЕТАЛІВ. Прості речовини, утворені атомами лужних елементів, — це метали сріблясто-білого (цезій — золотисто-жовтого) кольору з яскраво вираженим металічним блиском. Вони настільки м’які, що легко ріжуться ножем (мал. 4).

У природі лужні метали відсутні, проте існують способи, якими їх можна одержати із складних речовин. Та через високу хімічну активність вони не можуть зберігатися відкрито на повітрі, тому що відразу вступають у хімічні реакції з киснем, водою, що входять до його складу {мал. 5а, 5в). Тому лужні метали зберігають під шаром гасу {мал. 56), парафіну тощо із суворим дотриманням правил пожежної безпеки.

Лужні метали належать до легких та легкоплавких речовин, мають високі теплопровідність і електропровідність. Тобто це типові метали, фізичні властивості яких багато в чому подібні.

Проте «подібний» не означає «однаковий». На підтвердження цього розгляньте таблицю 4.

Таблиця 4

Порівняльні характеристики лужних елементів і їх простих речовин

Використайте таблицю для відповідей на запитання:

1) Чи підтверджується наведена в тексті інформація про невисокі температури плавлення та кипіння лужних металів? (Для порівняння: температура плавлення міді — 1083 °С, заліза — 1539 °С.)

2) Який із лужних металів має найнижчу температуру плавлення? (Порівняйте її з температурою тіла людини.)

3) До легких чи важких металів належать лужні метали? (Зауважте, що метали з густиною до 5 г/см³ називають легкими.)

Здобута інформація переконливо доводить, що за схожістю фізичних властивостей елементи Літій, Натрій, Калій, Рубідій і Цезій не випадково об’єднані в одну природну родину.

МІСЦЕ ЛУЖНИХ МЕТАЛІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ У ПЕРІОДИЧНІЙ СИСТЕМІ, Відшукайте в періодичній системі комірки, в яких розміщені лужні хімічні елементи, та з’ясуйте їх порядкові номери. Літій міститься в комірці під номером 3, Натрій — 11,

Калій — 19, Рубідій — 37, Цезій — 55,

Францій — 87. Придивіться уважніше до періодичної системи та спробуйте знайти спільне в розміщенні лужних металічних елементів. Виявляється, що лужними металічними елементами розпочинаються всі (окрім першого) періоди. Тобто вони належать до однієї групи. Відносна атомна маса лужних металічних елементів зі збільшенням порядкового номера — збільшується.

Для лужних металічних елементів у періодичній системі зазначено однакову загальну формулу оксиду, в якій метал одновалентний. Зверніть увагу, що всі вони записані у стовпчик один під одним.

Далі важливо зрозуміти, як зі збільшенням відносних атомних мас лужних хімічних елементів змінюються властивості утворених ними простих речовин. Скористайтеся ще раз таблицею фізичних властивостей лужних металів {див. табл. 4), спробуйте встановити закономірність у їх зміні зі збільшенням порядкового номера елемента.

У хімічних властивостях простих речовин, утворених лужними хімічними елементами, також існують закономірності.

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЛУЖНИХ МЕТАЛІВ. Лужні метали — надзвичайно активні прості речовини.

1. Взаємодія з киснем. На повітрі за кімнатної температури вони окис-нюються киснем та утворюють оксиди:

Інші лужні метали утворюють ще й перокеиди.

Якщо літій, натрій чи калій нагріти, то окиенення супроводжується горінням, тобто виділенням світла й тепла. Активність рубідію та цезію настільки висока, що ці метали горять без попереднього нагрівання.

2. Взаємодія з водою. Усі лужні метали взаємодіють з водою й утворюють гідроксиди — луги. Реакція супроводжується виділенням водню й тепла (мал. 6).

Таким чином, літій реагує з водою помірно, натрій — набагато швидше, калій — надто швидко та з виділенням такої кількості теплоти, що виділений водень одразу загоряється. Активність рубідію та цезію в реакції з водою ще вища, ніж калію.

