Лужні метали

Застосовуване до елементів ряду Li- Cs назва лужні метали пов’язано з тим, що їх гідроокису є сильними лугами. Натрій і калій відносяться до найбільш розповсюдження страненіе елементам, складаючи соохветственно 2,0 і 1,1% від загального числа атомів земної кори. Вміст у ній літію (0,02%), рубідію (0,004 %) і цезію (0,00009) вже значно менше, а франція – мізерно мало.

У природі лужні метали зустрічаються виключно у вигляді сполук. Натрій і калій є постійними складовими частинами багатьох вельми поширених силікатів. З окремих мінералів натрію найважливіший – кухонна сіль (NaCl) – входить до складу морської води і на окремих ділянках земної поверхні утворює під шаром наносних порід величезні поклади так званої кам’яної солі (в СРСР – Соликамськ, Артемова, Ілецк і т. д.). У верхніх шарах подібних покладів іноді містяться і скупчення солей калію [у вигляді мінералів сильвініту (KCl – NaCl), карналіту (KCl • MgCl2 • 6Н2 О) та ін], службовці основним джерелом отримання сполук цього елемента. Мають промислове значення природних скупчень калійних солей відомо лише небагато. Найважливішим із них є Солікамськоє родовище в СРСР.

Для літію відомий ряд мінералів [наприклад, сподумен – LiAl (SiO3) 2], але скупчення їх рідкісні. Рубідій і цезій зустрічаються майже виключно у вигляді домішок до інших лужним металам. Сліди франція завжди містяться з уранових рудах.

Сполуки натрію і калію мають величезне значення для життя. Досить нагадати хоча б те, що людина споживає щорічно 5-10 кг NaCl Подібним же чином для рослин необхідні солі калію. У зв’язку з цим близько 90 % всіх видобуваються калійних сполук вживаються для удобрення грунтів. Інші 10%, так само як і величезні кількості різних сполук натрію, використовуються в промисловості. Лише порівняно невелика за обсягом застосування знаходять поки похідні літію і вельми обмежена -з’єднання Rb і Cs.

У вільному стані лужні метали можуть бути виділені електролізом їх розплавлених хлористих солей. Основне практичне значення має натрій, щорічна світова вироблення якого складає більше 50 тис. т.

1) Схема установки для отримання металевого натрію електролізом розплавленого NaCl показана на рис. 184. Сама ванна складається з сталевого кожуха з шамотної футеровкою, графітовим анодом А і кільцевим залізний катодом К, між якими розташована сітчаста діафрагма. Електролітом зазвичай служить не чистий NaCl (т. пл. 800 °С), а більш легкоплавка суміш його з 25% NaF і 12% КСl (що дозволяє проводити процес при 610-650 °С). Металевий натрій збирається у верхній частині кільцевого катодного простору, звідки і переходить до збірки. У міру ходу електролізу у ванну додають NaCl.

Всі вони розчиняються у ртуті (гірше інших – літій). Несвітними полум’я газового пальника лужні метали та їх леткі сполуки забарвлюють в характерні кольори: Li – у карміново -червоний, Na – в яскраво -жовтий, К, Rb і Cs – в рожево – фіолетовий.

Літій і його аналоги є виключно реакційноздатними металами (причому активність їх у напрямку від Li до Cs зазвичай зростає). У всіх своїх сполуках лужні метали одновалентних. Розташовуючись в крайній лівій частині ряду напруг, вони енергійно взаємодіють з водою за схемою:

2Е +2 Н2 О = 2ЕОН + Н2

У процесі реакції з Li і Na виділення водню не супроводжується його займанням, з К воно вже відбувається, а з Rb і Cs взаємодія протікає з вибухом.

У зіткненні з повітрям свіжі розрізи Na і К (меншою мірою і Li) негайно покриваються пухкої плівкою продуктів окислення. Зважаючи на це Na і К зберігають зазвичай під гасом.

При нагріванні Na і К на повітрі вони легко загоряються, а рубідій і цезій самовоспламеняются вже при звичайній температурі.

Посилання на основну публікацію