Tìm kiếm khái niệm hóa học

Hãy nhập vào khái niệm bất kỳ để bắt đầu tìm kiếm

Kim loại kiềm | Khái niệm hoá học

Các kim loại kiềm thuộc nhóm IA của bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố. Nhóm này bao gồm những nguyên tố: Liti (Li), natri (Na); Kali (K); Rubidi (Rb), Xeci (Cs) và Franxi (Fr). Sở dĩ được gọi là kim loại kiềm vì hidroxit của chúng là chất kiềm mạnh. Franxi là nguyên tố phóng xạ tự nhiên. Chúng là các nguyên tố hoạt động mạnh và ít khi tìm thấy ở dạng đơn chất trong tự nhiên.


1. Vị trí và cấu tạo

a. Vị trí của kim loại kiềm trong bảng hệ thống tuần hoàn

Các kim loại kiềm thuộc nhóm IA của bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố. Nhóm này bao gồm những nguyên tố: Liti (Li), natri (Na); Kali (K); Rubidi (Rb), Xeci (Cs) và Franxi (Fr). Sở dĩ được gọi là kim loại kiềm vì hidroxit của chúng là chất kiềm mạnh. Franxi là nguyên tố phóng xạ tự nhiên. 

b. Cấu tạo và tính chất của kim loại kiềm 

hinh-anh-kim-loai-kiem-42-0

- Cấu hình electron

Do có một electron hóa trị ns1 ở ngoài cấu hình electron bền của các khí hiếm, các nguyên tử kim loại kiềm rất dễ mất một electron hóa trị biến thành ion dương M+, nghĩa là chúng là những kim loại rất hoạt động. Điều đó thể hiện ở năng lượng ion hóa thứ nhất rất thấp của những nguyên tử kim loại kiềm.

- So với các nhóm nguyên tố khác, kim loại kiềm có nhiều tính chất giống nhau hơn hết và những tính chất này biến đổi đều đặn từ Li đến Fr. Tuy nhiên, ở trong đó Li chiếm một vị trí hơi đặc biệt so với những kim loại kiềm khác. Ví dụ như Li có thế điện cực âm hơn các kim loại kiềm khác, một số hợp chất của Li ít tan hơn so với hợp chất của kim loại kiềm khác. Vì chỉ có một electron hóa trị duy nhất nên hóa tính của nhóm kim loại kiềm là đơn giản hơn hết vo sới bất cứ nhóm nguyên tố nào khác.

- Các kim loại kiềm tạo nên chủ yếu các hợp chất ion, trong đó số oxi hóa duy nhất là +1. Tuy nhiên chúng cũng có thể tạo nên liên kết cộng hóa trị trong các phân tử Li2, Na2, K2, Rb2, Cs2 tồn tại ở trạng thái khí. Năng lượng của liên kết trong các phân tử đó khá bé và giảm dần từ Li đến Cs.

Năng lượng bé của liên kết cộng hóa trị giữa các nguyên tử kim loại kiềm cũng phù hợp với năng lượng ion hóa thấp củ chúng: những nguyên tử kim loại kiềm giữ khá yếu electron hóa trị của nó, sẽ giữ càng yếu hơn nữa electron được thêm từ nguyên tử khác. Chính vì vậy liên kết kim loại trong kim loại kiềm là liên kết yếu. 

Các ion của kim loại kiềm không có màu. Nói chung hợp chất của chúng dễ tan trong nước trừ một số hợp chất của Liti.

2. Tính chất vật lí

Các kim loại kiềm có màu trắng bạc và có ánh kim rất mạnh. Ánh kim đó biến mất nhanh chóng khi kim loại tiếp xúc với không khí. 

- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi

Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi đều thấp hơn nhiều so với các kim loại khác và giảm dần từ Li đến Cs là kết quả liên kết kim loại yếu và liên kết đó càng yếu dần khi kích thước nguyên tử tăng lên. 

- Các kim loại kiềm đều có một kiến trúc tinh thể giống nhau là kiểu lập phương tâm khối. Hợp kim gồm Na và K với tỷ lệ nguyên tử 1:2 có nhiệt độ nóng chảy là 4,3oC. Ở nhiệt độ thường, hợp kim này là một chất lỏng linh động và có màu trắng bạc. Hợp kim đó có nhiệt dung riêng lớn nên được dùng làm chất mang điện trong lò phản ứng hạt nhân.

Các kim loại kiềm đều nhẹ, kim loại Liti nổi trên dầu hỏa, natri và kali nổi trên nước. Các kim loại kiềm đều mềm có thể cắt bằng dao được, Xesi mềm nhất còn liti cứng hơn. Tính mềm của kim loại kiềm có liên quan đến liên kết kim loại yếu ở trong mạng lưới tính thể của kim loại. 

Các kim loại kiềm có độ dẫn điện cao nhưng còn kém nhiều so với bạc là kim loại dẫn điện tốt nhất. 

Các kim loại tự do cũng như hợp chất dễ bay hơi của chúng khi được đưa vào ngọn lửa không màu làm cho ngọn lửa rở nên có các màu đặc trưng: liti cho màu đỏ tía, natri cho màu vàng, kali cho màu tím, rubidi cho màu tím hồng và xesi cho màu xanh lam. 

hinh-anh-kim-loai-kiem-42-1

3. Tính chất hóa học

Các nguyên tử kim loại kiềm đều có năng lượng ion hóa I1 thấp và thế điện cực chuẩn Eo có giá trị rất âm. Vì vậy, kim loại kiềm có tính khử rất mạnh. 

a. Tác dụng với phi kim

Hầu hết kim loại kiềm có thể khử được các phi kim.

