Jij alkalimetalen zijn de metalen elementen van groep 1 van de Periodiek systeem. Hoewel waterstof in deze groep zit, wordt het niet als een alkalimetaal beschouwd, omdat het geen metaalachtig element is. Alle alkalimetalen hebben een enkel valentie-elektron, gelegen in de s-subschil. Alkalimetalen zijn reactief, hebben een lage dichtheid en een laag smeltpunt, naast een lage eerste ionisatie-energie. In verbindingen zijn ze altijd in de M+ vorm, dat wil zeggen met een lading gelijk aan +1.
Lees ook: Niet-metalen - de belangrijkste aspecten van niet-metalen chemische elementen
Alkalische metalen samenvatting
- Zij zijn de chemische elementen uit groep 1 van het periodiek systeem, behalve waterstof.
- Ze hebben een enkel valentie-elektron, gelegen in de s-subschil.
- Ze hebben een lage dichtheid en hebben een laag smeltpunt.
- Daarin is de eerste ionisatie-energie erg laag, maar de tweede ionisatie-energie is erg hoog. Daarom zijn ze reactief en aanwezig met een +1 lading in verbindingen.
- Degenen met het grootste aantal dagelijkse toepassingen zijn lithium, natrium en kalium. Cesium en rubidium hebben meer laboratoriumtoepassingen, terwijl francium, zeer zeldzaam en synthetisch, geen praktische toepassingen heeft.
Wat zijn alkalimetalen?
Jij metalen alkalisch overeenkomen groep 1 elementen van het periodiek systeem, behalve de waterstof:
- lithium, symbool Li, Z = 3;
- natrium, symbool Na, Z = 11;
- potassium, symbool K, Z = 19;
- rubidium, symbool Rb, Z = 37;
- cesium, symbool Cs, Z = 55;
- francium, Fr-symbool, Z = 87.
Eigenschappen van alkalimetalen
Alle alkalimetalen hebben maar een elektron van valentie, gelegen in een subniveau s. zijn ook de elementen groter atomaire straal van hun respectievelijke periodes en presenteren daarom een Eerst ionisatieenergie laag in vergelijking met de andere elementen.
Als gevolg daarvan zijn vrij reactief en presenteren zich als ionen M+ in hun verbindingen en in oplossing. De tweede ionisatie-energie is erg hoog, wat de vorming van M-ionen voorkomt.2+ van alkalimetalen. Bekijk in onderstaande tabel enkele van deze genoemde eigenschappen.
Metaal |
elektronische configuratie |
metalen straal (Å) |
Ionisatie-energie (kJ.mol-1) |
elektronegativiteit |
|
1ª |
2ª |
||||
lezen |
[Hij] 2s1 |
1,52 |
520,1 |
7296 |
0,98 |
Bij |
[Ne] 3s1 |
1,86 |
495,7 |
4563 |
0,93 |
K |
[Lucht] 4s1 |
2,27 |
418,7 |
3069 |
0,82 |
Rb |
[Kr] 5s1 |
2,48 |
402,9 |
2640 |
0,82 |
cs |
[Xe] 6s1 |
2,65 |
375,6 |
2260 |
0,79 |
Belangrijk: Francium is een synthetisch element, het op een na zeldzaamste ter wereld, verkregen door nucleaire processen en moeilijk te isoleren. Daarom wordt een groot deel van zijn eigenschappen geschat, en zijn instabiliteit (zijn meest stabiele isotoop heeft halveringstijd van 22 minuten) maakt het moeilijk om experimentele gegevens te verzamelen.
A laag elektronegativiteit van alkalimetalen maakt duidelijk dat hun verbindingen zullen in wezen ionisch zijn, zonder mogelijkheid om covalente verbindingen te vormen; het rechtvaardigt ook het gedrag van het metaalachtige karakter, dat naar cesium toegroeit.
Kenmerken van alkalimetalen
De alkalimetalen hebben grijsachtige kleuring, met uitzondering van cesium, dat een gelige kleur heeft. Ze worden ook gekenmerkt door lage smeltpunten, zachtheid (sommige kunnen met een mes worden gesneden), laag dikte (Lithium is bijvoorbeeld het minst dichte metaal in het hele periodiek systeem) en zeer exotherme reactie met water. De volgende tabel geeft meer informatie over alkalimetalen.
Metaal |
Smeltpunt (°C) |
Kookpunt (°C) |
Dichtheid (g.cm-3, 20°C) |
lezen |
180,5 |
1326 |
0,534 |
Bij |
97,8 |
883 |
0,968 |
K |
63,7 |
756 |
0,856 |
Rb |
39,0 |
688 |
1,532 |
cs |
28,5 |
690 |
1,90 |
Alkalische metalen vallen ook op door hun goede elektrische geleiding, en presenteer een verschillende vlamkleuring bij het verdampen: karmozijnrood voor lithium; geel voor natrium; violet voor kalium; roodachtig violet voor rubidium; en blauw voor cesium.
Toepassingen van alkalimetalen
Van de alkalimetalen, rubidium en cesium hebben minder commerciële en industriële toepassingen, steeds meer beperkt tot academische toepassingen. Zeer lage stabiliteit francium heeft tot nu toe geen praktische en bekende toepassingen. Lithium, natrium en kalium hebben verbindingen met aanzienlijke commerciële waarde.
