З'єднання лужних металів та їх застосування

З усієї періодичної системи більша частина елементів представляє групу металів. Лужні, лужноземельні, амфотерні, перехідні, радіоактивні - їх дуже багато. Всі метали відіграють величезну роль не тільки в природі і біологічного життя людини, але і в різних галузях промисловості. Адже не дарма XX століття був названий "залізним".

Метали: загальна характеристика

Всі метали об`єднуються загальними хімічними і фізичними властивостями, за якими їх легко відрізнити від неметалічних речовин. Так, наприклад, будова кристалічної решітки дозволяє їм бути:

• провідниками електричного струму;
• хорошими теплопровідником;
• ковкими і пластичними;
• міцними і блискучим.

Звичайно, серед них є й відмінності. Одні метали блищать сріблястим кольором, інші - більш матовим білим, треті - взагалі червоним і жовтим. Також відмінності є і в показниках тепло- і електропровідності. Проте все одно ці параметри - загальні для всіх металів, у той час як у неметалів більше відмінностей, ніж схожості.

За хімічною природою всі метали - відновники. Залежно від умов реакції і конкретних речовин можуть виступати і в ролі окислювачів, проте рідко. Здатні утворювати численні речовини. Хімічні сполуки металів зустрічаються в природі у величезній кількості в складі руди або корисних копалин, мінералів та інших порід. Ступінь окислювання металів завжди позитивна, може бути постійною (алюміній, натрій, кальцій) або змінної (хром, залізо, мідь, марганець).

Багато з них отримали широке поширення в якості будівельних матеріалів, використовуються в самих різних галузях науки і техніки.

Хімічні сполуки металів

Серед таких слід назвати декілька основних класів речовин, які є продуктами взаємодії металів з іншими елементами і речовинами.

1. Оксиди, гідриди, нітриди, силіциди, фосфіди, озоніди, карбіди, сульфіди та інші - бінарні сполуки з неметалами, найчастіше відносяться до класу солей (крім оксидів).
2. Гідроксиди - загальна формула Ме^+х(ОН)_х.
3. Солі. Сполуки металів з кислотними залишками. Можуть бути різними:

• середні;
• кислі;
• подвійні;
• основні;
• комплексні.

4. Сполуки металів з органічними речовинами - металлорганические структури.

5. Сполуки металів один з одним - сплави, які виходять різними способами.

Варіанти з`єднання металів

Речовини, в яких одночасно можуть перебувати два різних металу і більше, поділяються на:

• сплави;
• подвійні солі;
• комплексні сполуки;
• інтерметалліді.

Способи з`єднання металів між собою також варіюються. Наприклад, для отримання сплавів використовують метод розплавлення, змішування і затвердіння отриманого продукту.

Інтерметаліди утворюються в результаті прямих хімічних реакцій між металами, нерідко відбуваються з вибухом (наприклад, цинк і нікель). Для таких процесів потрібні особливі умови: температура дуже висока, тиск, вакуумний, відсутність кисню та інші.

Подвійні солі і комплексні сполуки можуть сформуватися при зливанні розчинів вихідних речовин, а також при їх сплавці.

Виготовлення виробів з металів увазі також їх з`єднання між собою. Для цього використовують такі методи, як:

• зварювання (газова, електрична і так далі);
• пайка різними видами припоїв;
• різьблення;
• заклепування.

Головна умова - це створити такий виріб, яке зможе бути стійким до корозії і в якому не буде швів і домішок, щілин.

З`єднання лужних металів та їх застосування

Лужними називаються елементи, розташовані в першій групі головній підгрупі періодичної системи. Їх усього 6, і відкриті вони були практично всі одночасно з невеликим тимчасовим інтервалом. У формі простих речовин у природі дані елементи не зустрічаються.

Внаслідок високої хімічної активності працювати з ними дуже важко і небезпечно. Тому довелося потрудитися, щоб виділити їх у чистому вигляді. Набагато раніше людьми почали використовуватися різні сполуки лужних металів. Деякі з них були відомі ще з давнини і не втратили важливості та актуальності сьогодні. Вони використовуються в техніці, будівництві, медицині, харчовій галузі, хімічної промисловості, металургії, машинобудуванні, сільському господарстві та багатьох інших розділах народного господарства. Основні з них розглянемо докладніше.

Види з`єднання лужних металів з іншими металами відносяться до груп:

• інтерметалевих з`єднань;
• комплексних сполук;
• подвійних солей.

Оксиди

З усіх лужних металів при згорянні в кисні нормальний оксид здатний давати тільки літій. Інші ж виявляють надмірну активність, тому формують пероксиди Ме₂Про₂. З пероксидів дією простого металу можна отримати оксид нормального виду Ме₂О. Кисневі сполуки лужних металів мають різне забарвлення.

1. Оксид літію, калію і натрію - білі кристалічні порошки.
2. Рубідій - жовте забарвлення оксиду.
3. Цезій - помаранчева.

Основна область застосування - хімічна промисловість. Оксиди лужних металів реагують з водою, утворюючи важливі сполуки - лугу. Цим властивістю й обумовлене назва даної групи елементів. З`єднання лужних металів - оксиди - лише частина від загальної маси значущих і важливих речовин, до складу яких входять ці елементи.

