Литий с водой: Li + H2O = ? уравнение реакции

Содержание

Литий, химические свойства, получение

ВодородВодород

1,008

1s¹

2,2

Бесцветный газ

t°_пл=-259°C

t°_кип=-253°C

ГелийГелий

4,0026

1s²

Бесцветный газ

t°_кип=-269°C

ЛитийЛитий

6,941

2s¹

0,99

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=180°C

t°_кип=1317°C

БериллийБериллий

9,0122

2s²

1,57

Светло-серый металл

t°_пл=1278°C

t°_кип=2970°C

БорБор

10,811

2s² 2p¹

2,04

Темно-коричневое аморфное вещество

t°_пл=2300°C

t°_кип=2550°C

УглеродУглерод

12,011

2s² 2p²

2,55

Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал

t°_пл=3550°C

t°_кип=4830°C

АзотАзот

14,007

2s² 2p³

3,04

Бесцветный газ

t°_пл=-210°C

t°_кип=-196°C

КислородКислород

15,999

2s² 2p⁴

3,44

Бесцветный газ

t°_пл=-218°C

t°_кип=-183°C

ФторФтор

18,998

2s² 2p⁵

4,0

Бледно-желтый газ

t°_пл=-220°C

t°_кип=-188°C

НеонНеон

20,180

2s² 2p⁶

Бесцветный газ

t°_пл=-249°C

t°_кип=-246°C

НатрийНатрий

22,990

3s¹

0,93

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=98°C

t°_кип=892°C

МагнийМагний

24,305

3s²

1,31

Серебристо-белый металл

t°_пл=649°C

t°_кип=1107°C

АлюминийАлюминий

26,982

3s² 3p¹

1,61

Серебристо-белый металл

t°_пл=660°C

t°_кип=2467°C

КремнийКремний

28,086

3s² 3p²

1,9

Коричневый порошок / минерал

t°_пл=1410°C

t°_кип=2355°C

ФосфорФосфор

30,974

3s² 3p³

2,2

Белый минерал / красный порошок

t°_пл=44°C

t°_кип=280°C

СераСера

32,065

3s² 3p⁴

2,58

Светло-желтый порошок

t°_пл=113°C

t°_кип=445°C

ХлорХлор

35,453

3s² 3p⁵

3,16

Желтовато-зеленый газ

t°_пл=-101°C

t°_кип=-35°C

АргонАргон

39,948

3s² 3p⁶

Бесцветный газ

t°_пл=-189°C

t°_кип=-186°C

КалийКалий

39,098

4s¹

0,82

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=64°C

t°_кип=774°C

КальцийКальций

40,078

4s²

1,0

Серебристо-белый металл

t°_пл=839°C

t°_кип=1487°C

СкандийСкандий

44,956

3d¹ 4s²

1,36

Серебристый металл с желтым отливом

t°_пл=1539°C

t°_кип=2832°C

ТитанТитан

47,867

3d² 4s²

1,54

Серебристо-белый металл

t°_пл=1660°C

t°_кип=3260°C

ВанадийВанадий

50,942

3d³ 4s²

1,63

Серебристо-белый металл

t°_пл=1890°C

t°_кип=3380°C

ХромХром

51,996

3d⁵ 4s¹

1,66

Голубовато-белый металл

t°_пл=1857°C

t°_кип=2482°C

МарганецМарганец

54,938

3d⁵ 4s²

1,55

Хрупкий серебристо-белый металл

t°_пл=1244°C

t°_кип=2097°C

ЖелезоЖелезо

55,845

3d⁶ 4s²

1,83

Серебристо-белый металл

t°_пл=1535°C

t°_кип=2750°C

КобальтКобальт

58,933

3d⁷ 4s²

1,88

Серебристо-белый металл

t°_пл=1495°C

t°_кип=2870°C

НикельНикель

58,693

3d⁸ 4s²

1,91

Серебристо-белый металл

t°_пл=1453°C

t°_кип=2732°C

МедьМедь

63,546

3d¹⁰ 4s¹

1,9

Золотисто-розовый металл

t°_пл=1084°C

t°_кип=2595°C

ЦинкЦинк

65,409

3d¹⁰ 4s²

1,65

Голубовато-белый металл

t°_пл=420°C

t°_кип=907°C

ГаллийГаллий

69,723

4s² 4p¹

1,81

Белый металл с голубоватым оттенком

t°_пл=30°C

t°_кип=2403°C

ГерманийГерманий

72,64

4s² 4p²

2,0

Светло-серый полуметалл

t°_пл=937°C

t°_кип=2830°C

МышьякМышьяк

74,922

4s² 4p³

2,18

Зеленоватый полуметалл

t°_субл=613°C

(сублимация)