- Lithium: profiterend van zijn lage dichtheid, wordt het toegepast metaallegeringen met magnesium Het is aluminium, die kan worden gebruikt in ruimtevaartuigcomponenten. Toegevoegd aan de lage dichtheid, zorgt het hoge oxidatiepotentieel van lithium (+3,02 V) ervoor dat het wordt gebruikt bij de vervaardiging van batterijen (lithium-ion), veel gebruikt in elektronica zoals onder andere mobiele telefoons, tablets, notebooks, smartwatches. anderen. Ten slotte wordt lithiumcarbonaat gebruikt als medicijn voor de behandeling van bipolaire stoornis (manische depressie), hoewel grote hoeveelheden van dit metaal het centrale zenuwstelsel kunnen beschadigen.
- Natrium: Van de natriumverbindingen is degene die het meest opvalt en de grootste productie heeft de natriumchloride (NaCl), niet alleen omdat het het basisbestanddeel is van tafelzout, de meest gebruikte smaakmaker ter wereld, maar ook omdat het gebruikt kan worden om natriumhydroxide (NaOH) en het gas chloor (Kl2). Hoewel het geen deel uitmaakt van onze Braziliaanse realiteit, wordt NaCl ook veel gebruikt om wegen schoon te maken bevroren in de winter, omdat het in staat is het vriespunt van water te verlagen en zo paden te ontstoppen genomen door sneeuw. Om milieuredenen is het echter vervangen door acetaat calcium en magnesium. Natrium en metaallegeringen van natrium en kalium worden gebruikt als kernreactor, voornamelijk vanwege het lage smeltpunt, de lage viscositeit en de hoge thermische capaciteit.
- Potassium: in de vorm van kaliumchloride, speelt een belangrijke rol in de meststoffen, omdat het deel uitmaakt van de macronutriënten van de plant. Natrium en kalium behoren trouwens tot de ongeveer 25 essentiële elementen voor het dierenleven. In ons organisme zijn de concentraties van Na+ en K+, binnen en buiten de celvloeistoffen, is verschillend, waardoor een potentiaalverschil ontstaat dat verantwoordelijk is voor de overdracht van zenuwimpulsen.
Verschillen tussen alkali- en aardalkalimetalen
Hoewel ze op een aantal belangrijke manieren vergelijkbaar zijn, hebben alkalimetalen enkele verschillen met aardalkalimetalen.
In de eerste plaats Jij aardalkalimetalen omvatten de elementen van groep 2 van het periodiek systeem. Ze zijn minder reactief dan de alkalimetalen en enigszins bros. Nog, twee elektronen in hebben valentie schil, in tegenstelling tot alkalimetalen, die er maar één hebben. Daarom hebben aardalkaliën alleen een lading gelijk aan +2 in hun verbindingen.
Weet ook: Edelmetalen - metalen die minder reactief zijn dan waterstof
Opgelost oefeningen op alkalimetalen
vraag 1
(Ufscar) In de periodieke classificatie verwijst kolom 1 naar alkalische elementen en kolom 17 verwijst naar halogenen. Alkalimetalen zoals lithium, natrium en cesium reageren met halogeengassen zoals Cl2. De producten van de reacties van lithium-, natrium- en cesiummetalen met Cl-gas2, zijn ionische vaste stoffen waarvan de formules respectievelijk
A) LiCl2, NaCl, CsCl.
B) LiCl, NaCl2, CsCl.
C) LiCl2, NaCl2, CsCl2.
D) LiCl3, NaCl3, CsCl3.
E) LiCl, NaCl, CsCl.
Oplossing:
Alternatief E
Alkalimetalen maken bij reactie met chloorgas de volgende reactie:
2 M + Kl2 → 2 ml
In het product moeten alkalimetalen een oxidatiegetal hebben gelijk aan +1.
vraag 2
(Uespi) In de periodieke classificatie van elementen vinden we de alkalimetalen. De betekenis van alkali is "plantenas", waarin we voornamelijk natrium en kalium kunnen vinden. Markeer met betrekking tot deze familie het juiste alternatief.
A) Het wordt alkalimetalen genoemd vanwege het gemak waarmee ze protonen doneren.
B) Hun elementen hebben vergelijkbare eigenschappen, voornamelijk omdat ze een valentie-elektron hebben.
C) Ze zijn zeer elektronegatief vanwege hun vermogen om elektronen af te staan.
D) Ze voeren ionische bindingen uit, zijnde elektronenacceptoren.
E) Het zijn minder reactieve elementen.
Oplossing:
Alternatief B
Omdat natrium en kalium in dezelfde groep zitten, is het normaal dat ze vergelijkbare eigenschappen hebben.
Keuze A is onjuist omdat alkalimetalen niet afbreken protonen met gemak, maar elektronen (meer specifiek de valentie-exemplaren).
Keuze C is onjuist aangezien deze elementen niet sterk elektronegatief zijn.
Optie D is onjuist omdat, ondanks het uitvoeren Ionische bindingen, hebben deze metalen de neiging elektronen af te staan.
Keuze E is onjuist omdat alkalimetalen zeer reactief zijn.
Door Stefano Araujo Novais
Scheikundeleraar
Bron: Braziliaanse school - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/metais-alcalinos.htm