Как хранят щелочные металлы
Щелочными металлами называются химические элементы-металлы \(IA\) группы Периодической системы Д. И. Менделеева: литий \(Li\), натрий \(Na\), калий \(K\), рубидий \(Rb\), цезий \(Cs\) и франций \(Fr\).
Электронное строение атомов. На внешнем энергетическом уровне атомы щелочных металлов имеют один электрон ns 1 . Поэтому для всех металлов группы \(IA\) характерна степень окисления \(+1\).
- увеличение радиуса атомов;
- усиление восстановительных, металлических свойств.
Нахождение в природе. Из щелочных металлов наиболее широко распространены в природе натрий и калий. Но из-за высокой химической активности они встречаются только в виде соединений.
- каменная соль (хлорид натрия \(NaCl\)),
- глауберова соль, или мирабилит — декагидрат сульфата натрия Na 2 SO 4 \(·\) 10 H 2 O ,
- сильвин — хлорид калия \(KCl\),
- сильвинит — двойной хлорид калия-натрия \(KCl\) \(·\)\(NaCl\) и др.
Соединения лития, рубидия и цезия в природе встречаются значительно реже, поэтому их относят к числу редких и рассеянных.
Физические свойства простых веществ. В твёрдом агрегатном состоянии атомы связаны металлической связью. Наличие металлической связи обусловливает общие физические свойства простых веществ-металлов: металлический блеск, ковкость, пластичность, высокую тепло- и электропроводность.
В свободном виде простые вещества, образованные элементами \(IA\) группы — это легкоплавкие металлы серебристо-белого (литий, натрий, калий, рубидий) или золотисто-жёлтого (цезий) цвета, обладающие высокой мягкостью и пластичностью.
Наиболее твёрдым является литий, остальные щелочные металлы легко режутся ножом и могут быть раскатаны в фольгу.
Только у натрия плотность немного больше единицы ρ = 1,01 г / см 3 , у всех остальных металлов плотность меньше единицы.
Химические свойства. Щелочные металлы обладают высокой химической активностью, реагируя с кислородом и другими неметаллами.
Поэтому хранят щелочные металлы под слоем керосина или в запаянных ампулах. Они являются сильными восстановителями.
Взаимодействие натрия с водой протекает с выделением большого количества теплоты (т. е. реакция является экзотермической). Кусочек натрия, попав в воду, начинает быстро двигаться по её поверхности. Под действием выделяющейся теплоты он расплавляется, превращаясь в каплю, которая, взаимодействуя с водой, быстро уменьшается в размерах. Если задержать её, прижав стеклянной палочкой к стенке сосуда, капля воспламенится и сгорит ярко-жёлтым пламенем.
Получение. Металлический натрий в промышленности получают главным образом электролизом расплава хлорида натрия с инертными (графитовыми) электродами.
Как необходимо хранить щелочные металлы
Щелочные металлы – представители химически активных неорганических веществ: калий, натрий, литий, цезий, рубидий, франций. Их широко используют в быту, технике, различных промышленных и научных областях, производстве других металлов и сплавов: в источниках тока, аккумуляторах; в противогазах и дыхательных аппаратах; в оптических приборах, оружейных прицелах ночного видения; в составе лекарственных средств; в роли катализаторов химических процессов; изотопы цезия входят в состав средства для стерилизации медицинских инструментов; соединения рубидия используют не только в химической, но и в атомной промышленности.
Металлы этой группы очень опасны, так как способны воспламеняться просто от контакта с водой или кислородом воздуха, поэтому работать с ними нужно очень осторожно и хранить в особых условиях.
Какие факторы влияют на срок хранения
Соприкосновение щелочных металлов с влагой приводит к бурной химической реакции, выделению большого количества тепла, разогреву веществ и выделению водорода, в результате возможно воспламенение или даже взрыв. При этом образуются щелочи – очень активные соединения, вызывающие ожоги. Поэтому опасно содержать щелочные металлы в помещениях с повышенной влажностью.
Для работы с такими агрессивными веществами необходим вытяжной шкаф, обитый внутри стальными листами, поддон с асбестовым ковриком, далеко от источника влаги и огня. Безопасно хранить такие металлы, залитыми обезвоженным трансформаторным маслом или керосином, чтобы не допустить контакта чистого металла с воздухом.
