shelochnye metally

МОУ гимназия №7 г. Балтийска
Проектно-информационная работа на тему:
«Щелочные металлы – наиболее типичные
представители металлов»
Автор:
Васильева Екатерина
учащаяся 8А класса
Руководитель:
Крупнова Ольга Ивановна
учитель химии
2012 год
Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева
I
I
1
H
II
2
Li
III
3
Na
4
K
IV
5
6
V
7
8
VI
9
VII
10
II
Группы элементов
IV
V
VI
III
VII
VIII
Щелочные металлы
1
1.00797
He
Водород
6,939
3
Литий
11 Mg
19 Ca
39.102
Cu
63.546
37
85.47
Рубидий
47
Ag
107.868
Серебро
Cs
Au
196.966
Золото
Fr
Франций
65.37
38
87.62
Стронций
Sс
44.956
Скандий
112.41
Кадмий
Иттрий
Барий
Лантан
Hg Tl
200.59
Ртуть
Радий
Ac
227.028
Актиний
Zr
91.224
Цирконий
Hf
178.49
Гафний
Свинец
104
Rf
[261]
Резерфордий
O
8
15.996
Кислород
15 S
Фосфор
V
23
50.942
Ванадий
33
74.9216
Мышьяк
41
Nb
92.906
Ниобий
73
Ta
180.9479
Тантал
83
208.98
Висмут
105
Db
[262]
Дубний
F
фтор
16 Cl
32,064
Сера
Cr
24
51.996
Хром
Se
34
78.96
Селен
42
Mo
95.94
Молибден
51 Te
121.75
Сурьма
82 Bi
207.2
7
14.0067
30,9738
50 Sb
118.71
Олово
72
Азот
32 As
72.59
Германий
81 Pb
204.383
Таллий
88 89
[226]
La
138.81
Ti
47.90
Титан
49 Sn
114.82
Индий
56 57
137.34
22
N
14 P
28,086
Кремний
39 40
88.9059
6
12,011
Углерод
31 Ge
69.72
Галлий
Y
C
13 Si
26,9815
Алюминий
Cd In
48
87 Ra
[223]
5
10 .811
Zn Ga
Цинк
80
Бор
20 21
40,08
30
Sr
В
12 Al
24,312
Кальций
55 Ba
132.905
Цезий
79
4
9,012
Магний
Медь
Rb
Be
22,988
Калий
29
Гелий
Вериллий
Натрий
2
Теллур
74
52
127.60
W
183.85
Вольфрам
Po
25
Br
Бром
43
Sg
[263]
Сиборгий
10
20,18
Неон
18
Аргон
39,948
Mn 26 Fe
54.938
Железо
75
107
Кобальт
99
126.904
Re
186.2
Криптон
101.07
102.905
Рутений
Ксенон
76
Родий
[262]
Pd
106.4
Палладий
131,3
Os 77 Ir 78 Pt
190.2
192.2
Осмий
Иридий
86
Радон
[222]
Bh 108 Hs 109 Mt
Борий
46
54
85 Rn
210
58.71
Никель
36
Tс 44 Ru 45 Rh
Рений
Астат
Co 28 Ni
58.933
83,8
53 Xe
Иод
27
55.847
35 Kr
79.904
Технеций
I
Ne
17 Ar
35,453
Марганец
84 At
208.982
Полоний
106
Хлор
9
18.9984
4,003
[265 ]
Хассий
[266 ]
Мейтнерий
195.09
Платина
ЦЕЛЬ работы:
Представить химические элементы,
входящие в главную подгруппу I группы
периодической системы Д.И.
Менделеева. Показать на примере
щелочных металлов усиление
металлических свойств элементов с
увеличением порядкового номера и
проследить причинно-следственную
связь в цепочке: строение – свойства применение.
Задачи:
1. Дать общую характеристику элементов главной подгруппы I
группы периодической системы Д.И. Менделеева: строение атомов,
общие свойства.
2. Продемонстрировать имеющиеся в школьной лаборатории
щелочные металлы, обратить внимание на условия их хранения.
3. Показать химические свойства щелочных металлов, исходя из
строения их атомов. Проделать практические опыты.
4. Доказать, что с увеличением порядкового номера вниз по
подгруппе, увеличиваются металлические свойства щелочных
металлов.
5. Согласно химическим свойствам, определить области
применения щелочных металлов и самых распространенных в
природе их соединений.
6. Обозначить биологическую роль и применение соединений калия
и натрия.
Методы и приемы:
анализ научной литературы, электронных
ресурсов по теме работы, сравнительный
анализ, синтез, классификация и
обобщение отобранного материала,
практические опыты.
элемен
т
Li
Аr
7
Валентные Атомный
электроны радиус
2s1 ))
Na 23 3s1 )))
K
39 4s1 ))))
Rb 85 5s1 )))))
Cs 133
6s1
[223
]
)))))
)
7s1
)))))))
Fr
Метал- Восстанолическиевительные
свойства свойства
у
в
е
л
и
ч
и
в
а
ю
т
с
я
у
в
е
л
и
ч
и
в
а
ю
т
с
я
соединени
я
Li2O, LiOH
основные
свойства
Na2O, NaOH
основные
свойства
K2O, KOH
основные
свойства
Rb2O, RbOH
основные
свойства
Cs2O, CsOH
основные
свойства
Радиоактивны
й
элемент
Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева
I
1
II
2
Li
III
3
Na
4
K
6,939
V
VI
11
22,9898
Натрий
Калий
Rb
10
В главной подгруппе:
19
39.102
37
Число электронов на внешнем слое
не изменяется
Радиус атома увеличивается
85.47
Рубидий
Электроотрицательность уменьшается
Cs
55
132.905
Цезий
9
VII
VIII
Литий
7
8
VII
3
5
6
III
Щелочные металлы
I
IV
II
Группы элементов
IV
V
VI
Восстановительные свойства усиливаются
Металлические свойства усиливаются
Fr
87
[223]
Франций
Строение и свойства атомов


Щелочные металлы – это элементы главной
подгруппы I группы Периодической системы
химических элементов Д.И. Менделеева: литий,
натрий, калий, рубидий, цезий, франций.
На внешнем энергетическом уровне атомы этих
элементов содержат по одному электрону,
находящемся на сравнительно большом удалении от
ядра. Они легко отдают этот электрон, поэтому
являются сильными восстановителями. Во всех
соединениях щелочные металлы проявляют степень
окисления +1.
Калий
0
39
e = 19 P = 19 N = 20
+19
2 8 8 1
3d0
4s1
3p6
3s2
2p6
2s2
1s2
Краткая электронная запись -
____
Физические свойства
Серебристо – белые мягкие вещества
(режутся ножом), с характерным блеском
на свежесрезанной поверхности. Все они
лёгкие и легкоплавкие, причём, как
правило, плотность их возрастает от
лития к цезию.
Щелочные металлы – простые
вещества
Натрий
Литий
Щелочные металлы
Калий
Рубидий
Цезий
В школьной химической лаборатории
В нашей химической
лаборатории из щелочных металлов в
наличии имеются литий и натрий,
они относятся к группе хранения №2
и находятся в металлическом ящике,
который предназначен для хранения
горючих и легковоспламеняющихся
жидкостей, на дне ящика насыпан
песок. В связи с тем, что эти металлы
легкие и химически активные
вещества, их хранят в склянке из
темного стекла под слоем керосина. А
литий, как самый легкий металл,
хранят под слоем вазелина, который
более вязкий.
Эксперимент
Я убедилась, что
металлы действительно
мягкие. Для этого, пинцетом
достала кусочек металла из
склянки, промокнула его в
фильтровальной бумаге и
легко разрезала ножом. На
срезе я четко увидела
металлический блеск,
который тускнел на глазах,
покрываясь оксидной
пленкой, что говорит о
быстром окислении металла
кислородом воздуха.
Щелочные металлы
Литий
Натрий
Фрайций
История
открытия
Калий
Цезий
Рубидий
История открытия лития
Арфведсон
Юхан Август
(12 .01.1792 г. –
28 .10.1841 г.)
Литий был открыт в 1817 г. А.
Арфведсоном в минерале петалите.
Берцелиус
предложил
назвать
ее
литионом (Lithion), поскольку эта
щелочь впервые была найдена в
"царстве минералов" (камней); название
это произведено от греч.- камень.
Металлический Литий впервые получен
в 1818 г. Г. Дэви путем злектролиза
щелочи.
В 1855 г. Бунзен и Маттессен
разработали
промышленный
способ
получения
металлического
лития
злектролизом хлорида лития.
История открытия натрия
Гемфри Дэви
(17.12.1778 г –
29.05.1829 г)
Натрий (Natrium, от англ. и франц.
Sodium, нем. Natrium от древнеевр.
neter — бурлящее вещество. В 1807
г. Г.Дэви путем электролиза слегка
увлажненных твердых щелочей
получил свободный металл натрий, назвав его содий (Sodium).
В следующем году Гильберт
предложил
именовать
новый
металл
натронием (Natronium);
Берцелиус сократил последнее
название до "натрий" (Natrium).
История открытия калия
Калий (англ. Potassium, франц.
Potassium, нем. Kalium) открыл в
1807 г. Г.Дэви, производивший
электролиз
твердого,
слегка
увлажненного едкого кали. Дэви
именовал новый металл потассием
(Potassium), но это название не
прижилось.
Крестным
отцом
металла
оказался
Гильберт,
известный
издатель
журнала
"Annalen
deг
Physik",
предложивший название "калий";
оно было принято в Германии и
России.
Гемфри Дэви
(17.12.1778 г –
29.05.1829 г)
История открытия рубидия
Роберт Вильгельм Бунзен
(31.03.1811 - 16.08.1899)
Густав Роберт Кирхгоф
(12.03.1824 – 17.10.1887)
При
спектроскопическом
анализе минерала лепидолит
(фторсиликат
лития
и
алюминия) и обнаружились две
новые красные линии в красной
части спектра. Эти линии Р.
Бунзен и Г.Кирхгофф правильно
отнесли к новому металлу,
который назвали рубидием (лат.
rubidus - красный) из-за цвета
его
спектральных
линий.
Получить рубидий в виде
металла Бунзену удалось в 1863
году.
История открытия цезия
Роберт Вильгельм Бунзен
(31.03.1811 - 16.08.1899)
Густав Роберт Кирхгоф
(12.03.1824 – 17.10.1887)
Цезий (англ. Cesium, франц. Cesium,
нем. Caesium) - первый элемент,
открытый с помощью спектрального
анализа. Р.Бунзен и Г.Кирхгофф
обнаружили спектральные линии
нового элемента: одну слабо-голубую
и другую ярко-голубую в области
фиолетовой части спектра.
Р.Бунзен назвал вновь открытый
металл цезием (Casium) от лат. caesius
-- голубой, светло-серый; в древности
этим словом обозначали голубизну
ясного неба. Чистый металлический
цезий получен электролитическим
путем в 1882 г.
История открытия франция
ПЕРЕ (Perey)
Маргарита
(19.10.1909 13.05.1975)
Этот
элемент
был
предсказан
Д.И.Менделеевым (как Эка-цезий), и
был открыт (по его радиоактивности) в
1939 г. Маргаритой Пере, сотрудницей
Института
радия
в
Париже
с
порядковым номером Z = 87 и периодом
полураспада 21 мин. Она же дала ему в
1964 г. название в честь своей родины –
франций.
.
Микроскопические
количества франция-223 и франция-224
могут быть химически выделены из
минералов урана и тория. Другие
изотопы
франция
получают
искусственным путём с помощью
ядерных реакций.
Качественное определение щелочных металлов
Для распознавания соединений щелочных металлов по
окраске пламени исследуемое вещество вносится в пламя горелки
на кончике железной проволоки.
Li+ - карминово-красный K+ - фиолетовый
Cs+ - фиолетовосиний
Na+ - желтый
Rb + - красный
Li+
Na+
K+
Химические свойства
1) 2Na + Cl2 = 2NaCl (в атмосфере F2 и Cl2 щелочные Me
самовоспламеняются)
2) 4Li + O2 = 2Li2O
оксид Li
3) 2Na + Н2 = 2NaН
2Na + O2 = Na2O2
пероксид Na
2K + 2O2 = K2O4
надпероксид K
(при нагревании 200-400oC)
4) 6Li + N2 = 2Li3N (Li - при комнатной T, остальные щелочные Me -при
нагревании)
5) 2Na + 2Н2О = 2NaОН + Н2 (Li - спокойно, Na - энергично, остальные – со
взрывом – воспламеняется выделяющийся Н2 , Rb и Cs реагируют не только
с жидкой Н2О, но и со льдом)
6) 2Na+ Н2SО4 = Na2SО4 + Н2
(протекают очень бурно)
Практический опыт в школьной
лаборатории.
Взаимодействие натрия с водой.
Приготовила эксикатор с водой,
в которую добавила фенолфталеин,
который является индикатором на
щелочи. В щелочной среде он
приобретает малиновое окрашивание.
Отрезала небольшой кусочек металла и
бросила его в воду. Наблюдала бурную
химическую реакцию. Кусочек металла
быстро передвигался по поверхности
воды, слышалось громкое шипение в
результате выделения водорода. По
мере уменьшения размеров кусочка
натрия, увеличивалась интенсивность
окрашивания малиновым цветом
раствора в эксикаторе, что доказало
образование щелочи как конечного
продукта.
