shelochnye metally
реклама
МОУ гимназия №7 г. Балтийска Проектно-информационная работа на тему: «Щелочные металлы – наиболее типичные представители металлов» Автор: Васильева Екатерина учащаяся 8А класса Руководитель: Крупнова Ольга Ивановна учитель химии 2012 год Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева I I 1 H II 2 Li III 3 Na 4 K IV 5 6 V 7 8 VI 9 VII 10 II Группы элементов IV V VI III VII VIII Щелочные металлы 1 1.00797 He Водород 6,939 3 Литий 11 Mg 19 Ca 39.102 Cu 63.546 37 85.47 Рубидий 47 Ag 107.868 Серебро Cs Au 196.966 Золото Fr Франций 65.37 38 87.62 Стронций Sс 44.956 Скандий 112.41 Кадмий Иттрий Барий Лантан Hg Tl 200.59 Ртуть Радий Ac 227.028 Актиний Zr 91.224 Цирконий Hf 178.49 Гафний Свинец 104 Rf [261] Резерфордий O 8 15.996 Кислород 15 S Фосфор V 23 50.942 Ванадий 33 74.9216 Мышьяк 41 Nb 92.906 Ниобий 73 Ta 180.9479 Тантал 83 208.98 Висмут 105 Db [262] Дубний F фтор 16 Cl 32,064 Сера Cr 24 51.996 Хром Se 34 78.96 Селен 42 Mo 95.94 Молибден 51 Te 121.75 Сурьма 82 Bi 207.2 7 14.0067 30,9738 50 Sb 118.71 Олово 72 Азот 32 As 72.59 Германий 81 Pb 204.383 Таллий 88 89 [226] La 138.81 Ti 47.90 Титан 49 Sn 114.82 Индий 56 57 137.34 22 N 14 P 28,086 Кремний 39 40 88.9059 6 12,011 Углерод 31 Ge 69.72 Галлий Y C 13 Si 26,9815 Алюминий Cd In 48 87 Ra [223] 5 10 .811 Zn Ga Цинк 80 Бор 20 21 40,08 30 Sr В 12 Al 24,312 Кальций 55 Ba 132.905 Цезий 79 4 9,012 Магний Медь Rb Be 22,988 Калий 29 Гелий Вериллий Натрий 2 Теллур 74 52 127.60 W 183.85 Вольфрам Po 25 Br Бром 43 Sg [263] Сиборгий 10 20,18 Неон 18 Аргон 39,948 Mn 26 Fe 54.938 Железо 75 107 Кобальт 99 126.904 Re 186.2 Криптон 101.07 102.905 Рутений Ксенон 76 Родий [262] Pd 106.4 Палладий 131,3 Os 77 Ir 78 Pt 190.2 192.2 Осмий Иридий 86 Радон [222] Bh 108 Hs 109 Mt Борий 46 54 85 Rn 210 58.71 Никель 36 Tс 44 Ru 45 Rh Рений Астат Co 28 Ni 58.933 83,8 53 Xe Иод 27 55.847 35 Kr 79.904 Технеций I Ne 17 Ar 35,453 Марганец 84 At 208.982 Полоний 106 Хлор 9 18.9984 4,003 [265 ] Хассий [266 ] Мейтнерий 195.09 Платина ЦЕЛЬ работы: Представить химические элементы, входящие в главную подгруппу I группы периодической системы Д.И. Менделеева. Показать на примере щелочных металлов усиление металлических свойств элементов с увеличением порядкового номера и проследить причинно-следственную связь в цепочке: строение – свойства применение. Задачи: 1. Дать общую характеристику элементов главной подгруппы I группы периодической системы Д.И. Менделеева: строение атомов, общие свойства. 2. Продемонстрировать имеющиеся в школьной лаборатории щелочные металлы, обратить внимание на условия их хранения. 3. Показать химические свойства щелочных металлов, исходя из строения их атомов. Проделать практические опыты. 4. Доказать, что с увеличением порядкового номера вниз по подгруппе, увеличиваются металлические свойства щелочных металлов. 5. Согласно химическим свойствам, определить области применения щелочных металлов и самых распространенных в природе их соединений. 6. Обозначить биологическую роль и применение соединений калия и натрия. Методы и приемы: анализ научной литературы, электронных ресурсов по теме работы, сравнительный анализ, синтез, классификация и обобщение отобранного материала, практические опыты. элемен т Li Аr 7 Валентные Атомный электроны радиус 2s1 )) Na 23 3s1 ))) K 39 4s1 )))) Rb 85 5s1 ))))) Cs 133 6s1 [223 ] ))))) ) 7s1 ))))))) Fr Метал- Восстанолическиевительные свойства свойства у в е л и ч и в а ю т с я у в е л и ч и в а ю т с я соединени я Li2O, LiOH основные свойства Na2O, NaOH основные свойства K2O, KOH основные свойства Rb2O, RbOH основные свойства Cs2O, CsOH основные свойства Радиоактивны й элемент Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева I 1 II 2 Li III 3 Na 4 K 6,939 V VI 11 22,9898 Натрий Калий Rb 10 В главной подгруппе: 19 39.102 37 Число электронов на внешнем слое не изменяется Радиус атома увеличивается 85.47 Рубидий Электроотрицательность уменьшается Cs 55 132.905 Цезий 9 VII VIII Литий 7 8 VII 3 5 6 III Щелочные металлы I IV II Группы элементов IV V VI Восстановительные свойства усиливаются Металлические свойства усиливаются Fr 87 [223] Франций 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. Калий 0 39 e = 19 P = 19 N = 20 +19 2 8 8 1 3d0 4s1 3p6 3s2 2p6 2s2 1s2 Краткая электронная запись - ____ 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. Щелочные металлы – простые вещества Натрий Литий Щелочные металлы Калий Рубидий Цезий В школьной химической лаборатории В нашей химической