Khối lợng riêng của các kim loại kiềm cũng nhỏ hơn nhiều lần so với các kim loại khác. Thí
dụ, khối lợng riêng của các kim loại này biến đổi trong khoảng từ 0,53 (Li) đến 1,90 g/cm3 (Cs), trong khi các kim loại khác thờng lớn.
Khối lợng riêng của các kim loại kiềm nhỏ là do nguyên tử của các kim loại kiềm có bán kính lớn và có cấu tạo mạng tinh thể kém đặc khít.
- Tính cứng
Các kim loại kiềm đều mềm, có thể cắt chúng bằng dao. Tính chất này là do lực liên kết kim loại trong mạng tinh thể yếu.
* tính chất hoá học
Các nguyên tử kim loại kiềm đều có năng lợng ion hoá I1 thấp và thế điện cực chuẩn EO có giá trị rất âm. Vì vậy kim loại kiềm có tính khử rất mạnh.
-Tác dụng với phi kim
Hầu hết các kim loại kiềm có thể khử đợc các phi kim. Thí dụ, kim loại Na cháy trong môi tr- ờng khí oxi khô tạo ra natri peoxit Na2O2. Trong hợp chất peoxit, oxi có số oxi hoá -1 :
2Na + O2 → Na2O2 (r)
Natri tác dụng với oxi trong không khí khô ở nhiệt độ phòng, tạo ra Na2O : 4Na + O2 → 2Na2O (r)
- 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, H2SO4 loãng) thành khí H2 (phản ứng gây nổ nguy hiểm) : 2Li + 2HCl → 2LiCl + H2↑ Dạng tổng quát : 2M + 2H+→ 2M+ + H2↑ - Tác dụng với nớc Vì thế điện cực chuẩn ( o + M / M
E ) của kim loại kiềm nhỏ hơn nhiều so với thế điện cực chuẩn của nớc (
2 2
o H O / H
E = -0,41 V) nên kim loại kiềm khử đợc nớc dễ dàng, giải phóng khí hiđro : 2Na + 2H2O → 2NaOH (dd) + H2↑
Dạng tổng quát :
2M + H2O → 2MOH (dd) + H2↑
c. ứng dụng và điều chế
*. ứng dụng của kim loại kiềm
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 đợc dùng để điều chế một số kim loại hiếm bằng phơng pháp nhiệt luyện. Kim loại kiềm đợc dùng làm chất xúc tác trong nhiều phản ứng hữu cơ.
*. Điều chế kim loại kiềm
Kim loại kiềm dễ bị oxi hoá thành ion dơng, 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+ + e → M (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tuy nhiên, không có chất nào khử đợc ion kim loại kiềm.
2. hợp chất quan trọng của kim loại kiềm
a. natri hiđroxit, naoh
*. Tính chất
Natri hiđroxit là chất rắn, không màu, dễ hút ẩm, dễ nóng chảy (322oC), tan nhiều trong nớc. Natri hiđroxit là bazơ mạnh, khi tan trong nớc nó phân li hoàn toàn thành ion :
NaOH(dd) → Na+ (dd) + OH– (dd) Tác dụng với axit, oxit axit tạo thành muối và nớc.
Tác dụng với một số dung dịch muối, tạo ra bazơ không tan. Thí dụ : Cu2+ (dd) + 2OH– (dd) → Cu(OH)2 (r)
*. ứng dụng
Natri hiđroxit có nhiều ứng dụng quan trọng trong các ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ, luyện nhôm, xà phòng, giấy, dệt, ...
*. Điều chế
Sản lợng NaOH hàng năm trên thế giới đạt
khoảng 31.000.000 tấn. Trong công nghiệp, ngời ta
điều chế NaOH bằng cách điện phân dung dịch NaCl
bão hoà. Thùng điện phân dung dịch NaCl có cực âm
bằng sắt, cực dơng bằng than chì. Giữa hai điện cực có
vách ngăn xốp (hình 6.2).
ở cực âm (catot) Hình 6.2. Sơ đồ thùng
điện phân dung dịch NaCl
Trên bề mặt của cực âm có các ion Na+ và phân tử
H2O. ở đây xảy ra sự khử các phân tử H2O : 2H2O
+ 2e → H2 + 2OH–
ở cực dơng (anot)
Trên bề mặt cực dơng có các ion Cl– và phân tử H2O. ở đây xảy ra sự oxi hoá các ion Cl–: 2Cl– → Cl2 + 2e
Phơng trình điện phân dung dịch NaCl (có vách ngăn) :
2NaCl + 2H2O có vách ngănđiện phân → H2↑ + Cl2↑ + 2NaOH
Dung dịch NaOH thu đợc có lẫn nhiều NaCl. Ngời ta cho dung dịch bay hơi nớc nhiều lần, NaCl ít tan so với NaOH nên kết tinh trớc. Tách NaCl ra khỏi dung dịch, còn lại là dung dịch NaOH.
b. natri hiđrocacbonat và natri cacbonat
*. Natri hiđrocacbonat, NaHCO3
- Tính chất
Bị phân huỷ bởi nhiệt : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2NaHCO3 →to Na2CO3 + H2O + CO2↑
Tính lỡng tính :
NaHCO3 là muối của axit yếu, tác dụng đợc với nhiều axit
NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2↑ Phơng trình ion rút gọn :
3
HCO− + H+ → H2O + CO2↑
Trong phản ứng này, ionHCO nhận proton, thể hiện tính chất của bazơ.3−
NaHCO3 là muối axit, tác dụng đợc với dung dịch bazơ tạo ra muối trung hoà : NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O
Phơng trình ion rút gọn :
3
HCO− + OH– → CO23− + H2O
Trong phản ứng này, ion HCO3− nhờng proton, thể hiện tính chất của axit.
Nhận xét: Muối NaHCO3 có tính lỡng tính, là tính chất của ion HCO3− : Khi tác dụng với axit, nó thể hiện tính bazơ ; khi tác dụng với bazơ, nó thể hiện tính axit. Tuy nhiên, tính bazơ chiếm u thế.
- ứng dụng
Natri hiđrocacbonat đợc dùng trong y học, công nghệ thực phẩm, chế tạo nớc giải khát,...
*. Natri cacbonat, Na2CO3
- Tính chất
Natri cacbonat dễ tan trong nớc, nóng chảy ở 850OC. Na2CO3 là muối của axit yếu, tác dụng đợc với nhiều axit :
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2↑ Phơng trình ion rút gọn : 2 3 CO − + 2H+ → H2O + CO2↑ Ion 2 3−
CO nhận proton, có tính chất của một bazơ. Muối Na2CO3 có tính bazơ.
- ứng dụng
Muối natri cacbonat là nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất thuỷ tinh, xà phòng, giấy, dệt và điều chế nhiều muối khác. Dung dịch natri cacbonat dùng để tẩy sạch vết dầu mỡ bám trên chi tiết máy trớc khi sơn, tráng kim loại. Natri cacbonat còn đợc dùng trong công nghiệp sản xuất chất tