מתכות אלקליות: מה הן, מאפיינים

אתה מתכות אלקליות הם היסודות המתכתיים של קבוצה 1 של טבלה מחזורית. מימן, למרות היותו בקבוצה זו, אינו נחשב למתכת אלקלית, שכן הוא אינו יסוד מתכתי. לכל המתכות האלקליות יש אלקטרון ערכיות יחיד, הממוקם בתת המעטפת. מתכות אלקליות הן תגובתיות, בעלות צפיפות ונקודת התכה נמוכה, בנוסף לאנרגיית יינון ראשונה נמוכה. בתרכובות, הם תמיד בצורת M+, כלומר, עם מטען שווה ל-+1.

קראו גם: לא מתכות - ההיבטים העיקריים של יסודות כימיים לא מתכתיים

נושאי מאמר זה

• 1 - סיכום מתכות אלקליות
• 2 - מהן המתכות האלקליות?
• 3 - תכונות של מתכות אלקליות
• 4 - מאפיינים של מתכות אלקליות
• 5 - יישומים של מתכות אלקליות
• 6 - הבדלים בין מתכות אדמה אלקליות ובסיסיות
• 7 - תרגילים פתורים על מתכות אלקליות

• הם ה יסודות כימיים מקבוצה 1 של הטבלה המחזורית, למעט מימן.
• יש להם אלקטרון ערכיות יחיד, הממוקם בתת המעטפת.
• הם בעלי צפיפות נמוכה ובעלי נקודת התכה נמוכה.
• אצלם אנרגיית היינון הראשונה נמוכה מאוד, אך אנרגיית היינון השנייה גבוהה מאוד. לכן, הם תגובתיים ונוכחים עם מטען +1 בתרכובות.
• אלה עם המספר הגדול ביותר של יישומים יומיומיים הם ליתיום, נתרן ואשלגן. לצסיום ולרובידיום יש יותר יישומים מעבדתיים, בעוד לפרנציום, נדיר מאוד וסינטטי, אין יישומים מעשיים.

אתה מתכות אלקליין תואם רכיבי קבוצה 1 של הטבלה המחזורית, חוץ מ ה מֵימָן:

• לִיתִיוּם, סמל לי, Z = 3;
• נתרן, סמל Na, Z = 11;
• אֶשׁלָגָן, סמל K, Z = 19;
• רובידיום, סמל Rb, Z = 37;
• צסיום, סמל Cs, Z = 55;
• פרנסיום, סמל Fr, Z = 87.

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום ;)

לכל המתכות האלקליות יש רק אחד אֶלֶקטרוֹן של ערכיות, הממוקם בתת-רמה s. הם גם ה אלמנטים של גדולים יותר רדיוס אטומי של התקופות שלהם ולכן מציגים א ראשון אנרגיית יינון נָמוּך בהשוואה לשאר האלמנטים.

כתוצאה מכך, הם די מגיבים ומציגים את עצמם כ יונים M⁺ בתרכובות שלהם וב פִּתָרוֹן. אנרגיית היינון השנייה גבוהה מאוד, מה שמונע היווצרות של M יונים.²⁺ של מתכות אלקליות. בדוק, בטבלה למטה, כמה מהמאפיינים שהוזכרו.

מַתֶכֶת	תצורה אלקטרונית	רדיוס מתכתי (Å)	אנרגיית יינון (kJ.mol^-1)	אלקטרושליליות
1ª	2ª
לקרוא	[הוא] 2s^1	1,52	520,1	7296	0,98
בְּ	[Ne] 3s^1	1,86	495,7	4563	0,93
ק	[אוויר] 4 שניות^1	2,27	418,7	3069	0,82
Rb	[Kr] 5 שניות^1	2,48	402,9	2640	0,82
cs	[Xe] 6s^1	2,65	375,6	2260	0,79

חָשׁוּב: פרנציום הוא יסוד סינתטי, השני הנדיר ביותר על פני כדור הארץ, המתקבל בתהליכים גרעיניים וקשה לבידוד. לכן, חלק ניכר מהמאפיינים שלו מוערכים, וחוסר היציבות שלו (יש לאיזוטופ היציב ביותר שלו חצי חיים של 22 דקות) מקשה על איסוף נתונים ניסיוניים.

חתיכות מתכת אשלגן מונחות בשמן מינרלי כדי לא להגיב.

