Щелочные металлы

ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ:литий Li, натрий Na, калий К, рубидий Rb, цезий Cs, франций Fr. Щ. м., кроме Cs, имеют серебристый металлич. блеск, Cs - золотисто-желтую окраску. Все Щ. м. очень мягки, легко режутся (кроме Li), Rb, Cs и Fr при обычной т-ре почти пастообразны. наиб. твердый из них Li мягче талька (твердость талька принята за единицу по шкале Мооса). Щ. м. кристаллизуются в кубич. объемноцентрир. решетке с пространств, группой IтЗт, z = 2. Т-ры плавления Щ. м. уменьшаются от Li к Cs: 180,54 °С (Li), 97,86 °С (Na), 63,51 °С (К), 39,32 °С (Rb), 28,44 °С (Cs). Щ. м. очень легкие, самый легкий среди всех известных металлов - Li, он плавает в керосине, a Na и К легче воды.
Сильно электроположит. характер и высокая хим. активность Щ. м. обусловлены небольшой затратой энергии на отрыв от атомов этих металлов одного s-электрона. Первые потенциалы ионизации (эВ): 5,39178 (Li), 5,13915 (Na), 4,34070 (К), 4,17719 (Rb), 3,89397 (Cs). Щ.м.- сильные восстановители. Значения их стандартных электродных потенциалов (В) для полур-ции М⁺ + е^- = М: -3,045 (Li), -2,711 (Na), -2,924 (К), -2,925 (Rb), -2,923 (Cs). Литий стоит первым в электрохим. ряду напряжений металлов.
Характерное св-во атомов Щ. м.- легкость возбуждения у них светового излучения. Оптич. спектры Щ. м. просты и содержат очень яркие линии (нм): 610,36 и 670,78 (Li), 589,59 и 588,99 (Na), 766,49 (К), 794,76 и 780,02 (Rb), 894,5 и 852,11 (Cs). Интенсивность линий 852,11, 780,02, 766,49 и 588,99 в атомных спектрах - наиб. среди всех элементов периодич. системы. Летучие соли Li окрашивают пламя газовой горелки в карминово-красный цвет, К - в розово-фиолетовый, a Na -в желтый, пары Rb окрашены в зеленовато-синий цвет, пары Cs - в сине-зеленый.
На воздухе все Щ. м. быстро покрываются темно-серым налетом, состоящим из оксидов, только у Li появляется зеленовато-черная пленка нитрида Li₃N. Склонность к окислению на воздухе возрастает от Li к Fr, причем Rb, Cs и Fr окисляются уже с воспламенением. Поэтому Щ. м. хранят под слоем обезвоженного парафинового или вазелинового масла. С водой Щ. м. реагируют бурно с образованием щелочей (откуда название) и выделением Н₂, при этом Rb и Cs взаимод. даже со льдом при -100 °С. С метанолом и этанолом Щ. м. дают алкоголяты и Н₂.
Кислород окисляет все Щ. м., но если Li превращается только в Li₂O, то остальные Щ. м.- в смеси, в основном М₂О₂ и МО₂, при этом Rb и Cs вспыхивают. С N₂ реагирует в обычных условиях только Li, превращающийся в нитрид, для остальных Щ. м. нитриды неизвестны. Щ. м. растворяются в жидком аммиаке, некоторых алкиламинах и полиэфирах с образованием синих растворов, обладающих электронной проводимостью (см. Сольватированный электрон). При хранении синие аммиачные растворы обесцвечиваются в результате медленно протекающей реакции: 2M + 2NH₃2MNH₂ + Н₂. Растворы Щ. м. в жидком аммиаке взаимодействуют с ацетиленом с образованием ацетиленидов М₂С₂. При нагревании К, Rb и Cs с графитом получают С₈М_Х, С₂₄М_Х, С₃₆М_Х и другие нестехиометрические соединения в виде медно-красных порошков, самовоспламеняющихся на воздухе и разлагающихся водой с выделением Н₂. Щ. м. энергично взаимод. с галогенами с образованием галогенидов. При нагревании с S Щ. м. дают сульфиды, с Н₂ - гидриды, с Р -фосфиды. Большинство солей Щ.м. хорошо растворимо в воде, малорастворимы - фторид, фосфат и карбонат лития, а также МСlO₄, MMnO₄, MReO₄, где М = Rb и Cs.
Основной метод получения Щ. м.- термическое восстановление хлоридов и бромидов магнием, кальцием, кремнием и другими восстановителями в вакууме при 600-800 °С. Выделенные металлы очищают от примесей ректификацией или вакуумной дистилляцией.

Лит.: Плющев В.Е., Степин Б. Д., Химия и технология лития, рубидия и цезия, М., 1970; Натрий, М., 1986; Степин Б.Д., Цветков А. А., Неорганическая химия, М., 1994.

Б. Д. Степин.