СеленСелен

78,96

4s² 4p⁴

2,55

Хрупкий черный минерал

t°_пл=217°C

t°_кип=685°C

БромБром

79,904

4s² 4p⁵

2,96

Красно-бурая едкая жидкость

t°_пл=-7°C

t°_кип=59°C

КриптонКриптон

83,798

4s² 4p⁶

3,0

Бесцветный газ

t°_пл=-157°C

t°_кип=-152°C

РубидийРубидий

85,468

5s¹

0,82

Серебристо-белый металл

t°_пл=39°C

t°_кип=688°C

СтронцийСтронций

87,62

5s²

0,95

Серебристо-белый металл

t°_пл=769°C

t°_кип=1384°C

ИттрийИттрий

88,906

4d¹ 5s²

1,22

Серебристо-белый металл

t°_пл=1523°C

t°_кип=3337°C

ЦирконийЦирконий

91,224

4d² 5s²

1,33

Серебристо-белый металл

t°_пл=1852°C

t°_кип=4377°C

НиобийНиобий

92,906

4d⁴ 5s¹

1,6

Блестящий серебристый металл

t°_пл=2468°C

t°_кип=4927°C

МолибденМолибден

95,94

4d⁵ 5s¹

2,16

Блестящий серебристый металл

t°_пл=2617°C

t°_кип=5560°C

ТехнецийТехнеций

98,906

4d⁶ 5s¹

1,9

Синтетический радиоактивный металл

t°_пл=2172°C

t°_кип=5030°C

РутенийРутений

101,07

4d⁷ 5s¹

2,2

Серебристо-белый металл

t°_пл=2310°C

t°_кип=3900°C

РодийРодий

102,91

4d⁸ 5s¹

2,28

Серебристо-белый металл

t°_пл=1966°C

t°_кип=3727°C

ПалладийПалладий

106,42

4d¹⁰

2,2

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=1552°C

t°_кип=3140°C

СереброСеребро

107,87

4d¹⁰ 5s¹

1,93

Серебристо-белый металл

t°_пл=962°C

t°_кип=2212°C

КадмийКадмий

112,41

4d¹⁰ 5s²

1,69

Серебристо-серый металл

t°_пл=321°C

t°_кип=765°C

ИндийИндий

114,82

5s² 5p¹

1,78

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=156°C

t°_кип=2080°C

ОловоОлово

118,71

5s² 5p²

1,96

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=232°C

t°_кип=2270°C

СурьмаСурьма

121,76

5s² 5p³

2,05

Серебристо-белый полуметалл

t°_пл=631°C

t°_кип=1750°C

ТеллурТеллур

127,60

5s² 5p⁴

2,1

Серебристый блестящий полуметалл

t°_пл=450°C

t°_кип=990°C

ИодИод

126,90

5s² 5p⁵

2,66

Черно-серые кристаллы

t°_пл=114°C

t°_кип=184°C

КсенонКсенон

131,29

5s² 5p⁶

2,6

Бесцветный газ

t°_пл=-112°C

t°_кип=-107°C

ЦезийЦезий

132,91

6s¹

0,79

Мягкий серебристо-желтый металл

t°_пл=28°C

t°_кип=690°C

БарийБарий

137,33

6s²

0,89

Серебристо-белый металл

t°_пл=725°C

t°_кип=1640°C

ЛантанЛантан

138,91

5d¹ 6s²

1,1

Серебристый металл

t°_пл=920°C

t°_кип=3454°C

ЦерийЦерий

140,12

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=798°C

t°_кип=3257°C

ПразеодимПразеодим

140,91

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=931°C

t°_кип=3212°C

НеодимНеодим

144,24

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1010°C

t°_кип=3127°C

ПрометийПрометий

146,92

f-элемент

Светло-серый радиоактивный металл

t°_пл=1080°C

t°_кип=2730°C

СамарийСамарий

150,36

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1072°C

t°_кип=1778°C

ЕвропийЕвропий

151,96

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=822°C

t°_кип=1597°C

ГадолинийГадолиний

157,25

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1311°C

t°_кип=3233°C

ТербийТербий

158,93

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1360°C

t°_кип=3041°C

ДиспрозийДиспрозий

162,50

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1409°C

t°_кип=2335°C

ГольмийГольмий

164,93

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1470°C

t°_кип=2720°C

ЭрбийЭрбий

167,26

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1522°C

t°_кип=2510°C

ТулийТулий

168,93

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1545°C

t°_кип=1727°C

ИттербийИттербий

173,04

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=824°C

t°_кип=1193°C

ЛютецийЛютеций

174,96

f-элемент

Серебристый металл

t°_пл=1656°C

t°_кип=3315°C

ГафнийГафний

178,49

5d² 6s²

Серебристый металл

t°_пл=2150°C

t°_кип=5400°C

ТанталТантал

180,95

5d³ 6s²

Серый металл

t°_пл=2996°C

t°_кип=5425°C

ВольфрамВольфрам

183,84

5d⁴ 6s²

2,36

Серый металл

t°_пл=3407°C

t°_кип=5927°C

РенийРений

186,21

5d⁵ 6s²

Серебристо-белый металл

t°_пл=3180°C

t°_кип=5873°C

ОсмийОсмий

190,23

5d⁶ 6s²

Серебристый металл с голубоватым оттенком

t°_пл=3045°C

t°_кип=5027°C

ИридийИридий

192,22

5d⁷ 6s²

Серебристый металл

t°_пл=2410°C

t°_кип=4130°C

ПлатинаПлатина

195,08

5d⁹ 6s¹

2,28

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=1772°C

t°_кип=3827°C

ЗолотоЗолото

196,97

5d¹⁰ 6s¹

2,54

Мягкий блестящий желтый металл

t°_пл=1064°C

t°_кип=2940°C

РтутьРтуть

200,59

5d¹⁰ 6s²

2,0

Жидкий серебристо-белый металл

t°_пл=-39°C

t°_кип=357°C

ТаллийТаллий

204,38

6s² 6p¹

Серебристый металл

t°_пл=304°C

t°_кип=1457°C

СвинецСвинец

207,2

6s² 6p²

2,33

Серый металл с синеватым оттенком

t°_пл=328°C

t°_кип=1740°C

ВисмутВисмут

208,98

6s² 6p³

Блестящий серебристый металл

t°_пл=271°C

t°_кип=1560°C

ПолонийПолоний

208,98

6s² 6p⁴

Мягкий серебристо-белый металл

t°_пл=254°C

t°_кип=962°C

АстатАстат

209,98

6s² 6p⁵

2,2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

t°_пл=302°C

t°_кип=337°C

РадонРадон

222,02

6s² 6p⁶

2,2

Радиоактивный газ

t°_пл=-71°C

t°_кип=-62°C

ФранцийФранций

223,02

7s¹

0,7

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

t°_пл=27°C

t°_кип=677°C

РадийРадий

226,03

7s²

0,9

Серебристо-белый радиоактивный металл

t°_пл=700°C

t°_кип=1140°C

АктинийАктиний

227,03

6d¹ 7s²

1,1

Серебристо-белый радиоактивный металл

t°_пл=1047°C

t°_кип=3197°C

ТорийТорий

232,04

f-элемент

Серый мягкий металл

ПротактинийПротактиний

231,04

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

УранУран

238,03

f-элемент

1,38

Серебристо-белый металл

t°_пл=1132°C

t°_кип=3818°C

НептунийНептуний

237,05

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

ПлутонийПлутоний

244,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

АмерицийАмериций

243,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

КюрийКюрий

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

БерклийБерклий

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

КалифорнийКалифорний

251,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

ЭйнштейнийЭйнштейний

252,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

100

ФермийФермий

257,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

101

МенделевийМенделевий

258,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

102

НобелийНобелий

259,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

103

ЛоуренсийЛоуренсий

266

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

104

РезерфордийРезерфордий

267

6d² 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

105

ДубнийДубний

268

6d³ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

106

СиборгийСиборгий

269

6d⁴ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

107

БорийБорий

270

6d⁵ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

108

ХассийХассий

277

6d⁶ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

109

МейтнерийМейтнерий

278

6d⁷ 7s²

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

110

ДармштадтийДармштадтий

281

6d⁹ 7s¹

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

Металлы

Неметаллы

Щелочные

Щелоч-зем

Благородные

Галогены

Халькогены

Полуметаллы

s-элементы

p-элементы

d-элементы

f-элементы

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

Как в Чили добывают литий для аккумуляторов – DW – 26.01.2020

Бассейны в Атакаме с выкачанным из недр соляным раствором Фото: Danwatch/P. Rojas Madariaga

Природа и окружающая среда

София Бодденберг | Николай Хуманн Мартензе

26 января 2020 г.

В Чили находятся крупнейшие в мире запасы лития, применяемого при выпуске электрокаров и аккумуляторов для смартфонов. Но от прибыльного бизнеса страдает коренное население. Репортаж DW.

https://p.dw.com/p/3Wi8w

Посреди Атакамы — самой сухой пустыни мира — расположена необычная череда бирюзовых водоемов: каждый из них напоминает огромный прямоугольный бассейн площадью в 20 футбольных полей. Водоемы заполнены соляным раствором, выкачанным из древних подземных резервуаров. Помимо прочего, он содержит карбонат лития — сырье для производства аккумуляторов, которые на сегодняшний день установлены практически на всех компьютерах, смартфонах и электромобилях.

Благодаря крупнейшим в мире запасам этого вещества Чили называют «литиевой Саудовской Аравией». За последние 20 лет на латиноамериканскую страну пришлось 40% мировых поставок лития. При этом ожидается, что спрос в мире на этот металл утроится в течение ближайших шести лет.

Добыча лития в пустыне

В данный момент в Атакаме литий добывают две компании — чилийская SQM и американская Albemarle. В общей сложности они перекачивают 2000 литров соляного раствора в секунду, что составляет 63 млрд литров в год. При этом они также потребляют большое количество пресной воды.

Аккумулятор электрокараФото: picture-alliance/imageBROKER/J. West

Получить литий из добытого раствора помогает жгучее солнце пустыни: таким образом испаряется до 95% воды. Оставшийся раствор очищают с помощью химического процесса и отправляют полученное вещество производителям аккумуляторов.

Добыча лития угрожает местным фермерам

Между тем от прибыльного бизнеса страдает коренное население Атакамы. Местные жители жалуются на то, что им приходится конкурировать за ограниченные водные ресурсы с работающими в пустыне предприятиями. По данным чилийских властей, за период с 2000 по 2015 годы в Атакаме было выбрано на 21% больше воды, чем поступило в этот регион естественным путем — в виде дождевых или талых вод.

Фермер в пустыне АтакамаФото: Danwatch/P. Rojas Madariaga

В компаниях, однако, утверждают, что добыча соляного раствора не влияет на снабжение населения пресной водой. «В соляном растворе много минералов, и он не пригоден для питья или сельскохозяйственных нужд», — подчеркнула представитель Albemarle.

Жители региона, однако, придерживаются иного мнения на этот счет. Койо — одна из нескольких десятков общин ликан-антаев — коренного населения северной части Чили, которое проживает в небольших оазисах Атакамы. Для орошения своих посевов членам общины приходится брать воду из отдаленной реки Сан-Педро. «До того, как сюда пришли добывающие компании, здесь было много воды, — рассказывает 58-летний фермер Уго Диас. — Но они использовали для добычи лития все грунтовые воды и даже берут воду из реки. Поэтому мы больше не получаем столько воды, сколько нам необходимо. Сегодня очень немногие фермеры могут заработать себе жизнь».

Коренные народы — без права на воду и землю?

В нескольких сотнях километров к югу от Атакамы расположен солончак Марикунга. Здесь также ведется разведка литиевых месторождений. Практически весь чилийский литий в данный момент добывают в Атакаме, но предполагается, что в Марикунге находятся вторые по величине запасы этого металла в стране.

Акция протеста в Чили против приватизации литиевых месторожденийФото: DW/S. Boddenberg

Наряду с SQM, австралийско-канадский концерн Salar Blanco разрабатывает совместный с чилийской государственной компанией Codelco проект по добыче лития в Марикунге. Ожидается, что его реализация начнется в 2020 или 2021 году.

Перспектива добычи лития в Марикунге беспокоит общину Пай-Оте коренного народа колла. Чилийские коренные народы формально имеют очень немного прав на свои исконные земли. Несмотря на это, юрист Ариэль Леон считает, что власти страны нарушают конвенцию ООН, обязывающую государства учитывать мнение коренных народов в случаях, когда крупные проекты затрагивают среду их обитания.

«Никто не спрашивал представителей народа колла, хотят ли они, чтобы на их территории добывались полезные ископаемые. Никто не обсуждал с ними то, как добыча лития может повлиять на их доступ к воде», — отмечает юрист.

«Электромобили не спасут планету«

Многие коренные жители Атакамы признают, что глобальное потепление ускоряет процесс обезвоживания пустыни. Вместе с тем они подчеркивают, что проблемы появились с началом добычи лития и меди в регионе.

«Мы хотим, чтобы люди знали, что электромобили не спасут планету, — говорит Хорхе Альварес Сандон из общины койо в пустыне Атакама. — Спасти ее можно будет лишь в том случае, если каждый человек будет относиться к земле так же бережно, как мы. Если бы все это понимали, то электромобили никому бы не понадобились».

Смотрите также:

Как немцы наладили ресайклинг автобатарей

To view this video please enable JavaScript, and consider upgrading to a web browser that supports HTML5 video

Написать в редакцию

Пропустить раздел Еще по теме

Еще по теме

Пропустить раздел Топ-тема

1 стр. из 3

Пропустить раздел Другие публикации DW

На главную страницу

Реакции элементов 1 группы с водой

РЕАКЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ГРУППЫ 1 С ВОДОЙ

На этой странице рассматриваются реакции элементов 1 группы — лития, натрия, калия, рубидия и цезия — с водой. Он использует эти реакции для изучения тенденции реактивности в группе 1.

Факты

Общий

Все эти металлы бурно или даже взрывоопасно реагируют с холодной водой. В каждом случае раствор гидроксида металла получают вместе с газообразным водородом.

2X(s) + H ₂ O(l) 2XOH(aq) + H ₂ (g)

Это уравнение применимо к любому из этих металлов и воды — просто замените X на нужный символ.

В каждом из следующих описаний я предполагаю, что очень маленький кусочек металла брошен в воду в довольно большой емкости.

Детали для отдельных металлов

Литий

Плотность лития составляет примерно половину плотности воды, поэтому он плавает на поверхности, мягко шипя и выделяя водород. Он постепенно вступает в реакцию и исчезает, образуя бесцветный раствор гидроксида лития. Реакция выделяет тепло слишком медленно, а температура плавления лития слишком высока, чтобы он мог плавиться (см. Натрий ниже).

Натрий

Натрий также плавает на поверхности, но выделяется достаточно тепла, чтобы расплавить натрий (натрий имеет более низкую температуру плавления, чем литий, и реакция выделяет тепло быстрее), и он плавится почти сразу, образуя маленький серебристый шарик, который носится по поверхности. поверхность. В воде под натрием виден белый след гидроксида натрия, но он вскоре растворяется, образуя бесцветный раствор гидроксида натрия.

Натрий движется, потому что его толкает водород, который выделяется во время реакции. Если натрий окажется в ловушке на стенке контейнера, водород может загореться и загореться оранжевым пламенем. Цвет обусловлен загрязнением обычно синего водородного пламени соединениями натрия.

Калий

Калий ведет себя почти так же, как натрий, за исключением того, что реакция протекает быстрее и выделяется достаточно тепла, чтобы поджечь водород. На этот раз нормальное водородное пламя загрязнено соединениями калия и поэтому окрашено в сиреневый (слегка голубовато-розовый цвет).

Рубидий

Рубидий плотнее воды и поэтому тонет. Он реагирует бурно и немедленно, и все снова выплевывается из контейнера. Образуется раствор гидроксида рубидия и водород.

Цезий

Цезий взрывается при контакте с водой, вполне возможно, что контейнер разбивается. Гидроксид цезия и водород образуются

Резюме динамики реактивности

Металлы группы 1 становятся более реактивными по отношению к воде по мере продвижения вниз по группе.

Объяснение тренда реактивности

Изменение энтальпии реакций

Общее изменение энтальпии

Вы можете подумать, что поскольку реакции становятся более драматичными по мере того, как вы спускаетесь вниз по Группе, количество выделяемого тепла увеличивается по мере перехода от лития к цезию. Не так!

В таблице приведены оценки изменения энтальпии для каждого из элементов, вступающих в реакцию:

X(s) + H ₂ O(l) XOH(aq) + ½H ₂ (g)

Примечание: Это то же уравнение, что и раньше, но я разделил его на два, чтобы показать изменение энтальпии на моль реагирующего металла.

	enthalpy change (kJ / mol)
Li	-222
Na	-184
K	-196
Rb	-195
Cs	-203

Вы увидите, что в этих значениях вообще нет шаблона . Все они довольно похожи, и, что удивительно, литий — это металл, который выделяет больше всего тепла во время реакции!

Примечание: Я не смог подтвердить эти цифры, кроме значения лития. Для лития, натрия и калия расчетные значения основаны на информации из Книги данных Наффилда по передовым научным исследованиям (стр. 114 моего 19-летнего журнала).84 издание). Значение лития почти точно совпадает со значением, которое я нашел во время поиска в Интернете. Значения для рубидия и цезия рассчитываются косвенно из значений Li, Na и K и другой информации, которую вы найдете в следующей таблице на этой странице.

Копаться в изменениях энтальпии

Когда происходят эти реакции, различия между ними полностью заключаются в том, что происходит с присутствующими атомами металла. В каждом случае вы начинаете с атомов металла в твердом состоянии и заканчиваете ионами металла в растворе.

В целом с металлом происходит следующее:

X(s) X ⁺ (водн.) + e ^—

Вы можете рассчитать общее изменение энтальпии для этого процесса, используя закон Гесса и разбив его на несколько шагов, для которых мы знаем изменения энтальпии.

Во-первых, вам нужно будет предоставить энергию атомизации , чтобы получить газообразные атомы металла.

Х(с) Х(г)

Затем ионизируйте металл, подав его первые энергия ионизации .

X(g) X ⁺ (g) + e ^—

И, наконец, вы получите энтальпию гидратации , выделяющуюся при контакте газообразного иона с водой.

X ⁺ (г) + (водн.) X ⁺ (водн.)

Примечание: Нет никаких предположений, что реакция действительно происходит по этому пути. Все, что мы делаем, — это изобретаем воображаемый маршрут от начальной до конечной точки реакции и используем закон Гесса, чтобы сказать, что общее изменение энтальпии будет точно таким же, как мы можем рассчитать, используя этот воображаемый маршрут. Если вы не знаете о законе Гесса, вы, вероятно, вряд ли поймете смысл всей этой части страницы. Если вас не устраивают изменения энтальпии, вы можете изучить раздел энергетики Chemguide или мою книгу по химическим расчетам.

Если мы поместим значения для всех этих шагов в таблицу, они будут выглядеть так (все значения в кДж/моль):

	в. энергия	1-й ИЭ	гидр. enthalpy	total
Li	+161	+519	-519	+161
Na	+109	+494	-406	+197
К	+90	+418	-322	+186
Rb	+86	+402	-301	+187
Cs	+79	+376	-276	+179

Примечание: Помните, что это не общие изменения энтальпии для реакций, когда металл взаимодействует с водой. Они предназначены только для той части реакции, в которой участвует металл. Также происходят изменения с присутствующей водой — превращение ее в газообразный водород и ионы гидроксида. Чтобы получить изменения общей энтальпии, вам также придется добавить эти значения.

Однако изменения, вызванные водой, будут одинаковыми для каждой реакции — в каждом случае около -382 кДж/моль. Добавление этого к цифрам в этой таблице дает значения в предыдущей с точностью до кДж или двух. Значения рубидия и цезия точно совпадут, потому что именно так я должен был вычислить их в первой таблице. Остальные три в предыдущей таблице были рассчитаны на основе информации из другого источника.

Так почему же в этих значениях нет никакой закономерности? Если вы посмотрите на различные биты информации, вы обнаружите, что по мере продвижения вниз по Группе каждый из них уменьшается:

Энергия атомизации является мерой прочности металлической связи в каждом элементе. Оно уменьшается по мере того, как атом становится больше, а металлическая связь становится длиннее. Делокализованные электроны находятся дальше от притяжения ядер в более крупных атомах.
Первая энергия ионизации падает, потому что удаляемый электрон удаляется от ядра. Дополнительные протоны в ядре экранируются дополнительными слоями электронов.
Энтальпия гидратации является мерой притяжения между ионами металлов и неподеленными парами молекул воды. По мере того, как ионы становятся больше, молекулы воды удаляются от притяжения ядра. Дополнительные протоны в ядре снова экранируются дополнительными слоями электронов.

Происходит то, что различные факторы падают с разной скоростью. Это разрушает любой общий шаблон.

Однако можно еще раз взглянуть на таблицу и найти шаблон, который полезно .

Энергии активации реакций

Давайте возьмем последнюю таблицу и просто посмотрим на условия ввода энергии — два процесса, в которые вам нужно поставлять энергию, чтобы заставить их работать. Другими словами, мы пропустим член энтальпии гидратации и просто сложим два других.

	в. энергия	1-й ИЭ	всего
Li	+161	+519	+680
Na	+109	+494	+603
K	+90	+418	+508
Rb	+86	+402	+488
Cs	+79	+376	+455

Теперь вы можете видеть, что при движении вниз по Группе наблюдается устойчивое падение. Когда вы переходите от лития к цезию, вам нужно вкладывать меньше энергии в реакцию, чтобы образовался положительный ион. Эта энергия будет восстановлена позже (плюс гораздо больше!), но она должна быть предоставлена на начальном этапе. Это будет связано с энергией активации реакции.

Чем ниже энергия активации, тем быстрее реакция.

Таким образом, хотя литий выделяет большую часть тепла во время реакции, он делает это относительно медленно — не все выделяется за один короткий резкий выброс. Цезий, с другой стороны, имеет значительно более низкую энергию активации, поэтому, хотя в целом он не выделяет столько тепла, он делает это очень быстро — и вы получаете взрыв.

Примечание: Вы должны быть немного осторожны, формулируя это! Вы, вероятно, не заметили, как я использовал фразу «Это будет связано с энергией активации реакции». При переписывании я подчеркнул слова «относится к».

Реакция определенно не будет включать в себя точно те энергетические условия, о которых мы говорим. Металл не будет сначала превращаться в газообразные атомы, которые затем теряют электрон. Но в какой-то момент атомам придется оторваться от структуры металла и потерять электроны.

Однако другие высвобождающие энергию процессы могут происходить точно в то же время — например, если атом металла теряет электрон, что-то почти наверняка одновременно его подхватывает. Электрон никогда не может быть полностью свободным. Это приведет к уменьшению высоты реального энергетического барьера активации. Значения, которые мы вычислили путем сложения энергий атомизации и ионизации, очень велики с точки зрения энергии активации, и реакции были бы чрезвычайно медленными, если бы они были реальными.

Обобщая причину увеличения реактивности по мере спуска Группа

Реакции становятся легче, поскольку энергия, необходимая для образования положительных ионов, падает. Это частично связано с уменьшением энергии ионизации по мере продвижения вниз по Группе, а частично с уменьшением энергии атомизации, отражающей более слабые металлические связи по мере перехода от лития к цезию. Это приводит к более низким энергиям активации и, следовательно, более быстрым реакциям.

Примечание: Если вы являетесь студентом уровня A в Великобритании, вы почти наверняка обнаружите, что ваши экзаменаторы будут ожидать, что вы объясните это только с точки зрения падения энергии ионизации по мере того, как вы спускаетесь по группе. Другими словами, они упрощают дело, игнорируя вклад энергии распыления. Придерживайтесь того, чего ожидают ваши экзаменаторы, — не усложняйте себе жизнь! Я стараюсь быть как можно более строгим, потому что значительная часть моей аудитории работает в системах за пределами Великобритании или выше уровня A.

Вопросы для проверки вашего понимания

Если это первый набор вопросов, который вы задали, пожалуйста, прочтите вводную страницу, прежде чем начать. Вам нужно будет использовать КНОПКУ НАЗАД в браузере, чтобы вернуться сюда позже.

вопросов по реакциям металлов 1 группы с водой

ответов

Куда бы вы хотели отправиться сейчас?

Водная проблема лития – горнодобывающая технология

Технологии выпаривания, используемые при добыче лития, которые обвиняют в ускорении опустынивания вокруг соленых озер «литиевого треугольника» в Латинской Америке, вызывают озабоченность.

Литий — очень горячая тема, учитывая его статус одного из самых важных материалов в зеленой энергетике будущего. Тем не менее, в то время как многие отмечают возобновляемый потенциал металла, проблемы с деревом бросают тень на его, казалось бы, светлое будущее, а сообщения о методах выпаривания, используемых при его добыче, вызывают опасения по поводу нехватки воды. Проблема усугубляется сохраняющимися недостатками в переработке аккумуляторов: по оценкам Foe Europe, собирается только 5% литий-ионных аккумуляторов с европейского рынка, а большинство вместо этого попадает на свалки.

Необходимы изменения не только в том, как мы извлекаем материал, но и в том, что мы делаем с ним, когда он извлечен из земли и находится в наших приборах. Поскольку Европейская комиссия заявила, что тоннаж лития, используемого в портативных батареях, увеличился в десять раз в период с 2010 по 2020 год, необходимы устойчивые действия, чтобы отрасль избавилась от своего все более негативного влияния, поскольку спрос продолжает расти.

Опасная игра

Хотя литий становится все более популярным материалом во всем мире, доступные месторождения высококачественной руды ограничены некоторыми странами Анд, такими как Аргентина, Боливия и Чили. В современных методах добычи в этих регионах в основе процесса лежит вода, поскольку минерал растворяется в солончаках, и для его отделения требуется испарение. Это противоречит методам, используемым где-то вроде Австралии, где литий получают из добычи руды.

Разногласия по поводу процессов испарения гремят годами, и многие говорят, что операции непосредственно вызвали водный кризис. Шахта Сан-Кристобаль в Боливии, потребляющая 50 000 литров воды в день, даже была названа «экологической и социальной катастрофой», в то время как мексиканский штат Сонора (где недавно были обнаружены залежи лития) также находится в кризисном режиме. оценивается Институтом мировых ресурсов как имеющий «чрезвычайно высокий базовый уровень водного стресса».

Доктор Ана Карбальо, научный сотрудник горнодобывающей промышленности и общества, изучающий литиевые рудники в Аргентине, говорит, что ситуация является сложной – она является продуктом политических, социальных и экологических факторов – и не имеет прямого решения.

«Острая нехватка воды означает, что экосистемы в этих районах очень хрупкие — вода не всегда доступна или легкодоступна», — говорит она. «Потребовалось очень много времени, чтобы смириться с последствиями процессов добычи, и одна из основных проблем заключается в получении адекватных оценок воздействия на окружающую среду. Очень сложно найти правильные исходные данные, чтобы узнать, каким был уровень воды до начала добычи полезных ископаемых, и это часто усугубляется политическими условиями в некоторых из этих регионов. Например, в Чили система водоснабжения приватизирована, что очень усложняет все регулирование водопользования».

В то время как катализаторы этой проблемы многогранны, поиск решений становится все более насущной задачей, поскольку горнодобывающие корпорации борются за место за все более прибыльным столом.

«Только в Аргентине запланировано более 40 литиевых проектов, — говорит Карбальо. «Хотя многие из них не будут реализованы, это огромная отрасль, которая оказывает большое влияние как на культурные, так и на естественные процессы жизни — в этом районе есть много коренных общин, у которых есть много практик, связанных с водой, и это нарушается».

Прежде чем эти проекты будут запущены, необходимо точно определить, какое влияние горнодобывающая промышленность оказывает на воду в этих районах.

Жажда информации

Учитывая часто изолированную и малонаселенную природу солончаков, исследования воздействия добычи полезных ископаемых шли медленно, а данные о волновых эффектах были ограничены.

«В некоторых случаях может быть трудно отнести воздействие на воду конкретно к шахте», — говорит д-р Тим Вернер, который в настоящее время изучает воздействие добычи полезных ископаемых на землепользование в Аргентине с помощью спутниковых изображений. «Горнодобывающие компании часто могут заявить, что недостаточно данных, чтобы доказать, что они являются источником воздействия — конечно, реальность такова, что они не всегда предоставляют необходимые данные, но также особенно трудно доказать воздействие, когда у вас есть шахты, использующие подземные воды, потому что их нелегко обнаружить с поверхности».

Хотя этот процесс не прост, создание картины системы подземных вод в этих районах имеет решающее значение для доказательства прямого воздействия добычи полезных ископаемых, а экологические оценки операций должны стать более прозрачными.

«Водные бассейны под солончаками часто связаны между собой и воздействуют друг на друга», — говорит Карбальо. «Из-за этого есть призывы к кумулятивной оценке воздействия на окружающую среду, а не просто к индивидуальной оценке конкретного проекта. Конечно, это огромная проблема для производственных компаний и для правительства».

Пока не будут найдены прямые ответы на то, как добыча полезных ископаемых влияет на воду, перенос производства в другие страны, использующие добычу руды для получения лития, кажется потенциальным решением, однако этот вопрос открывает более широкие проблемы с производственными процессами.

«Следует признать, что если вы предлагаете нам больше добычи в других странах, то вы способствуете потенциальным экономическим потерям в первой стране», — говорит Вернер. «Кроме того, добыча твердых пород в Австралии может показаться привлекательной альтернативой, но в будущем мы создадим другие воздействия на окружающую среду. Вы можете решить проблему, связанную с водой, переехав в другую страну, но независимо от того, где вы ее производите, вы столкнетесь с некоторыми проблемами, которые необходимо решить».

Возможна ли вообще устойчивость?

В беседе с доктором Дэвидом Уиттлом (Университет Монаша), соучредителем Консорциума Critical Minerals, он говорит, что внедрение экологических стандартов имеет большое значение для методов добычи, хотя проблемы все еще будут возникать в дальнейшем при переработке и доработка материалов.

«Возможно, лучшее, что вы могли бы сделать для защиты окружающей среды в отношении лития, — это найти способ применять глобальные экологические стандарты везде, где он добывается и перерабатывается», — говорит он. «Этого можно добиться, улучшив соблюдение стандартов в местах, где уже ведется производство, или переместив производство в хорошо регулируемые юрисдикции, такие как Австралия».

Разработка эффективных стратегий переработки также является неотъемлемой частью обеспечения устойчивого будущего лития: если эта круговая экономика будет достигнута, нагрузка на производственные площадки лития будет значительно снижена, и такие ужасные последствия операций могут не ощущаться так остро.