Главная | Обратная связь

Загальна характеристика s – елементів І А групи. Лужні метали.

S-елементи Na, K, Ca, Mg

• Na – e = Na+

Солі натрію в організмі знаходяться переважно в розчинному стані в плазмі крові, в лімфі, в лікворі, в травних соках. В клітинах натрію значно менше, зосереджується в позаклітинних зонах. Натрій відіграє важливу роль у затриманні води в організмі. 1 г натрію може затримати до 25 г води.

Йому належить важлива роль у перерозподілі води між клітинами i рідинами організму, а також в регуляції обміну води в цілому. Натрій хлорид є основним матеріалом, з якого утворюється соляна кислота. В цьому процесі беруть також участь хлориди калію, кальцію та магнію. Ці солі відіграють найбільшу роль в осмотичних процесах. Іони натрію також необхідні для нормальної збудливості м'язів.

Солі калію, як і натрію, добре розчинні у воді, вони є у всіх тканинах організму. На відміну від натрію, калій в більших кількостях міститься в клітинах, тому натрій звичайно звуть екстрацелюлярним, а калій iнтpaцелюлярним елементом. Так, наприклад, з 8 - 9 г калію, що є в крові, 95 - 96% знаходиться в еритроцитах i лише 3 - 5% у плазмі. Багато калію в травних соках. Іони калію посилюють функції парасимпатичної нервової системи i зменшують збуджуючий вплив натрію на м'язи. Калій посилює дію ацетилхоліну на нервові закінчення в м'язах.

Загальна характеристика s – елементів І А групи. Лужні метали.

1. Загальна характеристика елементів І А групи.

Головна підгрупа першої групи періодичної системи включає елементи літій, натрій, калій, рубідій і цезій, а також дуже нестабільний елемент францій. Всі ці елементи об’єднують під спільною назвою лужні метали, так як гідроксиди двох головних представників цієї групи – натрію і калію – здавна були відомі під назвою лугів. З цих лугів, піддаючи їх у розплавленому стані електролізу Деві в 1807 році вперше добув вільні калій і натрій.

У зовнішньому електронному шарі атоми лужних металів мають по одному електрону. У передостанньому електронному шарі у атома Li є два електрони, а у атомів решти лужних металів – по 8 електронів. Маючи у зовнішньому електронному шарі лише по одному електрону, який перебуває на порівняно великій відстані від ядра, атоми цих елементів досить легко віддають цей електрон, тобто характеризуються низькою енергією іонізації. Однозарядні позитивні іони, що при цьому утворюються, мають стійку електронну структуру відповідного інертного газу (іон Li – структуру атома гелію, іон натрію – атома неону, іон калію – атома аргону). Легкість віддавання зовнішніх електронів характеризує розглядувані елементи як найтиповіші представники металів: металічні властивості у лужних металів виявлені особливо різко.

Однакова будова не тільки зовнішнього, а й передостанього електронного шару атомів усіх лужних металів, крім літію, зумовлює велику подібність властивостей цих елементів. В той же час збільшення заряду ядра і загального числа електронів в атом при переході згори вниз по підгрупі створює деякі відмінності в їхніх властивостях: більш легке віддавання валентних елктронів і посилення металічних властивостей із збільшенням порядкового номера.

Порівняно з елементами інших підгруп у елементів першої групи головної підгрупи найнижчі перші енергії іонізації, а розміри атомів й іонів найбільші. Отже, у них найбільш виражені металічні властивості і вони проявляють ступінь окиснення СО тільки +1, Найнижчу енергію іонізації серед лужних, як і серед інших металів, має францій, тому за своїми хімічними властивостями він є найактивніший метал.

У вигляді простих речовин лужні метали – це сріблясто-білі метали ( виняток цезій Cs – золотисто-жовтий) з об’ємно центрованою кристалічною решіткою. Ці метали дуже м’які, легко ріжуться ножем.

Всі лужні метали дуже реакційноздатні і на повітрі одразу окислюються; цезій і рубідій самозаймаються. Тому всі вони зберігаються під шаром гасу або парафінової олії.

Натрій енергійно взаємодіє з водою і навіть плавиться завдяки теплоті, яка виділяється внаслідок реакції, однак водень, який виділився не загоряється навіть при доступності повітря, якщо тільки кулька натрію може вільно рухатися по поверхні води. Калій реагує з водою настільки активно, що водень, який виділяється при контактуванні з повітрям зразу займається. Ще більш чіткі відмінності між обома елементами спостерігаються в їх відношенні до брому і йоду. Натрій реагує з бромом при кімнатній температурі лише з поверхні; а з йодом його обережно можна навіть силавити без видимої взаємодії. Якщо ж в рідкий бром вкинути шматок калію, то відбувається сильний вибух; це ж спостерігається при нагріванні калію з йодом.

Поширення. Завдяки надзвичайній схильності до окиснення лужні метали ніколи не зустрічаються у вільному стані, а лише включно у формі своїх сполук. Однак, саме в такому вигляді натрій і калій належать до найбільш поширених елементів.

Найважливіші мінерали натрію: NaCl (кам’яна сіль, галіт), Na₂SO₄  10H₂O (мірабіліт, глауберова сіль), Na₃AlF₆ (кріоліт), Na₂B₄O₇ 10H₂O (бура); він входить у склад багатьох природніх силікатів і алюміносилікатів. Сполуки натрію містяться в рослинних і тваринних організмах, в останньому випадку головним чином у вигляді NaCl. В крові люлюдини іони Na⁺ складають 0,32%, в кістках = 0,6%, в м’язевій тканині 0,6 –1,5 %.

Найбільш важливими мінералами калію є: сильвін KCl, сильвініт KClNaCl, карналіт KClMgCl₂6H₂O, каїніт KClMgSO₄3H₂O.

Добування і застосування. Лужні метали Li і Na добувають електролізом їхніх розплавлених гідроксидів, хлоридів або легкоплавких сумішей хлоридів.

Найважливішою областю застосування літію є атомна енергетика. Його використовують як джерело отримання тритію; , а також, як теплоносій в атомних реакторах.

Натрій використовується в металотермії. Металічний натрій і його рідкий сплав з калієм використовують в органічному синтезі. Як відновник використовується часто амальгама натрію. Як теплоносій застосовується в ядерних енергетичних установках, в клапанах авіаційних двигунів, в хімічних виробництвах (для рівномірного нагріву в області 450 - 650С).

Загальні фізичні властивості.

 Електропровідність.

Лужні метали за електропровідністю поступаються лише сріблу. Найкращий провідник серед лужних металів – натрій – має опір, який майже в 3 рази перевищує опір срібла.

 Пари металів.

Лужні метали в пароподібному стані в основному одноатомні. Це було спочатку встановлено шляхом визначення відношення питомих теплоємкостей. Однак пізніше визначення густини парів показано, що в основному в саме легких лужних металів відбувається помітна асоціація атомів в двохатомні молекули (існування їх вперше встановлено спектроскопічно). Для парів натрію при атмосферному тиску і температурі кипіння натрію ступінь асоціації складає 16%. Пари лужних металів інтенсивно забарвленні. Пари натрію мають пурпурове забарвлення, подібне до забарвлення розведеного розчину KMnO₄. калій в парах забарвлений в синьо-зелений колір

Лужні метали або їх не дуже важколетні сполуки забарвлюють полум’я газового пальника в характерні кольори:

Li – карміново-червоний;

Na – жовтий;

K, Pb, Cs – фіолетовий.