Щелочные металлы
ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ:литий
Li, натрий Na, калий К, рубидий Rb, цезий Cs,
франций Fr. Щелочные металлы, кроме Cs, имеют серебристый металлич. блеск, Cs -
золотисто-желтую окраску. Все щелочные металлы очень мягки, легко режутся (кроме Li), Rb,
Cs и Fr при обычной т-ре почти пастообразны. наиб. твердый из них Li мягче талька
(твердость талька принята за единицу по шкале Мооса). Щелочные металлы кристаллизуются
в кубич. объемноцентрир. решетке с пространств, группой IтЗт,
z = 2. Т-ры плавления щелочных металлов уменьшаются от Li к Cs: 180,54 °С (Li), 97,86 °С
(Na), 63,51 °С (К), 39,32 °С (Rb), 28,44 °С (Cs). Щелочные металлы очень легкие, самый
легкий среди всех известных металлов - Li, он плавает в керосине, a Na и К легче
воды.
Сильно электроположит. характер и высокая
хим. активность щелочных металлов обусловлены небольшой затратой энергии на отрыв от
атомов этих металлов одного s-электрона. Первые потенциалы ионизации
(эВ): 5,39178 (Li), 5,13915 (Na), 4,34070 (К), 4,17719 (Rb), 3,89397 (Cs).
Щелочные металлы - сильные восстановители. Значения их стандартных электродных потенциалов
(В) для полур-ции М+ + е- = М: -3,045 (Li), -2,711
(Na), -2,924 (К), -2,925 (Rb), -2,923 (Cs). Литий стоит первым в электрохим.
ряду напряжений металлов.
На воздухе все щелочные металлы быстро покрываются темно-серым налетом, состоящим из оксидов, только у Li появляется зеленовато-черная пленка нитрида Li3N. Склонность к окислению на воздухе возрастает от Li к Fr, причем Rb, Cs и Fr окисляются уже с воспламенением. Поэтому щелочные металлы хранят под слоем обезвоженного парафинового или вазелинового масла. С водой щелочные металлы реагируют бурно с образованием щелочей (откуда название) и выделением Н2, при этом Rb и Cs взаимод. даже со льдом при -100 °С. С метанолом и этанолом щелочные металлы дают алкоголяты и Н2.
Кислород окисляет все щелочные металлы, но если Li превращается только в Li2O, то остальные щелочные металлы- в смеси, в основном М2О2 и МО2, при этом Rb и Cs вспыхивают. С N2 реагирует в обычных условиях только Li, превращающийся в нитрид, для остальных щелочных металлов нитриды неизвестны. Щелочные металлы растворяются в жидком аммиаке, некоторых алкиламинах и полиэфирах с образованием синих растворов, обладающих электронной проводимостью (см. Сольватированный электрон). При хранении синие аммиачные растворы обесцвечиваются в результате медленно протекающей реакции: 2M + 2NH3
2MNH2
+ Н2. Растворы щелочных металлов в жидком аммиаке взаимодействуют с ацетиленом
с образованием ацетиленидов М2С2. При нагревании
К, Rb и Cs с графитом получают С8МХ, С24МХ,
С36МХ и другие нестехиометрические соединения
в виде медно-красных порошков, самовоспламеняющихся на воздухе и разлагающихся
водой с выделением Н2. Щелочные металлы энергично взаимод. с галогенами
с образованием галогенидов. При нагревании с S щелочные металлы дают сульфиды, с Н2
- гидриды, с Р -фосфиды. Большинство солей щелочных металлов хорошо растворимо в воде,
малорастворимы - фторид, фосфат и карбонат лития, а также МСlO4,
MMnO4, MReO4, где М = Rb и Cs.
Основной метод получения щелочных металлов - термическое восстановление хлоридов и бромидов магнием, кальцием, кремнием и другими восстановителями в вакууме при 600-800 °С. Выделенные металлы очищают от примесей ректификацией или вакуумной дистилляцией.
Лит.: Плющев В.Е., Степин Б. Д., Химия и технология лития, рубидия и цезия, М., 1970; Натрий, М., 1986; Степин Б.Д., Цветков А. А., Неорганическая химия, М., 1994.
Б. Д. Степин.