Щелочные металлы (литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций) взаимодействуют с кислородом, образуя различные соединения в зависимости от металла, условий реакции и формы кислорода (O₂ или O₃). Рассмотрим каждый из предложенных вариантов:
1. Литий (Li)
Литий при взаимодействии с кислородом образует оксид лития (Li₂O). Это связано с его небольшой атомной массой и сильным сродством к кислороду. Реакция выглядит так:
[
4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O
]
Литий образует именно оксид благодаря его малому размеру атома и высокой плотности заряда, что способствует образованию стабилизированного оксида. Это исключает возможность образования пероксидов (с формулой M₂O₂) или надпероксидов (с формулой MO₂).
2. Натрий (Na)
Натрий при взаимодействии с кислородом в стандартных условиях преимущественно образует пероксид натрия (Na₂O₂):
[
2Na + O_2 \rightarrow Na_2O_2
]
Однако в ограниченных условиях реакции (например, при недостатке кислорода) натрий может также образовывать оксид натрия (Na₂O):
[
4Na + O_2 \rightarrow 2Na_2O
]
В реальных условиях реакции с кислородом обычно преобладает образование пероксида.
3. Рубидий (Rb)
Рубидий, как и другие тяжелые щелочные металлы, при взаимодействии с кислородом образует надпероксид рубидия (RbO₂):
[
Rb + O_2 \rightarrow RbO_2
]
Это связано с увеличением радиуса атома рубидия, что делает его менее способным образовывать оксиды или пероксиды. Надпероксидная форма более стабильна для тяжелых щелочных металлов.
4. Калий (K)
Аналогично рубидию, калий при взаимодействии с кислородом образует надпероксид калия (KO₂):
[
K + O_2 \rightarrow KO_2
]
Причина та же: увеличение радиуса атома и снижение плотности заряда делает оксиды и пероксиды менее стабильными.
Ответ на вопрос:
Среди предложенных металлов только литий (вариант б) при взаимодействии с кислородом образует оксид (Li₂O). Остальные металлы (натрий, рубидий и калий) преимущественно образуют пероксиды или надпероксиды, а не оксиды.