Химические элементы, их класификация. Человек и биосфера. Водород и его соединения. s-элементы ІА группы. Щелочные металлы

Общие свойства металлов

Металлический блеск. Тепло- и электропроводность

ковкость

пластичность

Активность металлов

Атомные радиусы элементов

Содержание в организме человека, %Li Na K Rb Cs Be Mg Ca Sr Ba

10-4 0,08 0,23 10-5 10-4 10-7 0,027 1,4 10-3 10-5

Свойства атомарного водородаH+←-е H +е→ H–

Радиус 21 pm 37 pm 133 pm

Эл. конф. 1s0 1s1 1s2

H – e = H+ (протон) H + e = H– (гидрид)H + H2O = H3O+ (гидроксоний)

Н3О+

Получение1)  Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

2)  2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4]+ 3H2

3)  2H2O → 2H2 + O2

2NaCl + 2H2O → H2 + Cl2 + 2NaOH4)  C + H2O → CO + H2

5)  CH4 + H2O → CO + 3H2

Способы собирания

Получение водорода в промышленности

• Очевидно, что при огромных объемах Очевидно, что при огромных объемах промышленного производства сырьем для промышленного производства сырьем для

получения водорода должны быть получения водорода должны быть легкодоступные и дешевые вещества. Таки легкодоступные и дешевые вещества. Таки

ми веществами являются природный газ ми веществами являются природный газ (метан СН(метан СН44) и вода. Запасы природного газа ) и вода. Запасы природного газа

велики, а воды — практически не велики, а воды — практически не ограничены.ограничены.

Получение водорода в Получение водорода в промышленностипромышленности

• 1. В основном получают из природного газа путем конверсии 1. В основном получают из природного газа путем конверсии (превращения) под действием водяных паров и катализатора(превращения) под действием водяных паров и катализатора ::

СНСН44 + 2Н + 2Н22О → 4НО → 4Н22↑+СО↑+СО22 • 2. Нагревание:2. Нагревание:

CHCH44 →2 →2HH22↑ +↑ +CC• 3. Разложение воды под действием электрического тока3. Разложение воды под действием электрического тока::

2Н2Н22О→НО→Н22↑ +О↑ +О22↑↑• В промышленности водород получают, пропуская водяные пары над В промышленности водород получают, пропуская водяные пары над

раска ленным углем:раска ленным углем:

С + НС + Н220 = СО + Н0 = СО + Н22..

Применение Применение водородаводорода

Применение водородаПрименение водорода

• 1 1 — производство минеральных — производство минеральных удобрений удобрений

• 2 2 — получение соляной кислоты; — получение соляной кислоты;

• 3 3 — водород — автомобильное топливо — водород — автомобильное топливо XXI XXI века; века;

• 4 4 — топливо для ракетных двигателей;— топливо для ракетных двигателей;

• 5 5 — сварка и резка металлов; — сварка и резка металлов;

• 6 6 — получение тугоплавких металлов; — получение тугоплавких металлов;

• 7 — получение твердых жиров 7 — получение твердых жиров (маргарина); (маргарина);

• 8 8 — синтез метилового спирта и других — синтез метилового спирта и других органических продуктов.органических продуктов.

ВыводыВыводы::

• B B промышленности для промышленности для получения водорода получения водорода используют доступное и де используют доступное и де шевое сырье — природный шевое сырье — природный газ, каменный уголь и воду.газ, каменный уголь и воду.

• Водород — это Водород — это перспективный источник перспективный источник энергии энергии XXI XXI в.в.

Химические свойства  Восстановительные свойства:

1)  с неметаллами: 2H20 + O2 → 2H2

+1O (со взрывом при поджеге)

  H20 + S  (150-250°) →   H2

+1S

  3H20+N2(p;t°)→ 2NH3

+1 (в присутствии железного катализатора)

  H20 + F2 → 2HF (со взрывом)

H2 + I2  (t°) →   2H+1I-1

 2)  с оксидами металлов: H20 + СuO  (t°) →  Cu + H2O

 (способ получения малоактивных металлов Pb, Мо, W, Ni, Cu и др. С их оксидов) Окислительные свойства 3)  со щелочными и щелочно-земенльными металлами: 

H20 + 2Li0 → 2Li+1H-1

H20 + Ca0 → Ca+2H2

-1

Гидриды

1. Солеобразующие гидриды2Li + H2 = 2LiH (т.пл. 680 оС)NaH + H2O = NaOH + H2

4LiH + AlCl3→ Li[AlCl4] + 3LiCl

4NaH + BCl3 → Na[BH4] + 3NaCl

2. Металлические гидриды

3. Полимерные гидриды

MgH2 NaH

ZrHxLaNi5H6

Применение

D2O “тяжелая” вода

sp3 гибридизация

ВОДА речовини). Між молекулами води - водневі зв'язки: 

Вещество.Вещество. Молекулы. Молекулы.

