Alkalimetallit: mitä ne ovat, ominaisuudet

Sinä alkalimetallit ovat ryhmän 1 metallisia elementtejä Jaksollinen järjestelmä. Vaikka vetyä kuuluu tähän ryhmään, sitä ei pidetä alkalimetallina, koska se ei ole metallinen alkuaine. Kaikilla alkalimetalleilla on yksi valenssielektroni, joka sijaitsee s-alakuoressa. Alkalimetallit ovat reaktiivisia, niillä on alhainen tiheys ja sulamispiste alhaisen ensimmäisen ionisaatioenergian lisäksi. Yhdisteissä ne ovat aina M+-muodossa, eli varauksella, joka on yhtä suuri kuin +1.

Lue myös: Ei-metallit — ei-metallisten kemiallisten alkuaineiden tärkeimmät näkökohdat

Alkalimetallien yhteenveto

• He ovat kemiallisia alkuaineita jaksollisen järjestelmän ryhmästä 1, lukuun ottamatta vetyä.
• Niissä on yksi valenssielektroni, joka sijaitsee s-alakuoressa.
• Niillä on alhainen tiheys ja alhainen sulamispiste.
• Niissä ensimmäinen ionisaatioenergia on hyvin pieni, mutta toinen ionisaatioenergia on erittäin korkea. Siksi ne ovat reaktiivisia ja niissä on +1 varaus yhdisteissä.
• Eniten päivittäisiä käyttökohteita ovat litium, natrium ja kalium. Cesiumilla ja rubidiumilla on enemmän laboratoriosovelluksia, kun taas franciumilla, joka on erittäin harvinainen ja synteettinen, ei ole käytännön sovellutuksia.

Mitä ovat alkalimetallit?

Sinä metallit alkalinen vastaa jaksollisen järjestelmän ryhmän 1 elementit, paitsi vety:

• litium, symboli Li, Z = 3;
• natriumia, symboli Na, Z = 11;
• kaliumia, symboli K, Z = 19;
• rubidium, symboli Rb, Z = 37;
• cesium, symboli Cs, Z = 55;
• francium, Fr-symboli, Z = 87.

Alkalimetallien ominaisuudet

Kaikilla alkalimetalleilla on Vain yksi elektroni valenssista, joka sijaitsee alatasolla s. ovat myös suurempia elementtejä atomisäde jaksoistaan ja siksi esittää a ensimmäinen ionisaatioenergiaa matala verrattuna muihin elementteihin.

Seurauksena, ovat melko reaktiivisia ja esittävät itsensä sellaisina ioneja M⁺ niiden yhdisteissä ja sisällä ratkaisu. Toinen ionisaatioenergia on erittäin korkea, mikä estää M-ionien muodostumisen.²⁺ alkalimetalleista. Katso alla olevasta taulukosta joitain näistä mainituista kiinteistöistä.

Metalli	elektroninen konfigurointi	metallisäde (Å)	Ionisaatioenergia (kJ.mol^-1)	elektronegatiivisuus
1ª	2ª
lukea	[Hän] 2s^1	1,52	520,1	7296	0,98
klo	[Ne] 3s^1	1,86	495,7	4563	0,93
K	[Ilma] 4s^1	2,27	418,7	3069	0,82
Rb	[Kr] 5s^1	2,48	402,9	2640	0,82
cs	[Xe] 6s^1	2,65	375,6	2260	0,79

Tärkeä: Francium on synteettinen alkuaine, planeetan toiseksi harvinaisin, saatu ydinprosesseilla ja jota on vaikea eristää. Siksi suuri osa sen ominaisuuksista on arvioitu ja sen epästabiilisuus (sen stabiilisimmalla isotoopilla on puolikas elämä 22 minuuttia) vaikeuttaa kokeellisten tietojen keräämistä.

Mineraaliöljyyn asetettu kaliummetallipalat, jotta ne eivät reagoi.

A matala elektronegatiivisuus alkalimetallien osalta tekee selväksi, että niiden yhdisteet ovat olennaisesti ionisiailman mahdollisuutta muodostaa kovalenttisia yhdisteitä; se myös oikeuttaa metallisen luonteen käyttäytymisen, joka kasvaa kohti cesiumia.

Alkalimetallien ominaisuudet

Alkalimetalleilla on harmahtava väritys, lukuun ottamatta cesiumia, jonka väri on kellertävä. Niille on ominaista myös alhaiset sulamispisteet, pehmeys (jotkut voidaan leikata veitsellä), matala tiheys (Esimerkiksi litium on vähiten tiheä metalli koko jaksollisessa taulukossa) ja erittäin eksoterminen reaktio vettä. Seuraavassa taulukossa on lisätietoja alkalimetalleista.

Metalli	Sulamispiste (°C)	Kiehumispiste (°C)	Tiheys (g.cm^-3, 20°C)
lukea	180,5	1326	0,534
klo	97,8	883	0,968
K	63,7	756	0,856
Rb	39,0	688	1,532
cs	28,5	690	1,90

Alkalimetallit erottuvat myös edukseen hyvä sähkönjohtavuus, ja esitä a erilainen liekin väritys höyrystyksen aikana: purppura litiumia varten; keltainen natriumille; violetti kaliumille; punertava violetti rubidiumille; ja sininen cesiumille.

Kaavio, joka osoittaa alkalimetallien väliset erot liekkitestissä.

Alkalimetallien sovellukset

Alkalimetalleista, rubidiumilla ja cesiumilla on vähemmän kaupallisia ja teollisia sovelluksiarajoittumassa akateemisiin sovelluksiin. Erittäin alhainen vakaus franciumilla ei ole toistaiseksi käytännöllisiä ja tunnettuja sovelluksia. Litiumilla, natriumilla ja kaliumilla on yhdisteitä, joilla on huomattava kaupallinen arvo.