א נָמוּך אלקטרושליליות של מתכות אלקליות מבהיר כי שלהם תרכובות יהיו בעצם יוניות, ללא אפשרות ליצור תרכובות קוולנטיות; זה גם מצדיק את ההתנהגות של האופי המתכתי, שגדל לקראת צזיום.

למתכות האלקליות יש צבע אפרפר, למעט צזיום, שצבעו צהבהב. הם מתאפיינים גם ב נקודות התכה נמוכות, רכות (חלקם ניתן לחתוך בסכין), נָמוּך צְפִיפוּת (ליתיום, למשל, היא המתכת הכי פחות צפופה בכל הטבלה המחזורית) ו תגובה אקסותרמית מאוד עם מים. הטבלה הבאה מספקת מידע נוסף על מתכות אלקליות.

מַתֶכֶת	נקודת התכה (°C)	נקודת רתיחה (°C)	צפיפות (g.cm^-3, 20 מעלות צלזיוס)
לקרוא	180,5	1326	0,534
בְּ	97,8	883	0,968
ק	63,7	756	0,856
Rb	39,0	688	1,532
cs	28,5	690	1,90

מתכות אלקליות גם בולטות בהן מוליכות חשמלית טובה, ולהציג א צבעי להבה שונים בעת אידוי: ארגמן לליתיום; צהוב עבור נתרן; סיגלית לאשלגן; סגול אדמדם עבור רובידיום; וכחול לצסיום.

תכנית המדגימה את ההבדלים בין מתכות אלקליות בבדיקת הלהבה.

מבין המתכות האלקליות, לרובידיום וצסיום יש פחות יישומים מסחריים ותעשייתיים, הופך מוגבל יותר ליישומים אקדמיים. יציבות נמוכה מאוד ל-francium אין יישומים מעשיים וידועים עד כה. לליתיום, נתרן ואשלגן יש תרכובות בעלות ערך מסחרי ניכר.

• לִיתִיוּם: תוך ניצול הצפיפות הנמוכה שלו, הוא מוחל פנימה סגסוגות מתכתיות עם מגנזיום זה אֲלוּמִינְיוּם, אשר ניתן להשתמש בו ברכיבי חללית. נוסף על הצפיפות הנמוכה, פוטנציאל החמצון הגבוה של ליתיום (+3.02 V) גורם לו להשתמש בייצור של סוללות (ליתיום יון), בשימוש נרחב במוצרי אלקטרוניקה כגון טלפונים סלולריים, טאבלטים, מחברות, שעונים חכמים, בין היתר. אחרים. לבסוף, ליתיום קרבונט משמש כתרופה לטיפול בהפרעה דו קוטבית (מאניה דפרסיה), אם כי כמויות גדולות של מתכת זו עלולות לפגוע במערכת העצבים המרכזית.
• נתרן: מבין תרכובות הנתרן, זו הבולטת ביותר ובעלת הייצור הגדול ביותר היא נתרן כלורי (NaCl), לא רק בגלל שהוא המרכיב הבסיסי של מלח שולחן, התיבול הכי בשימוש בעולם, אלא בגלל שאפשר להשתמש בו להכנת נתרן הידרוקסיד (NaOH) והגז כְּלוֹר (קל₂). למרות שזה לא חלק מהמציאות הברזילאית שלנו, נעשה שימוש נרחב ב-NaCl גם לניקוי כבישים קפוא בחורף, מכיוון שהוא מסוגל להוריד את נקודת הקיפאון של המים ובכך לשחרר סתימות צולם על ידי שֶׁלֶג. עם זאת, מסיבות סביבתיות, הוא הוחלף באצטאט סִידָן ומגנזיום. נתרן וסגסוגות מתכתיות של נתרן ואשלגן משמשים כ כורים גרעיניים, בעיקר בשל נקודת התכה נמוכה, צמיגות נמוכה וקיבולת תרמית גבוהה.

• אֶשׁלָגָן: בצורת אשלגן כלורי, ממלא תפקיד חשוב ב דשנים, כיוון שהוא חלק מהמאקרו-נוטריינטים של הצמח. נתרן ואשלגן, אגב, הם בין כ-25 היסודות החיוניים לחיי בעלי חיים. באורגניזם שלנו, הריכוזים של Na⁺ וק⁺, בתוך ומחוץ לנוזלי התא, שונה, ויוצר הבדל פוטנציאלי האחראי להעברת דחפים עצביים.

