Химические свойства

На свежем разрезе s—металлы имеют блестящую поверхность, однако, вступая в контакт с кислородом воздуха, они окисляются и быстро тускнеют, поэтому в случае необходимости их хранят под слоем керосина (за исключением бериллия и магния, которые образуют на поверхности защитный слой оксида).

Все s—металлы горят в атмосфере воздуха, образуя оксиды од­ного или нескольких типов — нормальные оксиды состава Ме₂О (I группа) и МеО (II группа), пероксиды состава Мe₂O₂ (I группа) и МеО₂ (II группа), супероксиды состава МеО₂ (I группа) и МеО₄ (II группа).

Например, только литий сгорает на воздухе с образованием оксида

4Li + О₂ = 2Li₂О,

а натрий образует смесь пероксида и супероксида:

3Na + 2О₂ = Nа₂О₂ + NаО₂.

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

К₂О₂ + 2К = 2К₂О.

Все s—металлы, за исключением бериллия, соединяются с во­дородом при нагревании, образуя гидриды; при вза­имодействии с галогенами, серой, азотом, фосфором, углеродом и кремнием образуются соответственно галогениды, сульфиды, нитриды и фосфиды, карбиды и силициды.

При взаимодействии щелочных металлов с водой образуются щелочи и водород. Активность металлов возрастает сверху вниз по группе. Так, литий реагирует с водой относительно медленно, тогда как калий реагирует со взрывом и горит фиолетовым пла­менем на поверхности воды.

2Li + 2Н₂О = 2LiOН + Н₂↑.

Реакционная способность щелочноземельных металлов падает при перемещении снизу вверх II группы. Барий, стронций и каль­ций энергично реагируют уже с холодной водой:

Са + 2Н₂О = Са(ОН)₂ + Н₂↑.

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 паром.

С кислотами все щелочные металлы реагируют со взрывом, поэтому такие реакции специально не проводят. Щелочноземель­ные металлы также бурно реагируют с кислотами; исключением является бериллий.

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

2Nа + 2NН₃ = 2NаNН₂ + Н₂↑.

Образующиеся амиды — кристаллы, легко гидролизующиеся с образованием щелочи и аммиака:

КNН₂ + Н₂О = КОН + NН₃↑.

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

НОСН₂—СН₂ОН + 2Nа → NaОСН₂—СН₂ОNа + Н₂↑,

а также с органическими кислотами, образуя соли, подобные аце­тату натрия СН₃СООNа. Натриевые соли высших жирных кислот широко используются для получения мыла.

Щелочные и щелочноземельные металлы способны вступать в реакции и со многими другими органическими веществами, об­разуя большой набор так называемых металлоорганических сое­динений.

Получение. Большинство s—металлов имеют высокие элек­тродные потенциалы и являются сильнейшими среди известных восстановителей. Поэтому электролиз водных растворов солей этих металлов не приводит к получению самих ме­таллов, а лишь к образованию щелочей. Свободные металлы получают электролизом расплавов их галогенидов, чаще всего — хлоридов, образующих природные минералы.

Для получения магния в промышленных масштабах часто ис­пользуют морскую воду. На первой стадии катионы Мg²⁺, содер­жащиеся в морской воде, осаждают в виде гидроксида магния:

Мg²⁺ + Са(ОН)₂ = Мg(ОН)₂↓ + Са²⁺ .

Далее гидроксид превращают в хлорид магния с помощью со­ляной кислоты:

Мg(ОН)₂ + 2НСl = МgСl₂ + 2Н₂О,

выпаривают полученный раствор, прокаливают и уже затем под­вергают электролизу расплав МgСl₂.