К IA-подгруппе относятся литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций.

Литий

Первооткрыватель А. Арфедсон (1817 г.).

Положение в периодической системе:

период II,

группа IA.

Электронная конфигурация (в основном состоянии) 1s²2s¹.

Изотопы ,

Степени окисления +1 (1s²) практически во всех соединениях,

-1 (1s²2s²) в жидком аммиаке

Энергия ионизации 513,3 кДж/моль.

Сродство к электрону 59,6 кДж/моль.

Простое вещество – литий – металл.

t_пл 453,69 K.

t_кип 1620 К.

Применение: компонент подшипниковых сплавов, сырье для получения металлорганических катализаторов, компонент химических источников тока.

Натрий

Первооткрыватель Г. Дэви (1807 г.).

Положение в периодической системе:

период III,

группа IA.

Электронная конфигурация (в основном состоянии) 1s²2s²2p⁶3s¹.

Изотопы ,

– 100 %,

Степени окисления +1 (1s²s²2p⁶) практически во всех соединениях,

-1 (1s²2s²2p⁶3s²) в жидком аммиаке.

Энергия ионизации 495,8 кДж/моль.

Сродство к электрону 52,9 кДж/моль.

Простое вещество – натрий – металл.

t_пл 370,96 K.

t_кип 1156 К.

Применение: наполнитель натриевых газоразрядных ламп, жидкий теплоноситель в ядерных реакторах, осушитель органических реактивов, органический и неорганический синтез.

Калий

Первооткрыватель Г. Дэви (1807 г.).

Положение в периодической системе:

период IV,

группа IA.

Электронная конфигурация (в основном состоянии) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹.

Изотопы – 93,2 %,

– 6,7 %,

Степени окисления +1 ( 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ ) практически во всех соединениях,

-1 ( 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²) в жидком аммиаке.

Энергия ионизации 418,8 кДж/моль.

Сродство к электрону 48,4 кДж/моль.

Простое вещество – калий – металл.

t_пл 336,8 K.

t_кип 1047 К.

Применение: электролит в никель-кадмиевом аккумуляторе, производство минеральных удобрений, органический и неорганический синтез.

Рубидий

Первооткрыватель Р. Бунзен, Кирхгоф (1861 г.).

Положение в периодической системе:

период V,

группа IA.

Электронная конфигурация (в основном состоянии) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶5s¹.

Изотопы ,

– 83 %,

– 27 %.

Степени окисления +1 (1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶) практически во всех соединениях,

-1 (1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶5s²) в жидком аммиаке.

Энергия ионизации 403 кДж/моль.

Сродство к электрону 46,9 кДж/моль.

Простое вещество – рубидий – металл.

t_пл 312,2 K.

t_кип 961 К.

Применение: научно-исследовательские работы.

На внешнем электронном слое у атомов данных элементов содержится один электрон на s-подуровне.

Конфигурация внешней электронной оболочки – ns¹. Для завершения внешней электронной оболочки атомам щелочных металлов выгодно отдавать один электрон. Поэтому степень окисления щелочных металлов во всех соединениях +1.

С увеличением заряда ядра увеличивается радиус атомов, что влияет на изменение химических свойств: металлические свойства увеличиваются в ряду элементов Li < Na < K < Rb < Cs < Fr, так как сила притяжения внешнего электрона к ядру уменьшается.

Получение

Энергетические характеристики атома и физические свойства простых веществ

Химические свойства

Соединения

Качественные реакции на ионы

Получение

1. Электролиз расплава хлоридов или гидроксидов:

(-) K⁺ + 1e → K

(+) 2Cl^- - 2e → Cl₂

--------------------------

2KCl → 2K + Cl₂.

(-) K⁺ + 1e → K

(+) 4OH^- - 4e → O₂ + 2H₂O

--------------------------------------

4KOH → 4K + 2H₂O + O₂.

2. Электролиз растворов солей в пиридине (неводные растворители).

Энергетические характеристики атомов и физические свойства простых веществ

	Li	Na	K	Rb	Cs
Порядковый номер	3	11	19	37	55
Относительная атомная масса	6,941	22,990	39,098	85,486	132,905
t_пл.,°С	179,0	97,8	63,5	39,0	28,5
t_кип., °С	1340	883	760	696	708
Плотность, г/см³	0,534	0,97	0,86	1,532	1,87

Типичные металлы с характерным металлическим блеском, легкие, хорошо режутся ножом (за исключением лития). На воздухе очень быстро теряют свой блеск; рубидий и цезий на воздухе самовоспламеняются.

Химические свойства

1. Взаимодействие с водой:

2K + 2H₂O = 2KOH + H₂.

2. Взаимодействие с кислотами:

2Na + 2HCl = 2NaOH + H₂.

3. Взаимодействие с неметаллами:

2Na + H₂ = 2NaH (гидрид натрия),

2Na + Cl₂ = 2NaCl (хлорид натрия),

2K + 2C = 2K₂C₂ (карбид калия),

6Na + N₂ = 2Na₃N (нитрид натрия).

4. Взаимодействие с кислородом:

4Li + O₂ = 2Li₂O (оксид лития),

2Na + O₂ = Na₂O₂ (пероксид натрия),

K + O₂ = KO₂ (надпероксид калия).

5. Взаимодействие со спиртами:

2Na + 2C₂H₅OH = 2C₂H₅ONa + H₂.

Соединения

Оксиды

Общая формула оксидов щелочных металлов R₂O. Все оксиды щелочных металлов проявляют основные свойства.

1. Взаимодействие с водой:

Na₂O + H₂O = 2NaOH.

2. Взаимодействие с кислотными оксидами:

K₂O + CO₂ = K₂CO₃.

3. Взаимодействие с кислотами:

Li₂O + 2HCl = 2LiCl + H₂O.

Гидроксиды

Общая формула гидроксидов ROH. Гидроксиды щелочных металлов – сильные основания (щелочи).

1. Взаимодействие с кислотными оксидами:

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O.

2. Взаимодействие с кислотами:

2KOH + H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2H₂O.

Качественные реакции на ионы

1. Окраска пламени.

Демонстрации опытов:

2. Взаимодействие ионов калия с гексанитрокобальтатом.

Демонстрации опытов:

3. Взаимодействие ионов натрия с дигидроантимонатом калия.