Учебник по Химии. 8 класс. Григорович - Новая программа

§ 5. Щелочные элементы, галогены и инертные элементы

Вспомните:

• как взаимодействуют разные оксиды с водой (§ 2);

• почему щелочные элементы получили такое название (§ 4).

Щелочные элементы

Щелочные элементы — это наиболее активные металлические элементы, они расположены в I группе Периодической системы.

Щелочные элементы:

• наиболее активные металлические элементы

• проявляют постоянную валентность I

• способны образовывать щелочи

Общие формулы соединений:

• оксидов — R2O

• гидроксидов (щелочей) — ROH

Щелочные металлы:

• легкие, мягкие

• чрезвычайно химически активные

Простые вещества металлы, образованные этими элементами, также называют щелочными. Они значительно легче других металлов (железо, медь, алюминий), очень мягкие, и их можно резать ножом (рис. 5.1а).

У щелочных металлов ярче всего выражены металлические свойства: они вступают в реакции с кислородом, водой и кислотами. Их взаимодействие с водой протекает очень активно, иногда со взрывом (рис. 5.1б).

Рис. 5.1. Натрий можно резать ножом (а); взаимодействие калия с водой (б)

Гидроксиды щелочных элементов — растворимые основания (щелочи) с общей формулой ROH, где R — любой из щелочных элементов, например:

Na2О + Н2О = 2NaOH

Гидроксиды Рубидия и Цезия настолько активны, что их концентрированные растворы легко разрушают стекло даже при комнатной температуре, а расплавы — железо и даже платину.

Щелочные элементы образуют оксиды с общей формулой R2О:

4Li + O2 = 2Li2O

Щелочные металлы настолько активны, что встречаются в природе исключительно в виде соединений. Получить их можно только действием электрического тока на их соединения. Натрий и калий впервые были получены Майклом Фарадеем именно таким способом.

Галогены

Галогены — это наиболее активные неметаллические элементы, они расположены в VII группе Периодической системы.

Элементы-галогены:

• наиболее активные неметаллические элементы

• проявляют переменную валентность, но все могут проявлять валентность I

Общие формулы соединений:

• оксидов — R2O7 (кроме Флуора)

• летучих соединений с Гидрогеном — HR

Простые вещества галогены:

• образованы двухатомными молекулами

• чрезвычайно химически активные

Для элементов-галогенов также характерны сходные свойства, в частности, в соединениях все они способны проявлять валентность I.

Простые вещества, образованные этими элементами, также называют галогенами (рис. 5.2). Галогены являются веществами молекулярного строения, молекулы которых состоят из двух атомов: F2, Сl2, Вr2, I2.

Рис. 5.2. Галогены при обычных условиях находятся в разных агрегатных состояниях: а — хлор — желто-зеленый газ; б — бром — летучая жидкость красно-бурого цвета; в — йод — летучее кристаллическое вещество черно-фиолетового цвета с металлическим блеском

Галогены — наиболее активные неметаллы. Они реагируют со многими веществами. А в атмосфере фтора даже вода способна гореть:

2F2 + Н2O = 2HF + OF2

С водородом галогены также взаимодействуют очень активно, иногда со взрывом. В результате реакции образуются летучие соединения с Гидрогеном общего состава HR, водные растворы которых — кислоты:

Н2 + F2 = 2HF

Н2 + Сl2 = 2НСl

Галогены активно реагируют с металлами. Продуктами таких реакций являются соли — галогениды (флуориды, хлориды, бромиды, йодиды):

Mg + Сl2 = MgCl2

2Аl + 3Вr2 = 2АlВr3

Именно благодаря свойству образовывать соли эти элементы и назвали галогенами (от греч. галос — соль).

Инертные элементы

Еще одно семейство образуют элементы VIII группы Периодической системы. Их называют инертными элементами.

Инертные элементы:

• химически неактивные

• в простых веществах существуют в виде отдельных атомов

Простые вещества этих элементов называют инертными (благородными) газами, они состоят из одноатомных молекул. Все они при обычных условиях — газы. В незначительных количествах содержатся в воздухе.

До недавнего времени считалось, что инертные газы вообще не образуют химических соединений. Однако за последние десятилетия ученым удалось получить соединения Криптона, Ксенона и Радона с Оксигеном и Флуором.

Гелий был первым химическим элементом, обнаруженным вне Земли. Анализируя излучение Солнца, Пьер Жансан в 1868 г. обнаружил свечение, не характерное ни для одного из известных к тому времени элементов. Именно поэтому данный элемент был назван Гелием (от греч. гелиос — солнце). Действительно, сложно открыть элементы, которые не образуют соединений, но после открытия Гелия ученые начали более основательно изучать газы и вскоре открыли все инертные элементы.

Выводы

1. Наиболее характерные семейства химических элементов — это щелочные элементы, галогены и инертные элементы. Каждое семейство характеризуется общими свойствами как элементов, так и образованных ими соединений.

2. Щелочные элементы — активные металлические элементы, в соединениях проявляют валентность I. Простые вещества, образованные ими, — щелочные металлы — активно взаимодействуют с водой, галогенами и другими веществами.

3. Галогены — активные неметаллические элементы. Все галогены способны проявлять валентность I. Простые вещества галогенов образованы двухатомными молекулами, они химически активны и взаимодействуют со многими веществами.

Контрольные вопросы

1. Назовите сходные свойства щелочных элементов, галогенов и инертных элементов, благодаря которым их выделяют в отдельные семейства.

2. Перечислите химические элементы-галогены, выпишите их символы в столбик, укажите, металлические эти элементы или неметаллические.

3. Содержание Рубидия в земной коре почти такое же, как и Купрума. Но, в отличие от последнего, Рубидий не образует собственных минералов и тем более руд. Предложите объяснение этого факта.

4. Элементы восьмой группы Периодической системы называют: а) инертными; б) галогенами; в) щелочными.

Задания для усвоения материала

1. Представьте, что перед вами одинаковые по форме и размеру образцы лития и железа. Как отличить эти вещества, основываясь только на различии их физических свойств?

2. Составьте уравнения реакции взаимодействия любого из галогенов; а) с калием; б) кальцием; в) алюминием; г) водородом.

3. Силиций взаимодействует с хлором с образованием высшего хлорида. Составьте формулу соединения Силиция с Хлором при условии, что валентность Хлора в этом соединении — I.

4. Калий при слабом нагревании бурно взаимодействует с серой, а расплавленный калий сгорает в атмосфере хлора. Составьте уравнения реакций.

5. В каком оксиде щелочных элементов массовая доля Оксигена наибольшая?

6*. Найдите в дополнительной литературе информацию об открытии инертных газов. Как вы считаете, чем можно объяснить тот факт, что все благородные газы были открыты почти одновременно; в период 1894-1900 гг.?