משאית זורקת נתרן כלורי על המסלול כדי להמיס את הקרח.

למרות שהם דומים במובנים חשובים, למתכות אלקליות יש כמה הבדלים ממתכות אדמה אלקליין.

במקום הראשון, אתה מתכות אלקליות כוללים את המרכיבים של קבוצה 2 של הטבלה המחזורית. הם פחות תגובתיים מהמתכות האלקליות והם שבירים במקצת. עדיין, יש שני אלקטרונים בפנים מעטפת ערכיות, בניגוד למתכות אלקליות, שיש להן רק אחת. לכן, לאדמה אלקליין יש רק מטען השווה ל-+2 בתרכובות שלהם.

יודע גם: מתכות אצילות - מתכות פחות תגובתיות ממימן

שאלה 1

(Ufscar) בסיווג התקופתי, עמודה 1 מתייחסת ליסודות אלקליין ועמודה 17 מתייחסת להלוגנים. מתכות אלקליות כמו ליתיום, נתרן וצסיום מגיבות עם גזי הלוגן כמו Cl₂. תוצרי התגובות של מתכות ליתיום, נתרן וצסיום עם גז Cl₂, הם מוצקים יוניים שהנוסחאות שלהם הן, בהתאמה,

א) LiCl₂, NaCl, CsCl.

ב) LiCl, NaCl₂, CsCl.

ג) LiCl₂, NaCl₂, CsCl₂.

ד) LiCl₃, NaCl₃, CsCl₃.

ה) LiCl, NaCl, CsCl.

פתרון הבעיה:

חלופה E

מתכות אלקליות, כאשר הן מגיבות עם גז כלור, עושות את התגובה הבאה:

2 M + Cl₂ → 2 MCl

במוצר, מתכות אלקליות חייבות להיות עם מספר חמצון השווה ל-+1.

שאלה 2

(Uespi) בסיווג התקופתי של יסודות, אנו מוצאים את המתכות האלקליות. המשמעות של אלקלי היא "אפר צמחי", בו נוכל למצוא בעיקר נתרן ואשלגן. ביחס למשפחה זו, סמן את החלופה הנכונה.

א) זה נקרא מתכות אלקליות בגלל הקלות שבה הן תורמות פרוטונים.

ב) ליסודות שלהם תכונות דומות, בעיקר בגלל שיש להם אלקטרון ערכיות.

ג) הם מאוד אלקטרוניים שליליים, בשל יכולתם לתרום אלקטרונים.

ד) הם מבצעים קשרים יוניים, בהיותם מקבלי אלקטרונים.

ה) הם אלמנטים פחות תגובתיים.

פתרון הבעיה:

חלופה ב'

מכיוון שנתרן ואשלגן נמצאים באותה קבוצה, טבעי שיהיו להם תכונות דומות.

בחירה א' אינה נכונה כי מתכות אלקליות אינן מתפרקות פרוטונים בקלות, אבל אלקטרונים (ליתר דיוק אלה הערכיות).

בחירה C אינה נכונה מכיוון שאלמנטים אלה אינם אלקטרוניים שליליים במיוחד.

אפשרות ד' אינה נכונה מכיוון שלמרות הביצוע קשרים יוניים, מתכות אלו נוטות לתרום אלקטרונים.

בחירה E אינה נכונה מכיוון שמתכות אלקליות הן מאוד תגובתיות.

מאת סטפנו אראוחו נובאיס
מורה לכימיה

הכירו את היסוד צזיום ואת המאפיינים הכימיים שלו. הבן את היישומים העיקריים שלו ואת הקשר שלו עם התאונה הרדיואקטיבית בגויאניה.

למד עוד על פרנציום, מאפייניו, תכונותיו, הייצור, היישומים וההיסטוריה שלו.

למידע נוסף על ליתיום. דע את המאפיינים, היישומים, ההשגות וההיסטוריה שלו.

שמעת פעם על היסוד הכימי אשלגן? לחץ כאן ולמד על מאפייניו, תכונותיו, יישומיו, הייצור וההיסטוריה שלו, בנוסף לתפקידו הביולוגי.

למד עוד על רובידיום המתכת האלקלית, תכונותיה, ההיסטוריה וההתרחשות שלה, בנוסף לבדיקת תרגילים שנפתרו.

נתרן מכיל תרכובות שונות שיש להן יישומים ספציפיים. לבדוק!