Kim loại kiềm và hợp chất
Tài liệu khóa học : Luyện thi ĐH đảm bảo 2011 mơn Hóa học – thầy Sơn Hocmai.vn – Ngơi trường chung của học trò Việt - 1 - KIM LOẠI KIỀM VÀ HỢP CHẤT CỦA KIM LOẠI KIỀM A. ĐƠN CHẤT I. Vị trí và cấu tạo ngun tử 1. Vị trí của kim loại kiềm trong bảng tuần hồn Sáu ngun tố hố học đứng sau các ngun tố khí hiếm là liti (Li), natri (Na), kali (K), rubiđi (Rb), xesi (Cs), franxi (Fr) được gọi là các kim loại kiềm. Các kim loại kiềm thuộc nhóm IA, đứng ở đầu mỗi chu kì (trừ chu kì 1). 2. Cấu tạo và tính chất của ngun tử kim loại kiềm Cấu hình electron : Kim loại kiềm là những ngun tố s. Lớp electron ngồi cùng của ngun tử chỉ có 1e, ở phân lớp ns 1 (n là số thứ tự của chu kì). So với những electron khác trong ngun tử thì electron ns 1 ở xa hạt nhân ngun tử nhất, do đó dễ tách khỏi ngun tử. Năng lượng ion hố : Các ngun tử kim loại kiềm có năng lượng ion hố I 1 nhỏ nhất so với các kim loại khác. Thí dụ : Kim loại : Na Mg Al Fe Zn I 1 (kJ/mol): 497 738 578 759 906 Do vậy, các kim loại kiềm có tính khử rất mạnh : M M + + e Trong nhóm kim loại kiềm, năng lượng ion hố I 1 giảm dần từ Li đến Cs. Số oxi hố : Trong các hợp chất, ngun tố kim loại kiềm chỉ có số oxi hố +1. Thế điện cực chuẩn : Các cặp oxi hố - khử M + /M của kim loại kiềm đều có thế điện cực chuẩn có giá trị rất âm. II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ Một số hằng số vật lí của kim loại kiềm Ngun tố Li Na K Rb Cs Nhiệt độ sơi ( o C) 1330 892 760 688 690 Nhiệt độ nóng chảy ( o C) 180 98 64 39 29 Khối lượng riêng (g/cm 3 ) 0,53 0,97 0,86 1,53 1,90 Độ cứng (kim cương có độ cứng là 10) 0,6 0,4 0,5 0,3 0,2 Mạng tinh thể Lập phương tâm khối III. TÍNH CHẤT HỐ HỌC Bảng : Một số đại lượng đặc trưng của kim loại kiềm Tài liệu khóa học : Luyện thi ĐH đảm bảo 2011 môn Hóa học – thầy Sơn Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt - 2 - Nguyên tố Li Na K Rb Cs Cấu hình electron [ He]2s 1 [ Ne]3s 1 [ Ar]4s 1 [ Kr]5s 1 [ Xe]6s 1 Bán kính nguyên tử (nm) 0,123 0,157 0,203 0,216 0,235 Năng lượng ion hoá I 1 (kJ/mol) 520 497 419 403 376 Độ âm điện 0,98 0,93 0,82 0,82 0,79 Thế điện cực chuẩn o M / M E (V) - 3,05 - 2,71 - 2,93 - 2,92 - 2,92 Các nguyên tử kim loại kiềm đều có năng lượng ion hoá I 1 thấp và thế điện cực chuẩn E O có giá trị rất âm. Vì vậy kim loại kiềm có tính khử rất mạnh. 1. Tác dụng với phi kim Hầu hết các kim loại kiềm có thể khử được các phi kim. Thí dụ, kim loại Na cháy trong môi trường khí oxi khô tạo ra natri peoxit Na 2 O 2 . Trong hợp chất peoxit, oxi có số oxi hoá -1 : 2Na + O 2 Na 2 O 2 (r) Natri tác dụng với oxi trong không khí khô ở nhiệt độ phòng, tạo ra Na 2 O : 4Na + O 2 2Na 2 O (r) 2. Tác dụng với axit Do thế điện cực chuẩn của cặp oxi hoá - khử 2 o 2H / H E = 0,00 V, thế điện cực chuẩn của cặp oxi hoá - khử của kim loại kiềm có giá trị từ –3,05 V đến –2,94 V, nên các kim loại