Электронную конфигурацию атома лития можно записать двояко:
+3 Li)2)1;
1s22s1.
Литий, так же, как и водород и гелий относится к семейству s-элементов. Энергетическая диаграмма атома лития (на ней изображаются только валентные электроны) имеет вид:
Энергетическая диаграмма атома лития
В результате химического взаимодействия литий теряет свой валентный электрон, т.е. является его донором, и превращается в положительно заряженный ион (Li+):
Li0 –e → Li+;
В соединениях литий проявляет степень окисления +1.
Электронная конфигурация основного состояния записывается следующим образом:
1s22s22p5.
Фтор – элемент p-семейства. Энергетическая диаграмма для валентных электронов в невозбужденном состоянии выглядит следующим образом:
Энергетическая диаграмма для валентных электронов
У фтора есть 3 пары спаренных электронов и один неспаренный электрон. Во всех своих соединениях фтор проявляет валентность I и степень окисления -1.
В результате взаимодействия фтор является акцептором электронов. В этом случае атом превращается в отрицательно заряженный ион (F—):
F0 +e →F—.
Гідроксиди лужних металів, особливо літію, натрію і калію, дуже важливі сполуки.
Водні розчини гідрооксидів є сильними основами і виявляють сильно лужну реакцію внаслідок дисоціації їх на йони за загальною схемою:
МеОН Ме+ + ОН-
Гідроксиди лужних металів розчиняються у воді з виділенням великої кількості теплоти, що свідчить про утворення гідратів. Розчини МеОН у воді дуже агресивні відносно різних речовин, тому їх називають їдкими лугами.
Лужні метали енергійно взаємодіють з кислотами, наприклад:
2Li + 2hCl = 2LiCl + h2 ↑Важливими солями лужних металів є нітрати, галогеніди, сульфати, карбонати. Всі вони розчинні у воді. Кристалізуючись, утворюють кристалогідрати, отже, вони гігроскопічні. Солі літію найбільш гігроскопічні, а солі цезію — найменш гігроскопічні.
Із солей лужних металів найбільше практичне значення мають: карбонат натрію, або кальцинована сода, Na2CO3, гідрогенкарбонат натрію, або питна сода, NaHCO3 та кристалогідрат Na2CO3·10Н2О, нітрати натрію NaNО3 та калію К NО3 (добрива), хлорид натрію NаCl (поварена сіль).
Якщо внести в полум'я пальника сіль лужного металу, воно набуде забарвлення, характерного для даного металу: літій забарвлює полум'я в кармінно-червоний колір, натрій — у жовтий, калій — у фіолетовий. За забарвленням полум'я можна виявляти ці елементи.
Лабораторна робота
Дослід 1. Взаємодія лужних металів з повітрям та водою.
(Роботу проводити за склом витяжної шафи).
а). Винути пінцетом із банки з керосином шматочок металічного літію, покласти його на фільтровальний папір і відрізати від нього ножем шматочок величиною з горошину. Звернути увагу на потускніння блискучої металічної поверхні свіжого надрізу. Добре просушити метал фільтровальним папіром і помістити у фарфорову чашку наповнену водою. Прикрити чашку склом гайте за ходом реакції. Який газ виділяється?
б). Аналогічні досліди провести з металічним натрієм та калієм. Визначити, який з металів найбільш активно взаємодіє з водою. Чи узгоджується ций висновок з його положенням в ряді стандартних електродних потенціалів. Який газ при цьому виділяється? Дослідити реакцію розчинів фенолфталеіном. Написати рівняння відповідних реакцій.
Дослід 2. Взаємодія натрій пероксиду з волою.
В суху пробірку внести 1 мікрошпатель натрій пероксиду і додати 4-5 крапель води. Розчин підігріти і внести у пробірку тліючу скіпку. Який газ при цьому виділяється? Після закінчення реакції до розчину додати 1-2 краплі фенолфталеїну. У який колір забарвлюється розчин в пробірці? Скласти рівняння реакцій натрій пероксиду з водою.
Дослід 3 Гідроліз солей лужних металів.
У три пробірки помістити окремо декілька кристалів калій хлориду, натрій карбонату, натрій фосфату. Прилити по 2-3 мл дистильованої води і додати 1 краплю лакмусу. Які солі повинні підлягати гідролізу і чому? Написати рівняння відповідних реакцій гідролізу в молекулярній та йонній формах.
Дослід 4. Якісні реакції на катіони натрію та калію .
а). У пробірку з 2-3 краплями розчину натрій хлориду додати таку саму кількість розчину гексагідроксостибіатат (V) калію . Реакцію проводити при охолодженні розчину водою з під крана і потиранні внутрішніх стінок паличкою гати утворення білого дрібнокристалічного осаду. Скласти рівняння реакцій в молекулярній та йонній формах.
б). До 3-4 крапель розчину калій хлориду додати 3 краплі розчину комплексної солі гексанітрокобальтат (III) натрію гати за утворенням жовтого кристалічного осаду гексанітрокобальтат (III) калію-натрію .
Скласти рівняння в молекулярній та йонній формах.
Дослід 5. Забарвлення полум’я солями лужних металів.
Очищену шляхом промивання в хлоридній кислоті і прожарювання ніхромову проволоку внести у розчин солі Літію, а потім в полум’я пальника гати забарвлення полум’я. Теж саме виконати з солями Натрію та Калію.
Ніхромову проволоку після кожної солі промити у хлоридній кислоті і прожарити до повного зникнення забарвлення полум’я.