Подавляющие большинство веществ состоит из Подавляющие большинство веществ состоит из молекул, мельчайших частиц которые молекул, мельчайших частиц которые

сохраняют, все физические свойства вещества.сохраняют, все физические свойства вещества.

В природе существует около 100 видов атомов, В природе существует около 100 видов атомов, приведенных в таблице Менделеева, из этих приведенных в таблице Менделеева, из этих

атомов образуется все многообразие атомов образуется все многообразие существующих в природе веществ.существующих в природе веществ.

МОЛЕКУЛЫМОЛЕКУЛЫ

Молекула вещества может состоять :Молекула вещества может состоять :

• из нескольких разных атомов,из нескольких разных атомов,

• из нескольких одинаковых атомов.из нескольких одинаковых атомов.

• Некоторые веществаНекоторые вещества

состоят просто из атомов. состоят просто из атомов.

  

Водородные связи. Структура воды.

 Кислотно-основные свойства1)  Слабый электролит: H2O → H+ + OH-

2) Вода – амфотерное соединение. Li2O + H2O → 2LiOH

MgO + H2O → → Mg(OH)2

SO3 + H2O → H2SO4

3)  Гидролиз солей:

 Al2S3 + 6H2O → 2Al(OH)3 ↓+ 3H2S

Al2(CO3)3 + 6H2O → 2Al(OH)3 ↓ + 3H2O + 3CO2

4)  Разложение гидридов

 CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2

Ca3P2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2PH3

CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2

Ca3N2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2NH3

 5)  Образование кристаллогидратов:

 CuSO4 (білий) + 5H2O → CuSO4·5H2O (синий) 

 6)  С активными металлами:

 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2

3Fe + 4H2O (t°) → Fe3O4 + 4H2

 7)  С галогенами (продукты разные):

 4F2 + 3H2O → OF2+ 6HF + O2

Cl2 + H2O → HClO + HCl 

Пероксид водорода

 Химические свойства

 1.  Разложение: 2H2O2 → 2H2O + O2

  2.  Окислительные и восстановительные свойства H2O2.

4Н2О2 +PbS →PbSO4+4H2O5H2O2+2KMnO4+3H2O →5O2↑+2MnSO4+K2SO4+8H2O

 Получение Гидролиз его производных: 

1.  BaO2 + 2H2O → H2O2 + Ba(OH)2

2.  H2S2O8 + 2H2O → H2O2 + 2H2SO4

 

ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ

 Общая характеристика 

Ат. Ном. Название Ел.конф. Ат. рад,нм

г/см3

tпл.С

tкип.С

Ст. ок

3 Li [He] 2s1 0,531 180,5 1347 0,97 +1

11 Na [Ne]3s1 0,97 97,9 882,9 1,01 +1

19 K [Ar] 4s1 0,859 63,65 774 0,91 +1

27 Rb [Kr] 5s1 1.53 38,4 688 0,89 +1

55 Cs [Xe] 6s1 1,88 28.4 678 0,86 +1

87 Fr [Rn] 7s1 – – – – +1

Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева

ArАргон

1839,948

КrКриптон

3683,80

XeКсенон

54131,30

Группы элементов

1

2

4

5

6

3

7

I II III IV V VI VII VIII

NaНатрий

1122,9898

МgМагний

1224,312

AlАлюминий

1326,9815

ClХлор

1735,453

SiКремний

1428,086

PФосфор

1530,9738

SСера

1732,064

ККалий

1939,102

СaКальций

2040,08

НВодород

11,00797

НеГелий

24.0026

LiЛитий

36.939

ВеБериллий

49,0122

FФтор

918,9984

ОКислород

815,9994

NАзот

714,0067

СУглерод

612,01115

ВБор

510,811

NеНеон

1020,183

Скандий

Sc2144,956

Титан

Ti2247,90

Ванадий

V2350,942

Хром

Cr2451,996

Марганец

2544,956

МnЖелезо

2655,847

FeКобальт

2758,9332

СоНикель

2858,71

Ni

Цинк

3065,37

ZnМедь

2963,546

Сu GeГерманий

3272,59

GaГаллий

3126,9815

BrБром

3579,904

SeСелен

3478,96

AsМышьяк

3374,9216

SrСтронций

3887,62

RbРубидий

3785,47

Y3988,905

Иттрий Рутений

44101,07

RuРодий

45102,905

RhПалладий

46106,4

PdТехнеций

43[99]