kiềm đều có thể khử dễ dàng ion H + của dung dịch axit (HCl, H 2 SO 4 loãng) thành khí H 2 (phản ứng gây nổ nguy hiểm) : 2M + 2H + 2M + + H 2 3. Tác dụng với nước Xem phim 1 Vì thế điện cực chuẩn ( o M / M E ) của kim loại kiềm nhỏ hơn nhiều so với thế điện cực chuẩn của nước ( 2 2 o H O / H E = -0,41 V) nên kim loại kiềm khử được nước dễ dàng, giải phóng khí hiđro : 2M + H 2 O 2MOH (dd) + H 2 Do vậy, các kim loại kiềm được bảo quản bằng cách ngâm chìm trong dầu hoả. B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM I. NATRI HIĐROXIT, NaOH 1. Tính chất Natri hiđroxit là chất rắn, không màu, dễ hút ẩm, dễ nóng chảy (322 o C), tan nhiều trong nước. Ti liu khúa hc : Luyn thi H m bo 2011 mụn Húa hc thy Sn Hocmai.vn Ngụi trng chung ca hc trũ Vit - 3 - Natri hiroxit l baz mnh, khi tan trong nc nú phõn li hon ton thnh ion : NaOH(dd) Na + (dd) + OH (dd) Tỏc dng vi axit, oxit axit to thnh mui v nc. Xem phim 2 Tỏc dng vi mt s dung dch mui, to ra baz khụng tan. Thớ d : Cu 2+ (dd) + 2OH (dd) Cu(OH) 2 (r) 2. iu ch in phõn dung dch NaCl (cú vỏch ngn) : 2NaCl + 2H 2 O điện phân có vách ngăn H 2 + Cl 2 + 2NaOH Dung dch NaOH thu c cú ln nhiu NaCl. Ngi ta cho dung dch bay hi nc nhiu ln, NaCl ớt tan so vi NaOH nờn kt tinh trc. Tỏch NaCl ra khi dung dch, cũn li l dung dch NaOH. II. NATRI HIROCACBONAT V NATRI CACBONAT 1. Natri hirocacbonat, NaHCO 3 B phõn hu bi nhit : 2NaHCO 3 o t Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 Tớnh lng tớnh : Xem phim 3 NaHCO 3 l mui ca axit yu, tỏc dng c vi nhiu axit NaHCO 3 + HCl NaCl + H 2 O + CO 2 Phng trỡnh ion rỳt gn : 3 HCO + H + H 2 O + CO 2 Trong phn ng ny, ion 3 HCO nhn proton, th hin tớnh cht ca baz. NaHCO 3 l mui axit, tỏc dng c vi dung dch baz to ra mui trung ho : NaHCO 3 + NaOH Na 2 CO 3 + H 2 O Phng trỡnh ion rỳt gn : 3 HCO + OH 2 3 CO + H 2 O Trong phn ng ny, ion 3 HCO nhng proton, th hin tớnh cht ca axit. Nhn xột: Mui NaHCO 3 cú tớnh lng tớnh, l tớnh cht ca ion 3 HCO : Khi tỏc dng vi axit, nú th hin tớnh baz ; khi tỏc dng vi baz, nú th hin tớnh axit. Tuy nhiờn, tớnh baz chim u th. 2. Natri cacbonat, Na 2 CO 3 Natri cacbonat d tan trong nc, núng chy 850 O C. Tài liệu khóa học : Luyện thi ĐH đảm bảo 2011 môn Hóa học – thầy Sơn Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt - 4 - Na 2 CO 3 là muối của axit yếu, tác dụng được với nhiều axit : Na 2 CO 3 + 2HCl 2NaCl + H 2 O + CO 2 Phương trình ion rút gọn : 2 3 CO + 2H + H 2 O + CO 2 Ion 2 3 CO nhận proton, có tính chất của một bazơ. Muối Na 2 CO 3 có tính bazơ. Giáo viên: Phạm Ngọc Sơn Nguồn: Hocmai.vn . học trò Việt - 1 - KIM LOẠI KIỀM VÀ HỢP CHẤT CỦA KIM LOẠI KIỀM A. ĐƠN CHẤT I. Vị trí và cấu tạo ngun tử 1. Vị trí của kim loại kiềm trong bảng tuần. là các kim loại kiềm. Các kim loại kiềm thuộc nhóm IA, đứng ở đầu mỗi chu kì (trừ chu kì 1). 2. Cấu tạo và tính chất của ngun tử kim loại kiềm