Химические свойства металлов

s-Металлы на свежем разрезе имеют блестящую поверхность, однако при контакте с кислородом воздуха окисляются и быстро тускнеют, поэтому их хранят под слоем керосина (за исключением бериллия и магния, которые образуют на поверхности защитный слой оксида).

Все s-металлы горят на воздухе, образуя оксиды и пероксиды: оксиды Ме₂0 (I группа) и МеО (И группа), пероксиды Ме₂0₂ (I группа) и Ме0₂ (И группа), супероксиды Ме0₂ (I группа) и Ме0₄ (II группа).

Например, из металлов I группы только литий горит на воздухе с образованием оксида.

Натрий образует смесь пероксида и супероксида.

Оксиды натрия и калия могут быть получены только при нагревании смеси пероксида с избытком металла в отсутствие кислорода.

Все s-металлы, за исключением бериллия, соединяются с водородом при нагревании, образуя гидриды (см. § 10.2); при взаимодействии с галогенами, серой, азотом, фосфором, углеродом и кремнием образуются галогениды (§ 11.2), сульфиды. (§ 12.3), нитриды и фосфиды (§ 13.2), карбиды и силициды (§ 14.4) соответственно.

При взаимодействии щелочных металлов с водой образуется щелочь и выделяется водород. Активность металлов возрастает сверху вниз по группе. Так, литий реагирует с водой относительно медленно.

Калий реагирует с водой со взрывом и горит фиолетовым пламенем на поверхности воды.

Аналогичным образом изменяется реакционная способность металлов IIA группы. Барий, стронций и кальций энергично реагируют уже с холодной водой.

Магний очень медленно реагирует с холодной водой, но бурно с водяным паром. Бериллий практически не реагирует с холодной водой и медленно реагирует не только с горячей водой, но даже с водяным паром.

С кислотами все щелочные металлы реагируют со взрывом, поэтому такие реакции не годятся для аудиторной демонстрации и никогда не проводятся на лекциях. Щелочноземельные металлы — все элементы НА группы, кроме бериллия, также бурно реагируют с кислотами.

Металлы I группы, а также кальций, стронций и барий при взаимодействии с жидким аммиаком или при нагревании в парах аммиака образуют амиды и водород.

Амиды — кристаллические вещества, легко гидролизующиеся с образованием щелочи и аммиака.

Металлы I и II групп (за исключением бериллия) могут взаимодействовать со спиртами (см. § 24.1), образуя алкоголяты:

С органическими кислотами эти металлы дают соли, подобные ацетату натрия CH₃COONa. Натриевые соли высших жирных кислот давно нашли применение в мыловарении.

Щелочные и щелочноземельные металлы способны вступать в реакции и со многими другими органическими веществами, образуя так называемые металлоорганические соединения. Магнийор- ганические соединения типа R-Mg-X (R — алкильный или арильный радикал, X — галоген), известные химикам как реактивы Гринъяра (см. § 25.2), играют важную роль в органическом синтезе. Реактивы Гриньяра получают при добавлении раствора галоге- налкана в диэтиловом эфире к магниевой стружке по экзотермической реакции:

Получение. s-Металлы характеризуются низкими величинами электродных потенциалов, почти все эти металлы проявляют сильные восстановительные свойства (см. табл. 8.1). Поэтому электролиз водных растворов солей s-металлов не приводит к получению самих металлов, а лишь к образованию щелочей (см. § 11.3). Свободные металлы получают электролизом расплавов галогенидов, чаще всего хлоридов, которые в природе встречаются в виде минеральных залежей.

Для получения магния в промышленных масштабах часто используют морскую воду. На первой стадии катионы Mg²⁺, содержащиеся в морской воде, осаждают в виде гидроксида магния:

Под действием соляной кислоты гидроксид магния превращают в хлорид магния:

Полученный раствор хлорида магния выпаривают и прокаливают, а затем расплав MgCl₂ подвергают электролизу.