лаборатории из щелочных металлов в наличии имеются литий и натрий, они относятся к группе хранения №2 и находятся в металлическом ящике, который предназначен для хранения горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, на дне ящика насыпан песок. В связи с тем, что эти металлы легкие и химически активные вещества, их хранят в склянке из темного стекла под слоем керосина. А литий, как самый легкий металл, хранят под слоем вазелина, который более вязкий. Эксперимент Я убедилась, что металлы действительно мягкие. Для этого, пинцетом достала кусочек металла из склянки, промокнула его в фильтровальной бумаге и легко разрезала ножом. На срезе я четко увидела металлический блеск, который тускнел на глазах, покрываясь оксидной пленкой, что говорит о быстром окислении металла кислородом воздуха. Щелочные металлы Литий Натрий Фрайций История открытия Калий Цезий Рубидий История открытия лития Арфведсон Юхан Август (12 .01.1792 г. – 28 .10.1841 г.) Литий был открыт в 1817 г. А. Арфведсоном в минерале петалите. Берцелиус предложил назвать ее литионом (Lithion), поскольку эта щелочь впервые была найдена в "царстве минералов" (камней); название это произведено от греч.- камень. Металлический Литий впервые получен в 1818 г. Г. Дэви путем злектролиза щелочи. В 1855 г. Бунзен и Маттессен разработали промышленный способ получения металлического лития злектролизом хлорида лития. История открытия натрия Гемфри Дэви (17.12.1778 г – 29.05.1829 г) Натрий (Natrium, от англ. и франц. Sodium, нем. Natrium от древнеевр. neter — бурлящее вещество. В 1807 г. Г.Дэви путем электролиза слегка увлажненных твердых щелочей получил свободный металл натрий, назвав его содий (Sodium). В следующем году Гильберт предложил именовать новый металл натронием (Natronium); Берцелиус сократил последнее название до "натрий" (Natrium). История открытия калия Калий (англ. Potassium, франц. Potassium, нем. Kalium) открыл в 1807 г. Г.Дэви, производивший электролиз твердого, слегка увлажненного едкого кали. Дэви именовал новый металл потассием (Potassium), но это название не прижилось. Крестным отцом металла оказался Гильберт, известный издатель журнала "Annalen deг Physik", предложивший название "калий"; оно было принято в Германии и России. Гемфри Дэви (17.12.1778 г – 29.05.1829 г) История открытия рубидия Роберт Вильгельм Бунзен (31.03.1811 - 16.08.1899) Густав Роберт Кирхгоф (12.03.1824 – 17.10.1887) При спектроскопическом анализе минерала лепидолит (фторсиликат лития и алюминия) и обнаружились две новые красные линии в красной части спектра. Эти линии Р. Бунзен и Г.Кирхгофф правильно отнесли к новому металлу, который назвали рубидием (лат. rubidus - красный) из-за цвета его спектральных линий. Получить рубидий в виде металла Бунзену удалось в 1863 году. История открытия цезия Роберт Вильгельм Бунзен (31.03.1811 - 16.08.1899) Густав Роберт Кирхгоф (12.03.1824 – 17.10.1887) Цезий (англ. Cesium, франц. Cesium, нем. Caesium) - первый элемент, открытый с помощью спектрального анализа. Р.Бунзен и Г.Кирхгофф обнаружили спектральные линии нового элемента: одну слабо-голубую и другую ярко-голубую в области фиолетовой части спектра. Р.Бунзен назвал вновь открытый металл цезием (Casium) от лат. caesius -- голубой, светло-серый; в древности этим словом обозначали голубизну ясного неба. Чистый металлический цезий получен электролитическим путем в 1882 г. История открытия франция ПЕРЕ (Perey) Маргарита (19.10.1909 13.05.1975) Этот элемент был предсказан Д.И.Менделеевым (как Эка-цезий), и был открыт (по его радиоактивности) в 1939 г. Маргаритой Пере, сотрудницей Института радия в Париже с порядковым номером Z = 87 и периодом полураспада 21 мин. Она же дала ему в 1964 г. название в честь своей родины – франций. . Микроскопические количества франция-223 и франция-224 могут быть химически выделены из минералов урана и тория. Другие изотопы франция получают искусственным путём с помощью ядерных реакций. Качественное определение щелочных металлов Для распознавания соединений щелочных металлов по окраске пламени исследуемое вещество вносится в пламя горелки на кончике железной проволоки. Li+ - карминово-красный K+ - фиолетовый Cs+ - фиолетовосиний Na+ - желтый Rb + - красный Li+ Na+ K+ Химические свойства 1) 2Na + Cl2 = 2NaCl (в атмосфере F2 и Cl2 щелочные Me самовоспламеняются) 2) 4Li + O2 = 2Li2O оксид Li 3) 2Na + Н2 = 2NaН 2Na + O2 = Na2O2 пероксид Na 2K + 2O2 = K2O4 надпероксид K (при нагревании 200-400oC) 4) 6Li + N2 = 2Li3N (Li - при комнатной