Thí dụ, Na cháy trong môi trường khí oxi khô tạo ra natri peoxit Na2O2. Trong hợp chất peoxit, oxi có số oxi hóa -1.

        2Na + O2toNa2O2 (r)

b. Tác dụng với axit 

Các kim loại kiềm đều có thể khử dễ dàng ion H+ của dung dịch axit (HCl; H2SO4 loãng) thành khí H2 (phản ứng gây nổ nguy hiểm).

2Li + 2HCl 2LiCl + H2

Dạng tổng quát

2M + 2H+2M+ + H2

c. Tác dụng với nước

Vì thế điện cực chuẩn của kim loại kiềm nhỏ hơn nhiều so với thế điện cực của hidro nên kim loại kiềm khử được nước dễ dàng, giải phóng khí hidro

2Na + 2H2O2NaOHdd+H2Dạng tổng quát2M + 2H2O2MOHdd+H2

Do vậy các kim loại kiềm được bảo quản bằng cách ngâm chìm trong dầu hỏa.

4. Ứng dụng và điều chế

a. Ứng dụng

Kim loại kiềm có nhiều ứng dụng quan trọng:

- Chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp dùng trong thiết bị báo cháy..

- Các kim loại kali và natri dùng làm chất trao đổi nhiệt trong một vài loại lò phản ứng hạt nhân.

- Kim loại xesi dùng chế tạo tế bào quang điện.

- Kim loại kiềm được dùng để điều chế một số kim loại hiếm bằng phương pháp nhiệt luyện

- Kim loại kiềm được dùng nhiều trong tổng hợp hữu cơ

b. Điều chế

Kim loại kiềm dễ bị oxi hóa thành ion dương, do vậy trong tự nhiên kim loại kiềm chỉ tồn tại ở dạng hợp chất

Điều chế kim loại kiềm bằng cách khử ion của chúng:

M+ + eM

Tuy nhiên, không có chất nào khử được ion kim loại kiềm

Phương pháp thường dùng để điều chế kim loại kiềm là điện phân nóng chảy muối halogen của kim loại kiềm.

Total rating:

Rating: / 5 star

Các khái niệm hoá học liên quan

kẽm oxit

Kẽm Oxit (công thức hóa học: ZnO, trước đây, do được dùng để làm chất màu trắng nên được gọi là kẽm trắng, hay kẽm hoa (là chất bột mịn sau khi ngưng tụ kẽm ở trang thái hơi). Hiện nay, kẽm trắng là thuật ngữ để chỉ ZnO điều chế bằng cách đốt cháy kẽm kim loại.

View more

Tinh thể

Tinh thể là những vật thể cấu tạo bởi các nguyên tử, ion, hoặc phân tử có ảnh hưởng nhiễu xạ chủ yếu là gián đoạn. Các vật thể rắn trong thiên nhiên hầu hết đều có cấu trúc tinh thế. Thể khí, thể lỏng và các vật chất phi tinh thể (như chất rắn vô định hình) trong một số điều kiện thích hợp cũng có thể chuyển biến thành tinh thể (ví dụ tinh thể lỏng).

View more

Cơ chế phản ứng

Con đường chi tiết mà hệ các chất đầu đi qua để tạo ra sản phẩm phản ứng được gọi là cơ chế phản ứng. Cơ chế phản ứng cho biết các giai đoạn cơ bản của phản ứng, cách thức phân cắt liên kết cũ và hình thành liên kết mới, quá trình thay đổi cấu trúc của chất đầu dẫn tới sản phẩm...

View more

Liên kết hóa học

Liên kết hóa học là một trong những vấn đề cơ bản của hóa học.Có thể hiểu một cách đơn giản, liên kết hóa học là lực, giữ cho các nguyên tử cùng nhau trong các phân tử hay các tinh thể. Sự hình thành các liên kết hóa học giữa các nguyên tố để tạo nên phân tử được xét từ trong các thuyết đơn giản, thô sơ thời cổ đại cho tới các thuyết hiện đại ngày nay.

View more
Xem tất cả khái niệm hoá học

Interesting facts about chemistry you may not know

Interesting facts about hydrogen - the lightest element in the periodic table.

Hydrogen is the first element in the periodic system table. Hydrogen is known to be the lightest of all, the most abundant in the Universe, the essential element for life

View more

Interesting facts about helium

Helium is the first rare gas element in the periodic system table. In the Universe, it ranks second in abundance after elemental hydrogen.

View more

Interesting facts about lithium

Lithium is the alkali metal element, located in the third cell in the periodic table system. Lithium is the lightest of all solid metals and can cut a knife.

View more

Interesting Facts About Beryllium

Beryllium is the lightest alkaline earth metal. Beryllium is found in precious stones such as emeralds and aquamarine. Beryllium and its compounds are both carcinogenic.

View more

Interesting Facts About Carbon

Carbon is the non-metallic element in the sixth cell in the periodic system table. Carbon is one of the most important elements in all life, it is also known as the back.

View more