Очень легкий литий в керосине всплывает на поверхность, поэтому его дополнительно прижимают сеткой или хранят под слоем вазелина, парафина.
Керосин, применяемый для хранения в нем активных металлов, необходимо периодически проверять на влажность. Для этого к небольшому количеству испытуемого керосина добавляют кусочек натрия. Если не появились пузырьки газа (водорода), керосин считается качественным.
Тара после щелочных металлов обезвреживается этиловым спиртом. Отходы и обрезки металлов необходимо собирать в отдельные банки с керосином для последующей утилизации.
Выбрасывать такие отходы в канализацию категорически запрещено.
Ненужные остатки калия и натрия не следует накапливать больше 2 грамм, а утилизировать в тот же день. Сначала отходы нужно растворить в этиловым спирте, приливая его небольшими порциями. Полученный раствор сильно разбавляют водой и только после этого уже можно сливать в канализацию.
Если условия хранения не соблюдались и произошло возгорание, тушить следует сухим песком или с помощью порошкового огнетушителя. Воду применять в этом случае нельзя.
Как хранить
Использование и хранение щелочных металлов требует строгого соблюдения особых правил. Необходимо создать условия, не допускающие их контакт с воздухом во избежание взрывов и пожаров.
Хранят металлы щелочной группы залитыми слоем обезвоженного керосина в стеклянной или фарфоровой емкости, плотно закрытой корковой или пластиковой пробкой (не рекомендуют использовать притертые пробки). Стеклянные банки помещают в металлический ящик с песком, оборудованным специальными ячейками.
Чтобы убедиться в годности керосина для хранения в нем щелочных металлов, проводят качественный анализ на влажность. Для этого в пробирку с керосином вносят небольшую порцию металлического натрия. Наполнитель считается качественным, если не появились пузырьки газа (водорода). Процесс необходимо проводить под вытяжкой в лабораторных условиях.
Рекомендации по правильному хранению
- По причине своей агрессивности щелочные металлы хранят под 15-ти миллиметровым слоем керосина, вазелина или трансформаторного масла в герметичных емкостях. Хранение химически активных веществ возможно в специальной кладовой, без доступа влаги и огня. Стеклянные или фарфоровые емкости закрывают пробками, снабженными У-образными хлоркальцевыми трубками для защиты от влаги и этикетками с четкой записью наименования вещества.
- Помещать в емкость и вынимать металлы из тары следует только с помощью сухого пинцета или специальными щипцами. Поверхность кусков промокнуть бумажным фильтром.
- Для хранения агрессивных химических реактивов необходимы специальные лабораторные шкафы с вытяжной системой.
- Небольшие количества реактивов производители расфасовывают в запаянные капсулы, удобные даже для длительного хранения.
- Категорически запрещается смешивать остатки и обрезки разных металлов, доводить их количество больше 2 грамм.
- При утилизации остатков металлов после опытов также требуется соблюдать осторожность. Их обязательно необходимо нейтрализовать, очень медленно добавляя спирт или эфир, залить большим количеством воды, только после этого сливать в канализацию.
- Тару после щелочных металлов обрабатывают спиртом, затем тщательно моют проточной водой.
- Все работающие с химически активными веществами обязаны пользоваться защитными очками или масками, перчатками, резиновыми сапогами, прорезиненным фартуком, противогазом или респиратором.
Поскольку щелочные металлы и многие их соединения являются пожаро- взрывоопасными, домой их лучше не приносить, а хранить в специальном помещении или лаборатории, соблюдая технику безопасности.
1. Щелочные металлы: общая характеристика, строение; свойства и получение простых веществ
Правила работы и хранения щелочных металлов
2. Хранят щелочные металлы и работают с ними вдали от воды, водных растворов и галоидированных (смесь газов или легкоиспаряющихся жидкостей) жидкостей. Куски металлов хранят в фабричной упаковке. На банке и металлическом кожухе делают полоски-наклейки красного и зеленого цветов. Слой изолирующей жидкости (керосина) в банке над поверхностью металла должен быть не менее 10—15мм. Банку закрывают пропарафиненной пробкой или пластмассовой навинчивающейся крышкой.