Гідроксиди (луга)

З`єднання лужних металів з гидроксогруппами називають лугами, або гідроксидами. Всі вони - дуже їдкі речовини, здатні легко руйнувати практично будь-який матеріал. Особливо це стосується тваринних тканин. Тому працювати з лугами слід вкрай обережно, на місці контакту зі шкірою може виникнути глибокий хімічний опік.

Найвідомішим речовиною серед лугів є каустична сода, або гідроокис натрію. Дане з`єднання відомо ще з давніх часів, де воно видобувалося із золи рослин і використовувалося для миловаріння та прання білизни. Хімічна формула - NaOH. Сьогодні їдкий натр виробляється величезними кількостями в кожній країні, так як без його участі не обходиться практично жодна галузь виробництва. Він використовується:

• в нафтопереробній промисловості;
• в косметичної й парфумерної;
• в хімічних синтезах;
• для виробництва чистячих і миючих засобів, абразивних матеріалів;
• в шкіряній і текстильній промисловості та інших областях.

Інші метали з групи лужних формують не настільки важливі і поширені лугу. Більш-менш значущим є лише гідроксид калію - КОН, який відомий як їдке калі.

Солі

Такі сполуки лужних металів, як солі, є не тільки практично затребуваними речовинами, а й присутні в організмі живих істот, підтримуючи їх нормальну життєздатність.

Найголовнішою сіллю є, безумовно, хлорид натрію. Це звичайна кухонна сіль, яка є у кожного будинку і якій не надають особливого значення внаслідок великої поширеності. Однак якщо уявити, що вона раптом зникне, мало хто зрадіє наслідків. Несолону їжу їсти складно, до того ж це завдає непоправної шкоди здоров`ю, оскільки в організм не надходять іони натрію, потрібні для роботи серця і судин.

Також важливі з`єднання лужних металів - це карбонати. Особливо карбонат і бікарбонат натрію, який в народі називається содою. Його використовують при виробництві скла, для виготовлення миючих засобів. Содою можна спокійно чистити посуд. Вона володіє хорошими дезінфікуючими, знезаражуючими, очисними і отбеливающими властивостями. Широко використовується в харчовій промисловості, особливо в кондитерській справі і хлібопеченні. З її допомогою варять мило, створюють пральні порошки.

Сода, сіль, каустик - все це сполуки лужних металів в природі. Вони існують у чистому вигляді, формуючи поклади, або входять до складу продуктів згоряння тих чи інших речовин. Іноді їх отримують лабораторним способом. Але завжди ці речовини важливі і цінні, так як оточують людину і формують його побут.

З`єднання лужних металів та їх застосування не обмежуються тільки натрієм. Також поширені і популярні в галузях господарства такі солі, як:

• хлорид калію;
• селітра калійна (нітрат калію);
• карбонат калію;
• сульфат.

Всі вони є цінними мінеральними добривами, використовуваними в сільському господарстві.

Лужноземельні метали - сполуки та їх застосування

До даної категорії відносяться елементи другої групи головної підгрупи системи хімічних елементів. Їх постійна ступінь окислення +2. Це активні відновники, легко вступають в хімічні реакції з більшістю з`єднань і простих речовин. Виявляють всі типові властивості металів: блиск, ковкість, тепло і електропровідність.

Найважливішими і поширеними з них є магній і кальцій. Берилій проявляє амфотерность, барій і радій відносяться до рідкісних елементів. Всі вони здатні формувати наступні типи сполук:

• интерметаллические;
• оксиди;
• гідриди;
• бінарні солі (сполуки з неметалами);
• гідроксиди;
• солі (подвійні, комплексні, кислі, основні, середні).

Розглянемо найважливіші з`єднання з практичної точки зору і їх області застосування.

Солі магнію і кальцію

Такі сполуки лужноземельних металів, як солі, мають важливе значення для живих організмів. Адже саме солі кальцію є джерелом цього елемента в організмі. А без нього неможливо нормальне формування скелета, зубів, рогів у тварин, копит, волосся і вовняного покриву і так далі.

Так, найпоширенішою сіллю лужноземельного металу кальцію є карбонат. Його інші назви:

• крейда;
• мармур;
• вапняк;
• доломіт.

Використовується не тільки як постачальник іонів кальцію в живий організм, але і як будматеріал, сировина для хімічних виробництв, в косметичній промисловості, скляної і так далі.

Такі сполуки лужноземельних металів, як сульфати, теж мають важливе значення. Наприклад, сульфат барію (медична назва "баритова каша") використовується в рентгенодіагностиці. Сульфат кальцію як кристаллогидрата - це гіпс, який міститься в природі. Він використовується в медицині, будівництві, штампуванні зліпків.

Фосфори з лужноземельних металів

Ці речовини відомі ще з Середніх століть. Раніше їх називали люминофорами. Ця назва зустрічається і зараз. За своєю природою дані з`єднання - це сульфіди магнію, стронцію, барію, кальцію.

При певній обробці вони здатні проявляти фосфоресцирующие властивості, причому світіння дуже гарне, від червоного до яскраво-фіолетового. Це застосовується при виготовленні дорожніх знаків, спецодягу і інших речей.

Комплексні сполуки

Речовини, які включають в себе два і більше різних елементів металевої природи, - комплексні сполуки металів. Найчастіше вони являють собою рідини, що володіють красивими і різнокольоровими забарвленнями. Використовуються в аналітичній хімії для якісного визначення іонів.

Такі речовини здатні утворювати не тільки лужні і лужноземельні метали, але і всі інші. Бувають гідроксокомплекси, Аквакомплекси та інші.