1. Vị trớ của kim loại kiềm trong HTTH
- Kim loại kiềm là những nguyờn tố húa học thuộc phõn nhúm chớnh nhúm I trong bảng HTTH. Nhúm kim loại kiềm cú cỏc nguyờn tố: liti (Li), natri (Na), kali (K), rubidi (Rb), xesi (Cs), franxi (Fr)
- Cỏc nguyờn tố này cũng là những nguyờn tố đứng đầu mỗi chu kỡ (trừ chu kỡ 1)
2. Cṍu tạo và tính chṍt của kim loại kiờ̀m
Nguyờn tố Li Na K Rb Cs
Cấu hỡnh electron (He)2s1 (Ne)3s1 (Ar)4s1 (Kr)5s1 (Xe)6s1
Năng lượng ion húa, kJ/mol 520 500 420 400 380
Bỏn kớnh nguyờn tử, nm 0.15 1.19 0.24 0.25 0.27
Nhiệt độ núng chảy oC 180 98 64 39 29
Nhiệt độ sụi, oC 1330 892 760 688 690
Khối lượng riờng, g/cm3 0.53 0.97 0.86 1.53 1.90 Độ cứng (lấy kim cương = 10) 0.6 0.4 0.5 0.3 0.2
Kiểu mạng tinh thể Lập phương tõm khối
3. Tớnh chất vật lớ của kim loại kiềm
a. Nhiệt độ núng chảy, nhiệt độ sụi thấp: theo thứ tự giảm dần từ Li đến Cs, là do mạng tinh thể kim loại kiềm cú kiểu lập phương tõm khối trong đú liờn kết kim do mạng tinh thể kim loại kiềm cú kiểu lập phương tõm khối trong đú liờn kết kim loại kộm bền
b. Khối lượng riờng nhỏ: tăng dần từ Li đến Cs, là do cỏc kim loại kiềm cú mạng tinh thể rỗng hơn và nguyờn tử cú bỏn kớnh lớn hơn so với cỏc kim loại khỏc trong tinh thể rỗng hơn và nguyờn tử cú bỏn kớnh lớn hơn so với cỏc kim loại khỏc trong cựng chu kỡ.
c. Độ cứng thấp: là do lực liờn kết giữa cỏc nguyờn tử kim loại yếu. Cú thể cắt cỏc kim loại kiềm bằng dao một cỏch dễ dàng kim loại kiềm bằng dao một cỏch dễ dàng
4. Tớnh chất húa học của kim loại kiềm
Năng lượng cần dựng để phỏ vỡ mạng tinh thể lập phương tõm khối của cỏc kim loại kiềm (năng lượng nguyờn tử húa) tương đối nhỏ.
Kim loại kiềm là những nguyờn tố nhúm s ( electron húa trị làm đầy ở phõn lớp s) cú bỏn kớnh nguyờn tử tương đối lơn. Năng lượng cần dựng để tỏch electron húa trị ( năng lượng ion húa) tương đối nhỏ.
Từ những đặc điểm trờn, chỳng ta dễ dàng suy ra kim loại kiềm là chất khử mạnh nhất trong số cỏc kim loại.
a. Tỏc dụng với phi kim: Natri khử dễ dàng cỏc nguyờn tử phi kim thành ion õm:
2 2 2
natri peoxit
2Na + Cl 2 → 2NaCl
b. Tỏc dụng với axit: Natri khử dễ dàng ion dương trong dung dịch axit:2 2
+
2Na + 2HCl → 2NaCl H ↑
2Li + 2HCl → 2LiCl + H2↑
Dạng tụ̉ng quát: 2M + 2H+ → 2M+ + H2 ↑ Chú ý:phản ứng gõy nụ̉ nguy hiờ̉m Chú ý:phản ứng gõy nụ̉ nguy hiờ̉m
c. Tỏc dụng với nước:
2Na + 2H O2 → 2NaOH + H2↑
Dạng tụ̉ng quát: 2M + 2H O2 → 2MOH + H2↑ => Đờ̉ bảo quản các kim loại kiờ̀m người ta ngõm kim loại kiờ̀m trong dõ̀u hỏa. => Đờ̉ bảo quản các kim loại kiờ̀m người ta ngõm kim loại kiờ̀m trong dõ̀u hỏa. => Kim loại kiờ̀m phản ứng với dung dịch muụ́i :
Ví dụ: ● K + dd CuCl2 ( ) 2 2 2 2 + + 2K + 2H O 2KOH H 2KOH + CuCl Cu OH 2KCl ↑ ↓ → → ● Na + dd NH4NO3 2 2 4 3 2 + + + 2Na + 2H O 2NaOH H NaOH + NH Cl NH NaCl H O ↑ ↑ → →
5. Ứng dụng của kim loại kiềm
- Dựng chế tạo hợp kim cú nhiệt độ núng chảy thấp
- Cỏc kim loại kali và natri dựng làm chất trao đổi nhiệt trong cỏc lũ phản ứng hạt nhõn
- Kim loại xesi dựng chế tạo tế bào quang điện
- Kim loại kiềm được dựng để điều chế một số kim loại kiềm bằng phương phỏp nhiệt kim loại
- Kim loại kiềm được dựng làm chất xỳc tỏc trong nhiều phản ứng hữu cơ và chế tạo chất chống nổ cho xăng
6. Điều chế kim loại kiềm
Kim loại kiềm rất dễ bị oxi húa thành ion dương, do vậy trong tự nhiờn kim loại kiềm chỉ tồn tại ở dạng hợp chất (muối). Nguyờn tắc điều chế là khử cỏc ion kim loại kiềm :
Tuy nhiờn sự khử cỏc ion này là rất khú khăn. Phương phỏp quan trọng nhất là điện phõn muối halogenua hoặc hiđroxit của chỳng ở dạng núng chảy. Phương trỡnh điện phõn điều chế natri cú thể biểu diễn như sau:
đpnc 2 2 + 2NaCl → Na Cl ↑ đpnc 2 2 1 2 + + 2 2NaOH → Na O ↑ H O
Ta thu được kim loại Na núng chảy ở cực õm, cỏc chất cũn lại thoỏt ra ở cực dương.
7. Một số hợp chất quan trọng của kim loại kiờ̀m. a. Natri hiđroxit NaOH a. Natri hiđroxit NaOH
● Tính chṍt vọ̃t lý:
Natri hiđroxit là chất rắn, màu trắng, dễ hỳt ẩm, tan nhiều trong nước và tỏa nhiều nhiệt do tạo thành hiđrat. Dễ núng chảy ở
Natri hiđroxit là bazơ mạnh, khi tan trong nước phõn li hoàn toàn thành ion
+
NaOH → Na+ OH−● Tính chṍt hóa học: ● Tính chṍt hóa học:
-Tỏc dụng với axit:
2 + + NaOH + HCl → NaCl H O
(H + OH+ − → H O)2