Щелочные металлы
Как и у галогенов, молекула Э2 тем устойчивее, чем меньше ядерное расстояние.
Если бы из молекул Э2 могла образоваться кристаллическая решётка, ее устойчивость обеспечивалась бы лишь слабыми межмолекулярными силами. Энергия атомизации такой решётки (по расчетам на моль) не очень отличалась бы от 1/2 энергии связи в самих молекулах. Сопоставление этих величин с действительными энергиями атомизации лития и его аналогов наглядно показывает, что металлическая структура для них гораздо (примерно в три раза) энергетически выгоднее молекулярной. Хотя d(ЭЭ) в металле существенно больше, чем в молекуле, и каждая отдельная связь Э-Э соответственно ослаблена, число связей атома с его ближайшими соседями в металле — 8 — гораздо больше, что и увеличивает общую энергию взаимодействия.
Пары щелочных металлов окрашены в характерные цвета: натрий — в пурпурно-красный, калий — в фиолетовый, рубидий — в оранжевый. Характерно окрашены также коллоидные растворы этих металлов (например, натрий в эфире имеет окраску от пурпурно-фиолетовой до синей, а калий — синевато-зелёную).
Внешне проявляющееся в виде окрашивания пламени испускание нагретыми атомами щелочных металлов световых лучей обусловлено перескоком электронов с наиболее высоких на более низкие энергетические уровни. Например, характерная жёлтая линия спектра натрия (слагающаяся из волн с длинами 589,0 и 589,6 нм) возникает при перескоке электрона с уровня 3р на уровень 3s. Очевидно, что для возможности такого перескока необходимо предварительное возбуждение атома, т. е. перевод одного или нескольких электронов на более высокий энергетический уровень. В рассматриваемом случае возбуждение достигается за счёт теплоты пламени (и требует затраты 201 кДж/моль), вообще же оно может последовать в результате сообщения атому энергии различных видов. Другие щелочные металлы вызывают появление следующих окрасок пламени: литий — карминово-красной (670,8 нм), калий — фиолетовой (404,4 нм), рубидий — синевато-красной (420,2 нм), цезий — синей (455,5 нм).
Благодаря малой плотности Li, Na и K всплывают на воде (Li — даже в керосине). Щелочные металлы легко режутся ножом, а твёрдость наиболее мягкого из них — цезия — не превышает твёрдость воска. Несветящееся пламя газовой горелки щелочные металлы и их летучие соединения окрашивают в характерные цвета, из которых наиболее интенсивен присущий натрию ярко-желтый.
Спектр люминесценции ночного неба показывает постоянное наличие в ней желтого излучения натрия. Высота места его возникновения оценивается в 200-300 км, т. е. атмосфера на этих высотах содержит атомы натрия ( конечно, в ничтожных количествах). Возникновение излучения описывается рядом элементарных процессов (звездочкой показано возбужденное состояние; М — любая третья частица — О2, О, N2 и др):
Na + O + M = NaO + M* , затем NaO + O = O2 + Na*
и, наконец, Na* = Na + hv.
В лучах Солнца атомы натрия испытывают прямое фотохимическое возбуждение и интенсивно светятся характерным для них желтым светом. Это было использовано для создания “искусственной кометы” путем испарения заключённого в ракете натрия (за счёт тепла сгорания термита) на высоте 150 тыс. км над Землёй. Образовавшее облако паров натрия за 4 мин достигло в поперечнике 600 км и было доступно непосредственному наблюдению. Его характеристики (интенсивность свечения, скорость рассеивания и др.) дали важные указания на некоторые особенности верхней атмосферы.
Так как у лития и его аналогов работа выхода электрона с поверхности металла невелика. такой выход может происходить под действием освещения их видимым светом (за счёт энергии поглощаемых фотонов). На этом явлении, которое носит название фотоэлектрического эффекта, основана работа фотоэлементов.
Смотрите также
Характеристика исходного сырья
Добываемая из скважин эмульсия
представляет собой многофазную систему, состоящую из нефти, пластовой воды и
попутных нефтяных газов. Нефть представляет собой химически сложную компонентную
смесь, ...
Химия никеля
Основой современной техники являются металлы и
металлические сплавы. Разнообразные требования к металлическим материалам
возрастают по мере развития новых отраслей техники.
...