Натрій і Калій є елементами головної підгрупи І групи періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва. На зовнішньому енергетичному рівні атомів цих елементів знаходиться 1 неспарений s-електрон. Намагаючись завершити зовнішній енергетичний рівень, атоми цих елементів енергійно віддають один електрон та проявляють властивості активних відновників. У своїх сполуках ці елементи є одновалентними. Отже, Натрій і Калій — типові представники лужних металічних елементів.
У природі лужні елементи трапляються лише у вигляді солей. Найважливішими мінералами Натрію є кам’яна сіль або галіт NaCl, чилійська селітра NaNO3, глауберова сіль або мірабіліт Na2SO4 · 10H2O. Велика кількість солей Натрію кристалізується при випаровуванні морської води. Масова частка Натрію у земній корі становить 2,6 %. Калій, як і Натрій, є досить розповсюдженим хімічним елементом. Масова частка Калію в земній корі — 2,5%. Природні солі Калію — сильвін KCl, сильвініт КCl · NaCl, карналіт КCl · MgCl2 · 6H2O. Калій входить до складу польових шпатів і слюди.
Катіони Натрію і Калію відіграють важливу роль у життєдіяльності живих організмів. Натрій міститься в кістковій тканині, крові, мозку, легенях, рідині ока, спинномозковій рідині. Катіони Натрію беруть участь у підтримці осмотичного тиску та кислотно-лужної рівноваги, у проведенні нервових імпульсів. Калій міститься у кістковій тканині, м’язах, крові, мозку, серці, нирках. Катіони Калію беруть участь у проведенні біоелектричних потенціалів у нервах і м’язах, у регуляції скорочень серця й інших м’язів, підтримують осмотичний тиск у клітинах, активують деякі ферменти.
За фізичними властивостями натрій і калій є типовими металами. Вони мають сріблясто-білий колір, високу електропровідність й теплопровідність. Відрізняються вони тим, що є досить пластичними, м’якими (їх легко різати ножем), легкими (плавають на поверхні води) і легкоплавкими. Свіжі зрізи натрію і калію блищать. Ці метали дуже активні, тому їх зберігають під шаром гасу, або в запаяних ампулах.
Натрій і калій мають високу хімічну активність і є сильними відновниками. На повітрі натрій і калій легко окиснюються. Продуктами реакції є відповідні оксиди та пероксиди цих елементів:
4Na + O2 = 2Na2O
2Na + O2 = Na2O2
4K + O2 = 2K2O K +O2 = KO2.
Натрій і калій активно реагують із галогенами з виділенням світла. При взаємодії натрію з хлором утворюється натрій хлорид:
2Na + Сl2 = 2NaСl.
Продуктами реакцій натрію і калію з сіркою є сульфіди цих елементів, наприклад:
2K + S = K2S.
При взаємодії натрію і калію з водою утворюється відповідний луг і газуватий водень.
Натрій реагує з водою досить активно:
2Na + 2H2O = 2NaOH +H2↑.
Реакція калію з водою відбувається ще активніше з можливим самозайманням водню:
2K + 2H2O = 2KOH +H2.
Натрій і калій добувають електролізом розплавів хлоридів і гідроксидів цих елементів. Вперше натрій і калій були отримані у 1807 році англійським ученим Гемфрі Деві.
Натрій використовують як наповнювач газорозрядних ламп. У металургії натрієм відновлюють деякі рідкісні метали: титан, цирконій, тантал. Калій використовують у фотоелементах. Натрій, калій та їхні сплави застосовують як теплоносії в ядерних енергетичних установках. Калій є важливими елементом для розвитку рослин, і вноситься в ґрунт у вигляді калійних добрив.
Химический элемент номер 15 — Фосфор. Его символ Р.
II. Охарактеризуем положение элемента в таблице Д. И. Менделеева (номер периода, группы, тип подгруппы).
Фосфор находится в главной подгруппе V группы, в 3-м периоде.
III. Предоставим общую характеристику состава атома химического элемента (заряд ядра, атомная масса, число протонов, нейтронов, электронов и электронных уровней).
Заряд ядра атома фосфора равен +15. Относительная атомная масса фосфора равна 31. Ядро атома содержит 15 протонов и 16 нейтронов (31 — 15 = 16. Атом фосфора имеет три энергетических уровня, на которых находятся 15 электронов.
IV. Составляем электронной и электронно-графическую формулы атома, отмечаем его валентные электроны.
Электронная формула атома фосфора: 15P 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3.
Электронно-графическая формула внешнего уровня атома фосфора: на третьем энергетическом уровне на 3s-подуровня находятся два электрона (в одной клетке записываются две стрелки, имеющие противоположное направление), на три р-подуровне находятся три электрона (в каждой из трех клеток записываются по одной стрелке, имеющие одинаковое направление).
Валентными электронами являются электроны внешнего уровня, т.е. 3s2 3p3 электроны.
