Элементы s-блока. 
Химия

Первые две группы Периодической таблицы объединены в s-блок, так как у атомов заполняется электронами внешний s-подуровень. Большинство элементов s-блока (кроме водорода и гелия) — типичные металлы. Электронная структура этих элементов очень проста: группа IA — [благородный газ] ns¹, группа ПА — [благородный газ] ns² (п — номер периода). Внешний р-подуровень у p-элементов остается свободным.

Элементы группы IA

Элементы группы IA называют щелочными металлами, так как их гидроксиды МОН (М = Li, Na, К, Rb, Cs, Fr) — сильные основания (или щелочи). Последний элемент группы — франций — плохо изучен, так как период полураспада его самого долгоживущего изотопа составляет лишь 21,8 мин.

Единственный электрон на внешнем энергетическом уровне щелочного металла слабо связан с атомом — у него низкая энергия ионизации. В группе IA энергия ионизации уменьшается сверху вниз, и активность металлов в этом направлении возрастает. Атомы щелочных металлов легко переходят в положительно заряженные ионы М⁺ и в таком состоянии находятся в большинстве своих химических соединений.

Щелочные металлы как первые элементы периодов имеют наибольшие радиусы атомов и ионов. Поэтому в сложных веществах их катионы слабо влияют на состояние анионов, не вызывая их существенной деформации, и способствуют повышению их устойчивости. В результате щелочные металлы образуют больше разных солей, чем другие металлы.

Элементы натрий и калий необходимы для жизни. В живых организмах они находятся в виде солей, диссоциированных на ионы. Калий сосредоточен главным образом в клетках, а натрий — в межклеточных жидкостях. Ионы К⁺ и Na⁺ участвуют в проведении нервных импульсов, мышечном сокращении, способствуют поддержанию постоянного объема воды в организме. Ионы натрия не проявляют токсического действия. Значительное повышение содержания калия в крови может привести к остановке сердца.

Простые вещества элементов группы IA представляют собой серебристо-белые (только цезий золотистый), блестящие, очень мягкие металлы с высокой электрической проводимостью. Плотность лития, натрия и калия меньше плотности воды. Щелочные металлы легкоплавки: натрий плавится при температуре 98 °C, калий — при 64 °C. Сплав 22,8% натрия и 77,2% калия плавится при -12,3 °С, т. е. ниже точки замерзания воды. В некоторых случаях этот сплав используют вместо ртути.

Щелочные металлы получают электролизом расплавленных солей и гидроксидов:

Хранят щелочные металлы в закрытых стальных контейнерах без доступа воздуха и воды. Небольшие куски натрия изолируют от воздуха слоем керосина. Щелочные металлы пожароопасны, тушение их водой недопустимо. При попадании воды на горящий металл пожар усиливается, так как горит выделяющийся водород.

Блестящая поверхность натрия на воздухе за несколько секунд тускнеет вследствие реакции с кислородом. При этом фактически идут две реакции: быстрее образуется пероксид натрия, медленнее — оксид натрия. Получается смесь, содержащая —90% Na₂0₂ и 10% Na₂0. При нагревании натрий реагирует с водородом и прочими неметаллами.

Щелочные металлы реагируют с оксидами многих других элементов, восстанавливая металлы и неметаллы. Реакция натрия с водой протекает очень бурно, выделяющийся водород загорается, натрий плавится и в виде шарика «катается» по поверхности воды.

При температуре 1000 °C натрий восстанавливает кремний из оксида Si0₂; при еще более сильном нагревании реагирует со стеклом. Натрий восстанавливает другие металлы:

Реакции щелочных металлов с кислотами идут очень бурно, но практического значения не имеют, так как соли проще получать нейтрализацией гидроксидов.

Соединения натрия и калия находят разнообразное применение. Гидроксиды используют как сильные, хорошо растворимые основания. Они нейтрализуют кислоты, осаждают из растворов многие металлы в виде практически нерастворимых гидроксидов и способствуют гидролизу многих сложных веществ, например жиров и белков.

Почти все соли щелочных металлов растворимы в воде. Отметим, что гидрокарбонат натрия менее растворим, чем карбонат. Поэтому при пропускании углекислого газа через концентрированный раствор карбоната натрия выпадает осадок:

Растворимость солей калия несколько ниже растворимости аналогичных солей натрия. Например, растворимость КС10₄ составляет 1,8 г в 100 г воды (20 °С). Аналогичная соль натрия при той же температуре имеет растворимость 181 г в 100 г воды. Ионы Na+ и К⁺ в растворах их солей практически не участвуют в химических реакциях.

Пример 5.2.

Участвуют ли ионы натрия и калия в реакции.

Запишем уравнение реакции в полной и сокращенной ионной форме: Очевидно, что ионы Na⁺ и К⁺ в данной реакции не участвуют.^{[1][2][3][4][5]}

• [1] Натриевые соли с физиологически активными анионами (Nal, Na2S04, NaBr, NaF, NaHC03) широко используют в качестве лекарств, так какионы натрия практически безвредны для человека даже в повышенныхконцентрациях. Вопросы и задания
• [2] Как классифицируют металлы s-блока?
• [3] Какими методами получают щелочные металлы?
• [4] Как изменяется химическая активность в группе щелочных металлов?
• [5] Напишите реакции гидрокарбоната натрия с растворами NaOH и НС1.