ТсМолибден

4295,94

МоНиобий

4192,906

NbЦирконий

4091,22

Zr

Кадмий

48112,40

СdСеребро

47107,868

Ag InИндий

49114,82 Sb

Сурьма

51121,75

SnОлово

50118,69

ТeТеллур

5278,96

I 53126,9044

Йод

ВаБарий

56137.34

CsЦезий

55132,905

La57138,81

Лантан

*

Гафний

72178.49

HfТантал

73180,948

ТаВольфрам

74183.85

WРений

75186,2

ReОсмий

76190,2

ОsИридий

77192,2

IrПлатина

78195,09

Рt

Ртуть

80200,59

HgЗолото

79196,967

Аu ТIТаллий

81204,37 Ро

Полоний

84[210]

ВiВисмут

83208,980

PbСвинец

82207,19

At 85210

Астат

RnРадон

86[222]

RаРадий

88[226]

FrФранций

87[223]

Ас89138,81

Актиний

**

Борий

107[262]

BhСиборгий

106[263]

SgРезерфордий

104[261]

RfДубний

105[262]

DbХассий

108[265]

HsМейтнерий

109[266]

Мt

Пери –оды

RO4

RH

R2O7RO3

RH2

R2O5

RH3

RO2

RH4

R2O3ROR2ОВысшиеоксиды

ЛВС

Строение и свойства атомов

• Щелочные металлы – это элементы главной подгруппы I группы Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева: литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций.

• На внешнем энергетическом уровне атомы этих элементов содержат по одному электрону, находящемся на сравнительно большом удалении от ядра. Они легко отдают этот электрон, поэтому являются сильными восстановителями. Во всех соединениях щелочные металлы проявляют степень окисления +1.

e = 19 P = 19 N = 20

39 0

Краткая электронная запись -

+19

2 8 18

____

1s21s2

2s22s2

2p62p6

3s23s2

3p63p6

4s14s13d0

Калий

Щелочные металлы – простые вещества

Литий

Натрий

Щелочные металлы

Калий Рубидий

Цезий

Физические свойства

• Серебристо – белые мягкие вещества (режутся ножом), с характерным блеском на свежесрезанной поверхности. Все они лёгкие и легкоплавкие, причём, как правило, плотность их возрастает от лития к цезию.

Химические свойства

• А) с простыми веществами

2Li + Н2 = 2LiН – гидрид лития;

2К + Сl2 = 2КСl – хлорид калия;

2Nа + S = Nа2S – сульфид натрия;

4 Li + О2 = 2Li2О – оксид лития.

б) со сложными веществами 2Nа + 2НОН = 2NаОН + Н2

Реакция натрия с водой

Получение

• Литий был открыт шведским химиком И. Арфведсоном в 1817г и по предложению Й. Берцелиуса назван литием (камень), т.к. был обнаружен в камне.

Получение

• Натрий и калий впервые получены английским физиком и химиком Г.Дэви в 1807г при электролизе едких щелочей.

Получение

• Й. Берцелиус предложил назвать элемент №11 натрием (сода), а элемент №19 по предложению Гильберта получил название калий (щёлочь).

Плавлення лужних металів

На відміну від інших твердих металів характер плавлення натрію змінюється при накладанні додаткового тиску

Мінерали• Галит (сіль) – NaCl• Сильвинит – NaCl*KCl

• Мирабилит (глауберовая соль) – Na2SO4*10 H2O

• Натрон Na2CO3*10 H2O• NaNO3 – чилійська селітра

Лепидолит KLi1,5Al1,5[AISi3О10](F, ОН); H2О 1,2 - 5,9 масс.% (слюды)

• Сподумен LiAlSi2O6

Минералы

изумруд

апатит

флюорит

доломит

кальцитгипс

тальк

E

HCl H2O

H2SO4

(холод)

EOH

NH3,t

Me

Me2O,tMeCl,tHNO3

спирти

N2

O2

ECl

EOH

E2SO4

E2O

ENH2(аміди)

Me+E2OMe+EClENO3

алкоголя ти

Li3N

Li2O,Na2O2,K,Rb,Cs EO2

інтерметаліди

Na

Na2O2

O2,t0

Na2O

Na2O2

Al,t0

O2

Na,t0

Na2SO4

H2SO4

Na2CO3

H2SO4

CO2

NaOHCa(OH)2

Na,t0

H2O

H2O

HFNaF Na3[AlF6]

HF

NaH

H2,t0

300-4000

F2,HF

NaClHCl

F2

Cl2,HCl

електроліз розплаву

електроліз розчину

HCl,Cl2

H2SO4CO2

S,t0Na2S

S,t0

H2S

NaNO2HCl

NO2

Галогениди

литий натрий калий рубидий