Применение щелочных металлов
Для
получения
трития
Литий
Получение
сплавов для
подшипников
Химические
источники
тока
Восстановитель
в органическом
синтезе
Пиротехника
Применение щелочных металлов
Теплоноситель
в ядерных
реакторах
Качественный
анализ
органических
веществ
Восстановитель
в органическом
синтезе
Натрий
Газоразрядные
лампы
Термическое
получение
металлов
Производство
натриевосерных
аккумуляторов
Применение щелочных металлов
Теплоноситель
в ядерных
реакторах
Калийные
удобрения
Для получения
перекиси калия
Калий
В гальванотехнике
Катализатор
Термическое
получение
металлов
Применение щелочных металлов
Применение щелочных металлов
Литий в незначительных
количествах присутствует в живых
организмах, установлено его
стимулирующее действие на некоторые
процессы в растениях, способность
повышать их устойчивость к
заболеваниям.
В организме среднего человека
(масса 70 кг) содержится около 0,7 мг
лития. Токсическая доза 90-200 мг.
Li
В организме натрий находится большей
частью снаружи клеток. Совместно с калием
натрий выполняет следующие функции:
 Создание условий для возникновения
мембранного потенциала и мышечных
сокращений.
 Поддержание осмотической концентрации
крови.
 Поддержание кислотно-щелочного баланса.
 Нормализация водного баланса.
 Обеспечение мембранного транспорта.
Рекомендуемая доза натрия составляет для
детей от 600 до 1700 миллиграммов, для взрослых
от 1200 до 2300 миллиграммов в день. В виде
поваренной соли это составляет от 3 до 6 граммов
в день.
Na
Калий — важнейший биогенный
элемент, особенно в растительном мире.
При недостатке калия в почве растения
развиваются очень плохо, уменьшается
урожай, поэтому около 90 % добываемых
солей калия используют в качестве
удобрений.
Основными пищевыми
источниками являются сушёные абрикосы,
дыня, бобы, киви, картофель, батат, авокадо,
бананы, брокколи, печень, молоко, ореховое
масло, цитрусовые, виноград. Калия
достаточно много в рыбе и молочных
продуктах. Рекомендуемая суточная доля
калия составляет для детей от 600 до 1700
миллиграммов, для взрослых от 1800 до
5000 миллиграммов.
K
Цезий в живых организмах —
постоянный химический
микроэлемент организма растений и
животных. Морские водоросли
например содержат от 0,01-0,1 мкг
цезия в 1 г сухого вещества, наземные
растения — 0,05—0,2. Животные
получают цезий с водой и пищей. В
организме членистоногих около
0,067—0,503 мкг/г цезия,
пресмыкающихся — 0,04,
млекопитающих — 0,05. Главное депо
цезия в организме млекопитающих —
мышцы, сердце, печень; в крови — до
2,8 мкг/л цезий относительно
малотоксичен; его биологическая роль
в организме растений и животных
окончательно не раскрыта.
Cs
Рубидий при поступлении с пищей оказывает
успокаивающее противовоспалительное и
противоаллергическое действие.
Недостаток рубидия в организме может приводить
к психическим заболеваниям. В качестве естественного
источника рубидия в некоторых клиниках используется
красное сухое вино. Избыток рубидия более вреден для
организма, чем его недостаток.
Rb
Выводы:
 Щелочные металлы – это элементы главной подгруппы I
группы
Периодической системы химических
элементов Д.И. Менделеева: литий, натрий, калий,
рубидий, цезий, франций.
 Щелочные металлы являются наиболее типичными
представителями металлов, все металлические свойства
выражены у них особенно резко, так как, имея в
наружном слое только один электрон, удаленный от
ядра на значительное расстояние, атомы щелочных
металлов чрезвычайно легко отдают его, превращаясь в
положительные однозарядные ионы с устойчивой
оболочкой соответствующего инертного газа.
Выводы:
 Экспериментально, на примере
взаимодействия щелочных металлов с водой,
доказано, что с увеличением порядкового
номера вниз по подгруппе, увеличиваются
металлические свойства щелочных металлов.
 Щелочные металлы в силу своих физических и
химических свойств находят широкое
применение в жизни человека.
 Все щелочные металлы, в особенности калий и
натрий и также их соединения, играют
огромную биологическую роль в живых
организмах.
Спасибо за внимание!