Семейства щелочных металлов и галогенов
Естественные семейства элементов – это группы элементов с близкими свойствами их простых веществ.
Естественные семейства отображены в таблице химических элементов Д.И. Менделеева:
1.щелочные металлы – металлы IА группы (Li, Na, K, Rb,Cs,Fr),
2.щелочно-земельные металлы – часть металлов группы IIА (Ca, Sr, Ba, Ra),
3.пниктогены – элементы VА группы (N, P, As, Sb, Bi),
4.халькогены – элементы VIА группы (O, S, Se, Te, Po, Lv),
5.галогены – элементы VIIA группы (F, Cl, Br, I, Ar),
6.благородные газы – элементы VIIIА группы (He, Ne, Ar, Kr, Xe,Rn),
7.редкоземельные металлы – Sc, Y, La – Lu (номер 57 – 71).
Элементы IА группы – щелочные металлы: Li-литий, Na-натрий, K-калий, Rb-рубидий,Cs-цезий,Fr-франций.
Все щелочные металлы чрезвычайно реакционноспособны, в природе находятся только в составе соединений. Химическая активность при переходе от лития к цезию в целом возрастает. Они взаимодействуют с большинством неметаллов (кроме благородных газов) с образованием бинарных соединений:
2Na + Cl2 = 2NaCl (хлорид натрия)
2Na + H2 = 2NaH (гидрид натрия)
2Na + S = Na2S (сульфид натрия)
4Na + C = Na4C (карбид натрия)
6Na + 3N2 = 2Na3N (нитрид натрия)
3Na + P = Na3P (фосфид натрия)
4Na + Si = Na4Si (силицид натрия)
Эти элементы обладают ярко выраженными металлическими свойствами. При взаимодействии с водой образуют щелочи:
2Na +2H2O = 2NaOH + H2↑
2Li + 2H2O = 2LiOH + H2↑
Взаимодействие с кислородом этих металлов протекает по разному:
4Li + O2 = 2Li2O оксид лития (при сгорании лития на воздухе на ряду с оксидом лития Li2O образуется нитрид Li3N)
2Na + O2 = Na2O2 пероксид натрия с примесями оксида натрия Na2O
K + O2 = KO2 надпероксид калия с примесями пероксида калия K2O2
Элементы VIIА группы – галогены: F-фтор, Cl-хлор, Br-бром, I-иод, Ar-астат.
Семейство «галогены», что в переводе с греческого языка означает рождающие соли. Молекулы простых веществ галогенов двухатомны: F2, Cl2, Br2, I2.
Физические свойства галогенов:
Наибольшей химической активностью обладает фтор: при обычных условиях он реагирует даже с такими малоактивными металлами, как золото и платина; алюминий и цинк в его атмосфере воспламеняется; с водородом фтор реагирует даже при температуре -1500С.
Простые вещества этих элементов активно реагируют с металлами с образованием солей: Mg + Cl2 = MgCl2 (хлорид магния)
Галогены легко взаимодействуют с водородом с образованием галогеноводородов:
H2 + F2 = 2HF (фтороводород)
H2 + Cl2 = 2HCl (хлороводород, реакция идет на свету)
H2 + Br2 = 2HBr (бромоводород, реакция идет при нагревании)
H2 + I2 = 2HI (иодоводород, реакция идет при нагревании)
Водные растворы галогеноводородов образуют кислоты: HF – фтороводородная кислота (плавиковая), HCl – хлороводородная кислота (соляная), HBr – бромоводородная кислота, HI – иодоводородная кислота.
Благородные газы – элементы VIIIА группы: гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn.
Они отличаются исключительной инертностью и не образуют соединений ни с металлами, ни с водородом. Поэтому их первоначально назвали инертными газами.