§ 43. Щелочные металлы: строение атомов, физические и химические свойства

Исследуем вместе

Один внешний электрон в разных атомах

Выбирай металл. Схема показывает число уровней и объясняет тенденцию отдачи внешнего электрона.

Схема объясняет процесс; размеры, расстояния и цвета частиц условны. Это учебная модель, а не инструкция проведения опыта.

Один электрон легко отдаётся

Щелочные металлы расположены в группе 1: Li, Na, K и другие элементы семейства. У атомов один внешний электрон, поэтому характерны катионы M⁺ и степень окисления +1. Водород стоит в этой группе по электронной конфигурации, но не относится к щелочным металлам.

В группе сверху вниз внешний электрон расположен дальше от ядра и сильнее экранирован внутренними уровнями. В типичных реакциях активность от Li к Na и K возрастает. В природе эти металлы сохраняются преимущественно в соединениях.

Внешний уровень

Один электрон

Отдача электрона

M → M⁺ + e⁻

Устойчивый катион

Заряд +1

Природные соединения

Соли и другие вещества

Щелочные металлы расположены в группе 1: Li, Na, K и другие элементы семейства. У атомов один внешний электрон, поэтому характерны катионы M⁺ и степень окисления +1.

Мягкость не означает химическую инертность

Li, Na и K — сравнительно мягкие металлы с невысокой плотностью и температурами плавления по сравнению со многими конструкционными металлами. Свежая поверхность имеет металлический блеск, но быстро изменяется на воздухе.

Высокая активность требует изоляции от влаги и воздуха при хранении. Эти свойства объясняются строением, а не внешней мягкостью. Интерактивная модель показывает различия семейства без предложения самостоятельных опытов с металлами.

Металл	Электроны по уровням	Характерный ион
Li	2, 1	Li⁺
Na	2, 8, 1	Na⁺
K	2, 8, 8, 1	K⁺

Электронные уровни натрия

Натрий: распределение электронов 2, 8, 1. Круги условно обозначают уровни и не являются траекториями электронов.

Pumbaa; исходная работа Greg Robson · Wikimedia Commons · CC BY-SA 2.0 UK. Без изменений.

Периодическая система химических элементов

В периодической системе находят символы элементов и значения относительных атомных масс.

Cepheus · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

Вода превращается в щелочную среду

Общая школьная схема 2M + 2H₂O → 2MOH + H₂ описывает реакцию щелочного металла с водой. Металл отдаёт электроны, водород воды восстанавливается до H₂. Раствор становится щелочным благодаря образованию OH⁻.

Один моль металла даёт половину моля водорода. Для 0,2 моль Na теоретически получается 0,1 моль H₂ при избытке воды. Это расчёт по уравнению, а не инструкция проведения бурной реакции.

Натрий

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Соотношение

2 моль Na : 1 моль H₂

Ионный результат

Na⁺, OH⁻ и молекулы H₂

Общая школьная схема 2M + 2H₂O → 2MOH + H₂ описывает реакцию щелочного металла с водой. Металл отдаёт электроны, водород воды восстанавливается до H₂.

Продукт с кислородом требует уточнения

Литий при обычном сжигании преимущественно образует Li₂O. Для натрия характерно образование пероксида Na₂O₂, для калия в избытке кислорода — супероксида KO₂. Поэтому нельзя автоматически писать M₂O для любого щелочного металла с O₂.

С хлором металлы образуют обычные хлориды: 2Na + Cl₂ → 2NaCl. В гидридах, например NaH, водород имеет −1. Эти примеры показывают, что общий заряд металла +1 не определяет единственный состав всех соединений.

Признак / объект	Что означает	Пояснение
Li₂O	Оксид	O имеет −2
Na₂O₂	Пероксид	O имеет −1
KO₂	Супероксид	Сложный анион O₂⁻
NaH	Гидрид	H имеет −1

Литий при обычном сжигании преимущественно образует Li₂O. Для натрия характерно образование пероксида Na₂O₂, для калия в избытке кислорода — супероксида KO₂.

Соберём главное

Шесть выводов

01Щелочные металлы расположены в группе 1: Li, Na, K и другие элементы семейства. У атомов один внешний электрон, поэтому характерны катионы M⁺ и степень окисления +1.

02Li, Na и K — сравнительно мягкие металлы с невысокой плотностью и температурами плавления по сравнению со многими конструкционными металлами. Свежая поверхность имеет металлический блеск, но быстро изменяется на воздухе.

03Общая школьная схема 2M + 2H₂O → 2MOH + H₂ описывает реакцию щелочного металла с водой. Металл отдаёт электроны, водород воды восстанавливается до H₂.

04Литий при обычном сжигании преимущественно образует Li₂O. Для натрия характерно образование пероксида Na₂O₂, для калия в избытке кислорода — супероксида KO₂.

05Высокая активность требует изоляции от влаги и воздуха при хранении. Эти свойства объясняются строением, а не внешней мягкостью.

06С хлором металлы образуют обычные хлориды: 2Na + Cl₂ → 2NaCl. В гидридах, например NaH, водород имеет −1.

Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5

1. Группа щелочных металлов?

181217

2. Внешних электронов у Na?

71112

3. Характерный заряд катиона K?

+2−1+3+1

4. Относится ли H к щелочным металлам?

НетДа, всегдаТолько в водеТолько в HCl

5. Как обычно меняется интенсивность реакции Li → Na → K с водой при сопоставимых условиях?

Исчезает у NaВозрастаетУменьшается без исключенийНе меняется

6. Продукты Na с водой?

NaH и O₂NaCl и H₂NaOH и H₂Na₂O и O₂

7. Сколько H₂ из 0,2 моль Na по уравнению?

0,2 моль0,4 моль2 моль0,1 моль

8. Характерный продукт Li с кислородом?

Li₂OLiO₂ всегдаLi₂O₂ всегдаLiH

9. Na₂O₂ называется…

ХлоридомПероксидом натрияОбычным оксидом Na₂OГидроксидом

10. Степень H в NaH?

0+2−1+1

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 9 класс», § 43. Материал переработан для объяснения; источник: 9 класс. Химия — § 43. Щелочные металлы строение атомов, физические.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.

Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.

Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах