Взаимодействие щелочного металла с водой

Взаимодействие щелочного металла с водой — это типичная химическая реакция металлов I группы периодической системы с водой, при которой образуется щёлочь и выделяется водород.

Щелочные металлы: литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs, франций Fr. Они имеют один электрон на внешнем энергетическом уровне, поэтому легко его отдают и являются очень активными восстановителями.

Общая схема реакции:

где Me — щелочной металл, MeOH — гидроксид щелочного металла.

Например, для натрия:

При реакции натрия с водой образуется гидроксид натрия NaOH и выделяется водород H₂.

Для калия:

Образуется гидроксид калия KOH и водород.

Реакция идёт очень энергично, потому что щелочные металлы легко отдают электрон:

Вода при этом восстанавливается с образованием водорода. Раствор после реакции становится щелочным, так как в нём появляются гидроксид-ионы $OH^-$. Если добавить индикатор, например фенолфталеин, раствор станет малиновым.

Активность щелочных металлов возрастает сверху вниз по группе:

Это связано с тем, что внешний электрон всё слабее удерживается ядром атома. Поэтому литий реагирует с водой сравнительно спокойно, натрий — более бурно, калий часто загорается, а рубидий и цезий реагируют взрывом.

Литий плавает на поверхности воды, постепенно реагирует, выделяя пузырьки водорода:

Натрий тоже плавает, быстро плавится в шарик из-за выделения тепла и движется по поверхности воды. Иногда водород может воспламениться.

Калий реагирует ещё активнее. Выделяющийся водород часто загорается, пламя может иметь фиолетовый оттенок из-за ионов калия.

Рубидий и цезий с водой практически взрываются, поэтому такие опыты крайне опасны.

Таким образом, при взаимодействии щелочного металла с водой всегда образуются:

1. гидроксид щелочного металла, то есть щёлочь;

2. водород;

3. большое количество тепла.

По типу это окислительно-восстановительная реакция. Щелочной металл окисляется, а водород из воды восстанавливается до молекулярного водорода.