Презентация на тему Щелочные и щелочно-земельные металлы

Химические свойства щелочных металлов
Соединения щелочных металлов
Химические

свойства щелочноземельных металлов (Ca и Mg)
Соединения щелочноземельных металлов
Жесткость воды
Получение s-металлов
Опасность и хранение
Идентификация s-металлов
Биологическое действие

подгруппы периодической системы элементов:

Литий Li, Натрий Na, Калий K,

Рубидий Rb, Цезий Cs, ФранцийFr


Общая формула валентного электронного уровня: ns1
Щелочноземельные металлы – это элементы 2-й группы главной подгруппы периодической системы элементов:

Бериллий Be, Магний Mg, Кальций Ca, Стронций Sr, Барий Ba, Радий Ra

Общая формула валентного электронного уровня: ns2

Na и K содержатся примерно в одинаковых количествах (2,64%

и 2,41% по массе) и относятся к числу 8 наиболее распространенных элементов земной коры. Li, Rb и Cs являются редкими и рассеянными элементами.
В организме взрослого человека содержится около 100г катионов Na+ и 140 г катионов K+.
По распространенности в природе важнейшими щелочноземельными металлами
Содержание магния в земной коре 2,35% (по массе); в морской воде – 1,35 г/л. Содержание Mg в организме человека 0,05% (35 г).
Распространенность кальция в земной коре – 3,38% (по массе). Он занимает 5-е место по распространенности. Содержание в организме человека 1,5% (1050 г).

10-9 м

номеру группы (+1 и +2).

Для ns1-элементов характерно образование двухатомных

молекул Э2(σсв)2(σ*)0; для ns2-элементов образование Э2 невозможно из-за равной заселенности связывающих и разрыхляющих σ-орбиталей.

3. Величины E°s-элементов предопределяют их восстановительные свойства, увеличиваясь при движении в подгруппе сверху вниз. Все s-элементы вытесняют водород из воды и кислот, восстанавливают оксиды металлов и неметаллов до простых веществ.
.

неспаренных электронов, поэтому образованию ковалент-ной связи в соединениях

этих элементов предшествует возбуждение ns2 → ns1np1 с последующей гибридизацией sp-типа, определяющей линейное строение трехатомных молекул ЭX2. .

Рис. 1. Образование sp-гибридных орбиталей

Рис. 2. Модель атома с sp-гибридными орбиталями

Рис. 3. Модель молекулы BeH2

вниз, а в случае оснований удлинение связи Э–OH ведет

к увеличению основности.
6. В соединениях LiX и BeX2 связь Э–Х преимущественно ковалентная (малополярная).

7. Большинство солей растворимо в воде. К нерастворимым относят Li2CO3, KClO4, ЭCO3, ЭSO4, Э3(PO4)2 (Э = Ca, Sr, Ba), некоторые ЭF2.

восстановители.
Степень окисления в соединениях +1.

1. Взаимодействие с

кислородом:
Rb, Cs – самовоспламеняются
2Na + O2 = Na2O2; 2K + 2O2 = K2O4 – пероксиды
4Li + O2 = 2 Li2O – оксид
2. Реакция с галогенами протекает с выделением большого количества тепла: 2Na + Cl2 = 2NaCl
Реакция с серой протекает при нагревании: 2Li + S = Li2S
Литий взаимодействует с азотом (при Т комн.): 6Li + N2 = 2Li3N
Реакция с водородом (при нагревании): 2Na + Н2 = 2NaН
Окисление водой: 2Na + 2Н2О= 2NaОН + Н2↑

свойствами. Они взаимодействуют с Н2О (с образованием щелочей), кислотными

оксидами и кислотами.
Na2O + H2O = 2 NaOH Na2O + SO3 = Na2SO4 Na2O + 2 HCl = 2 NaCl + H2O

Гидроксиды щелочных металлов MeOH хорошо растворимы в воде (кроме LiOH). Их водные растворы называются щелочами. Проявляют основные свойства. Щелочи – очень агрессивные, едкие вещества. Они являются одними из самых реакционноспособных веществ.
NaOH получил название едкий натр (каустическая сода); KOH – едкое кали.

Соли щелочных металлов – типично ионные соединения, как правило хорошо растворимы в воде( кроме некоторых солей лития - LiF, Li3PO4).
Соли, образованные слабыми кислотами, гидролизуются (рН>7).

Mg –сильные восстановители. Ст. окисления в соединениях +2.

1.

Взаимодействие с кислородом:
2 Mg + O2 = 2 MgO (при поджигании) 2 Ca + O2 = 2 CaO (Ткомн.)
Взаимодействие с галогенами: Me + Cl2 = MeCl2 (Me = Ca, Mg)
Взаимодействие с неметаллами (при нагревании): Me + S = MeS 3 Me + N2 = Me3N2 Me +H2 = MeH2 2 Me + Si = Me2Si
Взаимодействие с водой: Сa + 2Н2О= Сa(ОН)2 + Н2↑ (Ткомн.) Mg + 2Н2О= Mg(ОН)2 + Н2↑ (кипячение)
Реакции с кислотами: Me + 2 HCl = MeCl2 + Н2↑

кальция (гипс).
Используется в строительстве и хирургии (гипсовые повязки).

обусловленная присутствием в ней катионов Ca2+ и Mg2+. Различают

временную (карбонатную) жесткость и постоянную жесткость воды.
Временная жесткость обусловлена наличием в воде растворимых гидрокарбонатов Ca и Mg.
Постоянная жесткость обусловлена наличием сульфатов, хлоридов и других солей кальция и магния.

виде в природе не встречаются.
s-элементы в металлическом
виде

получают с помощью
электролиза расплава их солей.

Впервые калий и натрий были выделены в чистом виде из соединений в 1807 г. английским химиком Дэви Гемфри

Дэви Гемфри
1778-1829

Получение s-металлов

2 NaCl = 2 Na + Cl2↑
на катоде: Na+ + ē = Na0
на аноде: Cl¯ - ē = ½ Cl0

продуктом реакции является щелочь и водород:
Исключения:

Магний реагирует медленно;

- Бериллий

реагирует только когда его оксидная плёнка снята с помощью ртути.

2Li +2H2O = 2LiOH + H2↑

Калий воспламеняется на влажном воздухе!

Опасность и хранение

атмосфере аргона или в углеводородов.
Все элементы, имеющие s-оболочку, являются

опасными веществами. Они пожароопасны, требуют особого пожаротушения, исключая бериллий и магний.

Na+, является основным внеклеточным ионом.
Калий в отличие от натрия

является внутриклеточным ионом (98% содержится внутри 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.
Активация многих энзимов.

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.

и растительных организмов. Зеленый пигмент растений – хлорофилл –

содержит около 2,7% магния. Ионы Mg2+ в молекуле хлорофилла выступают в роли комплексообразователя.
В организме Mg находится во внутриклеточном веществе органов и тканей. Магний входит в состав дентина, эмали зубов, необходим для построения костей скелета. Суточная потребность человека в Mg составляет 0,3-0,5 г.

Кальций – один из пяти наиболее распространенный элементов в организме человека. Он находится в каждой клетке тела человека. 99% кальция сосредоточены в костной ткани, 1% - в мягких тканях. Ежедневная потребность Ca 0,9-1,0 г. Концентрация ионов Ca2+ в организме регулируется гормонами паращитовидных желез.
Дефицит Са в организме приводит к мышечным судорогам и остеопорозу.