3. При опытах с щелочными металлами их поверхность предварительно очищают от пероксидов. Пинцетом вынимают из банки кусок металла, помещают его в заполненную керосином чашку с плоским дном и в ней, очистив от налета, нарезают на порции необходимой величины. Непосредственно перед опытом очищенные кусочки достают пинцетом из керосина, быстро и тщательно осушают фильтровальной бумагой и используют по назначению. Если после опыта остается немного металла, кусочки полностью растворяют в этиловом спирте и выливают в канализацию.
4. Все работы с щелочными металлами проводятся с применением средств индивидуальной защиты, т.к. при попадании на кожу или влажную одежду кусочков металлов возможны химические ожоги и даже воспламенение.
5. Хранят щелочные металлы в переносном металлическом ящике-сейфе, который при пожаре подлежит выносу в первую очередь.
6. Металлический натрий (а также калий, литий) для малоопытного или небрежно относящегося к соблюдению правил безопасности работника представляет большую опасность — об этом свидетельствует сравнительно большое число пожаров и взрывов,, имеющих место в лабораториях.
7. Работа с натрием: Тщательно следите за тем, чтобы в посуде после окончания работы не остался натрий. Спустя некоторое время он покроется белой пленкой гидроокиси и по ошибке можно для мытья этой посуды применять воду, а это повлечет взрыв или загорание. Эти правила необходимо соблюдать при работе со всеми щелочными металлами, а также при хранении их.
8. Работа с литием: Работникам, имеющим дело с литием, необходимо соблюдать правила техники безопасности, принятые в химической промышленности для работы со щелочными металлами. Работа с литием в атмосфере воздуха относится к категории взрывопожароопасных. При горении лития образуется густой дым его конденсатов и соединений. Температура самовоспламенения лития на воздухе 640 °С. Температура горения 1300 °С.
Утилизация щелочных металлов
· Щелочные металлы относятся к химически активным элементам, это значит, что придерживаться строгих правил техники безопасности нужно не только при хранении и работе с ними, но и при утилизации их остатков.
· Основное правило – грамотная организация работы в лаборатории, которая каждый раз должна заканчиваться уничтожением остатков. Своевременная утилизация позволит избежать накопления вещества и загрязнения окружающей среды, т.к. большие количества отходов щелочных металлов утилизируют путем сжигания на открытых площадках. Аэрозоли гидроксидов, которые получаются в результате горения, несут прямую угрозу экологии.
· Утилизация отходов лития зависит от состояния вещества. Небольшие твердые кусочки размером с горошину растворяют в большом количестве холодной воды в вытяжном шкафу. А вот дисперсии лития в углеводородном растворителе нельзя растворять в воде, т.к. ей свойственна высокая реакционная способность. В этом случае в растворитель постепенно добавляют этиловый спирт.
· Отходы натрия также можно утилизировать в холодной воде, но во избежание воспламенения высвобождающегося водорода поверх воды следует налить слой бензина (3-5 см). Этот способ удобен для уничтожения небольших кусочков натрия, которые поочередно опускаются в колбу до полного растворения. Для разложения дисперсий натрия используют безводный спирт: его добавляют по капле без доступа воздуха.
· Отходы калия нужно уничтожать немедленно в небольшом количестве этилового или изопропилового спирта. Для ускорения реакции в последний можно добавить до 2% воды.
· Помните, что остатки калия и натрия хранить в одной емкости недопустимо, т.к. это может привести к образованию сплава. В комнатной температуре при определенном соотношении компонентов он может превратиться в жидкость, а это лишняя опасность.
· Все процедуры по утилизации рекомендуется осуществлять в вытяжном шкафу при закрытых створках. Также нелишним будет приготовить средства пожаротушения.
В ходе данной работы мы определили основные химические свойства щелочных металлов, выявили промышленные способы их получения и историю открытия каждого из металлов.
Мы выяснили применение металлов и соединений металлов.
Самое главное, мы узнали, как распознать отравление человека щелочными металлами и узнали действия по оказанию первой медицинской помощи в случае отравления.
Также мы рассмотрели правила работы и хранения щелочных металлов, порядок их утилизации.
Читайте также: