Номер 4, страница 60 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

4. Почему щелочные и щёлочноземельные металлы хранят под слоем керосина? Почему литий, в отличие от натрия и калия, хранят в вазелине?

Почему щелочные и щёлочноземельные металлы хранят под слоем керосина?

Щелочные металлы (элементы IА группы: литий, натрий, калий и др.) и щёлочноземельные металлы (элементы IIА группы, начиная с кальция: кальций, стронций, барий) обладают очень высокой химической активностью. Из-за этого на открытом воздухе они мгновенно вступают в реакции с его компонентами:

• С кислородом ($O_2$): Металлы быстро окисляются, образуя на своей поверхности плёнку из оксидов, пероксидов или супероксидов. Например, реакция натрия с кислородом:
  $4Na + O_2 \rightarrow 2Na_2O$ (оксид натрия)
  $2Na + O_2 \rightarrow Na_2O_2$ (пероксид натрия)
• С парами воды ($H_2O$): Металлы бурно реагируют с водой, образуя щёлочь (гидроксид) и выделяя газообразный водород. Реакция является сильно экзотермической, и выделяемое тепло способно воспламенить водород.
  $2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2 \uparrow$
• С углекислым газом ($CO_2$): Происходит реакция с образованием карбонатов и других продуктов.
  $4Na + 3CO_2 \rightarrow 2Na_2CO_3 + C$

Для предотвращения этих нежелательных реакций и сохранения металлов в чистом виде их необходимо полностью изолировать от контакта с атмосферой. Керосин представляет собой смесь жидких углеводородов и является химически инертной средой по отношению к этим металлам. Он не вступает с ними в реакцию и создает эффективный защитный барьер, блокирующий доступ кислорода, паров воды и углекислого газа к поверхности металла.

Ответ: Щелочные и щёлочноземельные металлы хранят под слоем керосина, чтобы изолировать их от компонентов воздуха (кислорода, паров воды, углекислого газа), с которыми они очень активно реагируют. Керосин является инертной жидкостью, которая создает защитный барьер и предотвращает коррозию металлов.

Почему литий, в отличие от натрия и калия, хранят в вазелине?

Ключевое различие, которое определяет способ хранения лития, — это его плотность по сравнению с плотностью керосина, натрия и калия.

• Плотность лития ($Li$): $\approx 0,534 \, г/см^3$
• Плотность натрия ($Na$): $\approx 0,971 \, г/см^3$
• Плотность калия ($K$): $\approx 0,862 \, г/см^3$
• Плотность керосина: $\approx 0,78–0,81 \, г/см^3$

Как видно из значений, плотность лития значительно меньше плотности керосина. Поэтому, если поместить литий в керосин, он не утонет, а будет плавать на его поверхности. В результате верхняя часть куска металла останется незащищенной и будет контактировать с воздухом, что делает такой способ хранения неэффективным. Натрий и калий, в свою очередь, плотнее керосина, поэтому они опускаются на дно сосуда и остаются полностью покрытыми защитным слоем жидкости.

Для хранения лития используют вазелин или плотное минеральное (парафиновое) масло. Вазелин — это вязкая, мазеобразная и химически инертная смесь углеводородов. Благодаря своей консистенции он плотно обволакивает кусок лития, создавая надежный и герметичный защитный слой, который эффективно изолирует металл от воздуха.

Ответ: Литий хранят в вазелине, потому что его плотность меньше плотности керосина. Из-за этого он всплывает на поверхность керосина и контактирует с воздухом. Вязкий и инертный вазелин обволакивает литий, создавая надежный защитный слой и предотвращая его реакцию с компонентами воздуха.