3. Взаємодія з неметалами. Окрім кисню, лужні метали взаємодіють також із багатьма іншими неметалами, зокрема з тими, що утворюють солі безоксигенових кислот:

Тепер у вас є всі підстави зробити висновок, що спільність фізичних та хімічних властивостей розглянутих лужних металів дала змогу віднести хімічні елементи Літій, Натрій, Калій, Рубідій, Цезій до однієї родини — родини лужних металічних елементів.

До родини лужних металічних елементів належать Літій (Li), Натрій (Na), Калій (К), Рубідій (Rb), Цезій (Cs), Францій (Fr), оскільки вони утворюють схожі за фізичними та хімічними властивостями речовини.

Лужні метали мають яскраво виражені фізичні властивості металів — блиск, теплопровідність, електропровідність тощо.

У періодичній системі лужні металічні елементи розташовані на початку періодів (крім першого).

Прикладами природної родини металічних елементів є лужні хімічні елементи Літій, Натрій, Калій, Рубідій, Цезій. Хімічна активність лужних металів є високою, що підтверджується взаємодією з киснем, водою, неметалами і зростає зі збільшенням відносної атомної маси елементів. Хімічна активність речовин, утворених лужними хімічними елементами, зростає.

Якщо про залізо, золото, срібло, мідь та деякі інші метали людина знала з давніх-давен, то цього не можна сказати про лужні метали. Причина полягає в їх надзвичайно високій активності. Тривалий час спроби добути натрій чи калій традиційними методами з уже відомих солей, зокрема натрій хлориду, калій хлориду чи калій карбонату, лишалися марними. І тільки в 1808 р. англійський учений Гемф-рі Деві (1778-1829) повідомив про відкриття нових елементів — Натрію та Калію.

Як йому це вдалося? Учений скористався постійним електричним струмом і провів електроліз (розклад електричним струмом) лугу NaOH, KOH. Біля негативно зарядженого електрода в розплаві лугу Гемфрі Деві спостерігав появу кульок із сильним металічним блиском, які за зовнішнім виглядом нагадували ртуть. Частиназнихзгорялаяскравим полум’ям, і горіння супроводжувалося вибухом, а частина залишалась і досить швидко тьмяніла. Причиною такого явища була хімічна активність лужних металів. Tож не випадково ці метали зберігають у запаяних ампулах або під шаром гасу, що унеможливлює їх безпосередню взаємодію з іншими речовинами. Після проведення багатьох дослідів учений переконався, що добув у вільному стані метали калій і натрій. Після вивчення їхніх властивостей він повідомив про своє відкриття. Через 10 років було відкрито Літій, а через півстоліття — Рубідій та Цезій. Представник родини лужних металічних елементів — Францій було відкрито французькою дослідницею Маргаритою Перей (1909-1975), ученицею МаріїСкподовської-Кюрі, через 132 роки після відкриття Натрію та Калію. Вона назвала його на честь своєї батьківщини.

Які з лужних металів легші за воду?

Як змінюється температура плавлення та кипіння лужних металів від літію до францію?

Чому з лужних металів не виготовлено жодної металевої конструкції, металевого виробу?

Що спільного в розташуванні лужних елементів у періодичній системі? Проаналізуйте твердження та оберіть те, що ви вважаєте правильним. Твердження 1. Хімічна активність калію більша, ніж літію.

Твердження2. Зі збільшенням порядкового номера температура плавлення лужних металів збільшується.

Як зі збільшенням відносних атомних мас змінюються хімічні властивості лужних металів? Підтвердьте прикладами.

Установіть відповідність між символами та назвами лужних елементів:

Укажіть формулу сполуки з найбільшою масовою часткою Калію:

І Розташуйте лужні елементи за збільшенням відносної атомної маси:

А Натрій Б Калій В Літій Г Рубідій

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Ярошенко