Лужними металами називаються хімічні елементи — метали \(IA\) групи Періодичної системи Д. І. Менделєєва: Літій \(Li\), Натрій \(Na\), Калій \(K\), Рубідій \(Rb\), Цезій \(Cs\) та Францій \(Fr\).
Електронна будова атомів.
На зовнішньому енергетичному рівні атоми лужних металів мають один електрон . Тому для всіх металів групи \(IA\) характерна ступінь окиснення \(+1\).
Цим пояснюється схожість властивостей усіх лужних металів.
Для них (зверху вниз по групі) є характерним:
- збільшення радіуса атомів;
- зменшення електронегативності;
- посилення відновних, металічних властивостей.
Знаходження у природі.
З лужних металів найпоширенішими у природі є Натрій і Калій. Проте, через високу хімічну активність вони зустрічаються лише у вигляді сполук.
Основними джерелами Натрію і Калію є:
- кам'яна сіль (натрій хлорид ),
- глауберова сіль, або мірабіліт — натрій сульфат декагідрат ,
- сильвін — калій хлорид ,
- сильвініт — калій-натрій хлорид та інші.
Сполуки Літію, Рубідію і Цезію в природі зустрічаються значно рідше, тому їх відносять до числа рідкісних і розсіяних.
Фізичні властивості простих речовин.
У твердому агрегатному стані атоми зв'язані металічним зв'язком. Наявність металічного зв'язку обумовлює загальні фізичні властивості простих речовин-металів: металічний блиск, ковкість, пластичність, високу тепло- і електропровідність.
У вільному вигляді прості речовини, утворені елементами \(IA\) групи — це легкоплавкі метали сріблясто-білого (літій, натрій, калій, рубідій) або золотисто-жовтого (цезій) кольору, що мають високу м'якість і пластичність.
Найтвердішим є літій, інші лужні метали легко ріжуться ножем і можуть бути розкатані у фольгу.
Лише у натрію густина трохи більше одиниці, в усіх інших лужних металів густина менше одиниці.
Хімічні властивості.
Лужні метали мають високу хімічну активність, реагуючи з киснем та іншими неметалами. Саме тому лужні метали зберігають під шаром гасу або у запаяних ампулах. Вони є сильними відновниками.
Усі лужні метали активно реагують з водою, виділяючи з неї водень:
Взаємодія натрію з водою протікає з виділенням великої кількості теплоти (тобто реакція є екзотермічною). Шматочок натрію, потрапивши у воду, починає швидко рухатися по її поверхні. Під дією теплоти, що виділяється, він розплавляється, перетворюючись на краплю, яка, взаємодіючи з водою, швидко зменшується у розмірах. Якщо затримати її, притиснувши скляною паличкою до стінки посудини, крапля запалиться і згорить яскраво-жовтим полум'ям.
Отримання.
Металічний натрій у промисловості отримують головним чином електролізом розплаву натрій хлориду з інертними (графітовими) електродами.
У розплаві натрій хлориду присутні йони:
При електролізі на катоді відновлюються катіони , а на аноді окиснюються аніони :
катод (\(–\)): ,
анод (\(+\)): .
Сумарне рівняння реакції при електролізі розплаву натрій хлориду:
Сумарне рівняння реакції при електролізі розплаву натрій хлориду:
.