Химия. 11 класс

Общие сведения о щелочных металлах

Щелочные металлы как химические элементы объединяет одинаковое строение валентного электронного слоя атомов, электронная конфигурация которого в основном состоянии выражается формулой ns¹ (табл. 32). Щелочные металлы обладают низкой электроотрицательностью. Валентный электрон слабо связан с атомом из-за малой величины взаимодействующих зарядов и большого размера атома. Это определяет высокую химическую активность щелочных металлов и её усиление по группе сверху вниз в связи с увеличением радиуса атомов и ослаблением взаимодействия валентных электронов с ядром. При отдаче валентных электронов атомы проявляют степень окисления +1 и образуют, как правило, соединения с ионным типом химической связи.

В таблице 32 суммированы сведения о строении и свойствах атомов щелочных металлов, а также сопоставлены физические свойства простых веществ. Приведённые данные показывают, что щелочные металлы имеют небольшую плотность и низкие температуры плавления. Щелочные металлы представляют собой кристаллические вещества с хорошей  электро- и теплопроводностью.

В земной коре самыми распространёнными из щелочных металлов являются натрий и калий (по 2,4 %). Остальные s-элементы IA-группы относятся к редким элементам.

Таблица 32. Характеристики атомов и простых веществ щелочных металлов

Элемент	Li	Na	K	Rb	Cs
Электронная конфигурация	[He]2s1	[Ne]3s1	[Ar]4s1	[Kr]5s1	[Xe]6s1
Радиус, нм	0,159	0,171	0,216	0,229	0,252
Электроотрицательность	1,0	0,9	0,8	0,8	0,7
Плотность, г/см3	0,53	0,97	0,86	1,53	1,87
Температура плавления, оС	180,5	97,8	63,6	38,8	28,5

Вследствие высокой химической активности щелочные металлы находятся не в свободном состоянии, а в виде соединений. Большая часть атомов натрия и калия входит в состав различных силикатов, в том числе и алюмосиликата — полевого шпата. В промышленных масштабах добывают галит, каменную соль (NaCl), сильвин (KCl), сильвинит (смесь KCl и NaCl). Республика Беларусь обладает большими запасами этих солей. К природным соединениям относятся также селитры — NaNO₃, KNO₃ и мирабилит — Na₂SO₄ · 10H₂O.

Распознать наличие в веществе ионов щелочного металла можно по характерному окрашиванию пламени горелки при внесении в него образца вещества на железной (платиновой, нихромовой) проволоке (рис. 109, Приложение 3).

Этот эффект положен в основу спектроскопических методов качественного и количественного определения щелочных металлов.

Получают щелочные металлы электролизом расплавов их солей, например:

2NaCl_{(расплав)} 2Na + Cl₂↑.