Общие сведения о щелочных металлах

Щелочные металлы как химические элементы объединяет одинаковое строение валентного электронного слоя атомов, электронная конфигурация которого в основном состоянии выражается формулой ns1 (табл. 32). Щелочные металлы обладают низкой электроотрицательностью. Валентный электрон слабо связан с атомом из-за малой величины взаимодействующих зарядов и большого размера атома. Это определяет высокую химическую активность щелочных металлов и её усиление по группе сверху вниз в связи с увеличением радиуса атомов и ослаблением взаимодействия валентных электронов с ядром. При отдаче валентных электронов атомы проявляют степень окисления +1 и образуют, как правило, соединения с ионным типом химической связи.

Щелочные металлы имеют небольшую плотность и низкие температуры плавления они представляют собой кристаллические вещества с хорошей  электро- и теплопроводностью.

В земной коре самыми распространёнными из щелочных металлов являются натрий и калий (по 2,4 %). Остальные s-элементы IA-группы относятся к редким элементам.

Биологическая роль и применение соединений щелочных металлов

Ионы натрия и калия играют важную роль в жизнедеятельности организма человека и животных. В организме взрослого человека содержание натрия составляет около 150 г, а калия — около 250 г. Ионы натрия влияют на электролитный баланс клеток организма, участвуют в транспорте через мембраны клеток аминокислот, сахаров, неорганических и органических анионов, в образовании желудочного сока. Ионы калия определяют возбудимость и проводимость сердечной мышцы, участвуют в процессах передачи нервных импульсов. Литий способен регулировать активность ферментов.

Ионы калия необходимы для жизни растений. Они находятся в основном в клеточном соке, помогают синтезу белков и сахаров, накоплению углеводов, нормализуют процесс фотосинтеза, способствуют повышению механической прочности тканей, устойчивости к некоторым заболеваниям.

Соединения щелочных металлов нашли применение в разнообразных отраслях промышленности. К примеру, силикат лития необходим для изготовления прочной керамики. Cплав лития (7Li) с натрием служит эффективным теплоносителем в ядерных реакторах. Литий используют в металлургии лёгких сплавов, в производстве аккумуляторных батарей.

Нобелевская премия по химии за 2019 год присуждена Джону Гуденафу, Стэнли Уиттингему и Акире Йошино за разработку литий-ионных батарей. Литий-ионные батареи гораздо легче и компактнее, чем более ранние типы аккумуляторов. Они используются в мобильных телефонах, ноутбуках, кардиостимуляторах, электромобилях.

Из хлорида натрия получают гидроксид натрия, пероксид натрия, хлор, кальцинированную соду Na2CO3 и питьевую соду NaHCO3 (пищевая добавка Е500). Его также применяют в изготовлении моющих средств и медицинских препаратов.

Сульфат натрия используют в стекольной и кожевенной промышленности, производстве моющих средств и медицинских препаратов.