• Litium: hyödyntäen sen pientä tiheyttä, se levitetään sisään metalliseokset kanssa magnesium se on alumiini, jota voidaan käyttää avaruusalusten komponenteissa. Pienen tiheyden lisäksi litiumin korkea hapetuspotentiaali (+3,02 V) tekee siitä käytön akut (litiumioni), joita käytetään laajalti elektroniikassa, kuten matkapuhelimissa, tableteissa, kannettavissa tietokoneissa, älykelloissa jne. muut. Lopuksi litiumkarbonaattia käytetään lääkkeenä kaksisuuntaisen mielialahäiriön (maanisen masennuksen) hoitoon, vaikka suuret määrät tätä metallia voivat vahingoittaa keskushermostoa.
• Natrium: Natriumyhdisteistä erottuu eniten ja jolla on eniten tuotantoa natriumkloridi (NaCl)ei vain siksi, että se on ruokasuolan, maailman eniten käytetyn mausteen, perusainesosa, vaan koska sitä voidaan käyttää natriumhydroksidi (NaOH) ja kaasu kloori (Cl₂). Vaikka NaCl ei ole osa brasilialaista todellisuuttamme, sitä käytetään laajalti myös teiden puhdistamiseen jäätynyt talvella, koska se pystyy alentamaan veden jäätymispistettä ja siten poistamaan tukkeutuneita polkuja varaama lumi. Ympäristösyistä se on kuitenkin korvattu asetaatilla kalsiumia ja magnesiumia. Natriumia ja natriumin ja kaliumin metalliseoksia käytetään ydinreaktoreita, pääasiassa alhaisen sulamispisteen, alhaisen viskositeetin ja korkean lämpökapasiteetin vuoksi.

• kalium: kaliumkloridina, sillä on tärkeä rooli lannoitteet, koska se on osa kasvin makroravinteita. Natrium ja kalium ovat muuten noin 25 eläinelämän välttämättömän alkuaineen joukossa. Elimistössämme Na-pitoisuudet⁺ ja K⁺, solunesteiden sisällä ja ulkopuolella, on erilainen, mikä luo potentiaalieron, joka vastaa hermoimpulssien välittämisestä.

Kuorma-auto heittää natriumkloridia radalle sulattaakseen jään.

Erot alkali- ja maa-alkalimetallien välillä

Vaikka alkalimetallit ovat joillakin tärkeillä tavoilla samankaltaisia, niillä on joitain eroja maa-alkalimetalleista.

Ensinnäkin sinä maa-alkalimetallit sisältävät jaksollisen järjestelmän ryhmän 2 elementit. Ne ovat vähemmän reaktiivisia kuin alkalimetallit ja ovat hieman hauraita. Vielä, sisältää kaksi elektronia valenssikuori, toisin kuin alkalimetallit, joissa on vain yksi. Siksi maa-alkalimetallien yhdisteissä on vain +2:n varaus.

Tiedä myös: Jalometallit - metallit, jotka ovat vähemmän reaktiivisia kuin vety

Ratkaistiin alkalimetalliharjoituksia

Kysymys 1

(Ufscar) Periodisessa luokituksessa sarake 1 viittaa alkalielementteihin ja sarake 17 halogeeneihin. Alkalimetallit, kuten litium, natrium ja cesium, reagoivat halogeenikaasujen, kuten Cl, kanssa₂. Litium-, natrium- ja cesiummetallien reaktiotuotteet Cl-kaasun kanssa₂, ovat ionisia kiinteitä aineita, joiden kaavat ovat vastaavasti

A) LiCl₂, NaCl, CsCl.

B) LiCl, NaCl₂, CsCl.

C) LiCl₂, NaCl₂, CsCl₂.

D) LiCl₃, NaCl₃, CsCl₃.

E) LiCl, NaCl, CsCl.

Resoluutio:

Vaihtoehto E

Alkalimetallit reagoivat kloorikaasun kanssa seuraavan reaktion:

2 M + Cl₂ → 2 MCl

Tuotteessa alkalimetallien hapetusluvun on oltava +1.

kysymys 2

(Uespi) Alkuaineiden jaksollisesta luokittelusta löydämme alkalimetallit. Alkalin merkitys on "kasvituhka", josta löytyy pääasiassa natriumia ja kaliumia. Merkitse oikea vaihtoehto tähän perheeseen liittyen.

A) Sitä kutsutaan alkalimetalleiksi, koska ne luovuttavat protoneja helposti.

B) Niiden alkuaineilla on samanlaiset ominaisuudet, pääasiassa siksi, että niillä on valenssielektroni.

C) Ne ovat erittäin elektronegatiivisia johtuen niiden kyvystä luovuttaa elektroneja.

D) Ne suorittavat ionisia sidoksia, koska ne ovat elektronien vastaanottajia.

E) Ne ovat vähemmän reaktiivisia elementtejä.

Resoluutio:

Vaihtoehto B

Koska natrium ja kalium ovat samassa ryhmässä, on luonnollista, että niillä on samanlaiset ominaisuudet.

Vaihtoehto A on virheellinen, koska alkalimetallit eivät hajoa protonit helposti, mutta elektroneja (tarkemmin valenssisia).

Valinta C on virheellinen, koska nämä elementit eivät ole kovin elektronegatiivisia.

Vaihtoehto D on virheellinen, koska suorituksesta huolimatta ionisidokset, näillä metalleilla on taipumus luovuttaa elektroneja.

Valinta E on väärä, koska alkalimetallit ovat erittäin reaktiivisia.

Kirjailija: Stefano Araujo Novais
Kemian opettaja

Lähde: Brasilian koulu - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/metais-alcalinos.htm