Презентация на тему "Щелочные и щелочно-земельные металлы"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Щелочные и щелочно-земельные металлы

  Кубанский государственный аграрный университет Кафедра неорганической и аналитической химии Краснодар 2012 Костенко Е.С., Пестунова С.А., Кайгородова Е.А.

• 
  Слайд 2
  

  Содержание Общая характеристика элемента Распространенность Свойства щелочных металлов Свойства щелочноземельных металлов 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

• 
  Слайд 3
  

  Щелочные металлы - это элементы 1-й группы главной 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

• 
  Слайд 4
  

  Распространенность Щелочные металлы различаются по распространенности в природе. 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, Rbи 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 ворганизме 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).

• 
  Слайд 5
  

  Свойства щелочных металлов * 1 нм = 1 · 10-9 м

• 
  Слайд 6
  

  Свойства щелочноземельных металлов

• 
  Слайд 7
  

  Степени окисления элементов ns1 и ns2всегда равны 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. .

• 
  Слайд 8
  

  4. В основном состоянии атомы ns2-элементов не имеют 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-гибридныхорбиталей Рис. 2. Модель атома с sp-гибридными орбиталями Рис. 3. Модель молекулы BeH2

• 
  Слайд 9
  

  5. Ионность связи Э–Х возрастает в подгруппе сверху 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.

• 
  Слайд 10
  

  Химические свойства щелочных металлов Щелочные металлы – наиболее сильные 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↑

• 
  Слайд 11
  

  Соединения щелочных металлов Оксиды щелочных металлов Me2Oобладают основными свойствами. Они взаимодействуют с Н2О (с образованием щелочей), кислотными оксидами и кислотами. Na2O + H2O = 2 NaOHNa2O + SO3 = Na2SO4Na2O + 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. NaOHполучил 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).

• 
  Слайд 12
  

  Важнейшие соли натрия

• 
  Слайд 13
  

  Важнейшие соли калия

• 
  Слайд 14
  

  Химические свойства щелочноземельных металлов (Caи Mg) Са и 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 = MeS3 Me + N2 = Me3N2Me +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↑

• 
  Слайд 15
  

  Соединения щелочноземельных металлов CaSO4 · 2H2O – дигидрат сульфата кальция (гипс). Используется в строительстве и хирургии (гипсовые повязки).

• 
  Слайд 16
  

  Жесткость воды Жесткость воды – совокупность свойств природной воды, 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.

• 
  Слайд 17
  

  Металлы s-блока являются сильными восстановителями, поэтому в свободном 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

• 
  Слайд 18
  

  Щелочные и щелочноземельные металлы бурно реагируют с водой, 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

• 
  Слайд 19
  

  Щелочные и щелочноземе-льные металлы должны храниться в инертной атмосфере аргона или в углеводородов. Все элементы, имеющие s-оболочку, являются опасными веществами. Они пожароопасны, требуют особого пожаротушения, исключая бериллий и магний.

• 
  Слайд 20
  

  Идентификация s-металлов Соли s-металлов окрашивают пламя в соответствующие цвета

• 
  Слайд 21
  

  Биологическое действие Натрий в организме находится в виде иона 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.

• 
  Слайд 22
  

  Магний – важнейший биоэлемент, входящий в сос-тав животных 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.

• 
  Слайд 23
  

  Литература 1. Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов/ Под ред. А.И. Ермакова. – изд. 30-е, исправленное – М.: Интеграл-Пресс, 2005. – 728 с. 2. Неорганическая химия : В 3 т. / Под ред. Ю.Д. Третьякова. Т. 2: Химия непереходных элементов: Учебник для студ. высш. учеб. Заведений / А.А. Дроздов, В.П. Злованов, Г.Н. Мазо, Ф.М. Спиридонов. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 368 с. 3. Горбунов А.И., Филиппов Г.Г., Федин В.И. Химия: Учеб. пособие / Под ред. А.И. Горбунова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. – 688 с.: ил. 4. Реакции неорганических веществ: справочник / Р.А. Лидин, В.А. Молочко, Л.Л. Андреева; под ред. Р.А. Лидина. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2007. – 637с. 5. Биогенные элементы: комплексные соединения: учеб.-метод. пособ. / Т.Н. Литвинова, Н.К Выскубова, Л.В. Ненашева; под общ. ред. проф. Т.Н. Литвиновой. – Ростов н/Д : Феникс, 2009. – 283 с.: ил. 6. Егоров А.С., Иванченко Н.М., Шацкая К.П. Химия внутри нас: Введение в бионеорганическую и биоорганическую химию. - Ростов н/Д : Феникс, 2004. – 192 с.