T, остальные щелочные Me -при нагревании) 5) 2Na + 2Н2О = 2NaОН + Н2 (Li - спокойно, Na - энергично, остальные – со взрывом – воспламеняется выделяющийся Н2 , Rb и Cs реагируют не только с жидкой Н2О, но и со льдом) 6) 2Na+ Н2SО4 = Na2SО4 + Н2 (протекают очень бурно) Практический опыт в школьной лаборатории. Взаимодействие натрия с водой. Приготовила эксикатор с водой, в которую добавила фенолфталеин, который является индикатором на щелочи. В щелочной среде он приобретает малиновое окрашивание. Отрезала небольшой кусочек металла и бросила его в воду. Наблюдала бурную химическую реакцию. Кусочек металла быстро передвигался по поверхности воды, слышалось громкое шипение в результате выделения водорода. По мере уменьшения размеров кусочка натрия, увеличивалась интенсивность окрашивания малиновым цветом раствора в эксикаторе, что доказало образование щелочи как конечного продукта. Применение щелочных металлов Для получения трития Литий Получение сплавов для подшипников Химические источники тока Восстановитель в органическом синтезе Пиротехника Применение щелочных металлов Теплоноситель в ядерных реакторах Качественный анализ органических веществ Восстановитель в органическом синтезе Натрий Газоразрядные лампы Термическое получение металлов Производство натриевосерных аккумуляторов Применение щелочных металлов Теплоноситель в ядерных реакторах Калийные удобрения Для получения перекиси калия Калий В гальванотехнике Катализатор Термическое получение металлов Применение щелочных металлов Применение щелочных металлов Литий в незначительных количествах присутствует в живых организмах, установлено его стимулирующее действие на некоторые процессы в растениях, способность повышать их устойчивость к заболеваниям. В организме среднего человека (масса 70 кг) содержится около 0,7 мг лития. Токсическая доза 90-200 мг. Li В организме натрий находится большей частью снаружи 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. Рекомендуемая доза натрия составляет для детей от 600 до 1700 миллиграммов, для взрослых от 1200 до 2300 миллиграммов в день. В виде поваренной соли это составляет от 3 до 6 граммов в день. Na 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. Основными пищевыми источниками являются сушёные абрикосы, дыня, бобы, киви, картофель, батат, авокадо, бананы, брокколи, печень, молоко, ореховое масло, цитрусовые, виноград. Калия достаточно много в рыбе и молочных продуктах. Рекомендуемая суточная доля калия составляет для детей от 600 до 1700 миллиграммов, для взрослых от 1800 до 5000 миллиграммов. K Цезий в живых организмах — постоянный химический микроэлемент организма растений и животных. Морские водоросли например содержат от 0,01-0,1 мкг цезия в 1 г сухого вещества, наземные растения — 0,05—0,2. Животные получают цезий с водой и пищей. В организме членистоногих около 0,067—0,503 мкг/г цезия, пресмыкающихся — 0,04, млекопитающих — 0,05. Главное депо цезия в организме млекопитающих — мышцы, сердце, печень; в крови — до 2,8 мкг/л цезий относительно малотоксичен; его биологическая роль в организме растений и животных окончательно не раскрыта. Cs Рубидий при поступлении с пищей оказывает успокаивающее противовоспалительное и противоаллергическое действие. Недостаток рубидия в организме может приводить к психическим заболеваниям. В качестве естественного источника рубидия в некоторых клиниках используется красное сухое вино. Избыток рубидия более вреден для организма, чем его недостаток. Rb Выводы: Щелочные металлы – это элементы главной подгруппы I группы Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева: литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций. Щелочные металлы являются наиболее типичными представителями металлов, все металлические свойства выражены у них особенно резко, так как, имея в наружном слое только один электрон, удаленный от ядра на значительное расстояние, атомы щелочных металлов чрезвычайно легко отдают его, превращаясь в положительные однозарядные ионы с устойчивой оболочкой соответствующего инертного газа. Выводы: Экспериментально, на примере взаимодействия щелочных металлов с водой, доказано, что с увеличением порядкового номера вниз по подгруппе, увеличиваются металлические свойства щелочных металлов. Щелочные металлы в силу своих физических и химических свойств находят широкое применение в жизни человека. Все щелочные металлы, в особенности калий и натрий и также их соединения, играют огромную биологическую роль в живых организмах. Спасибо за внимание!
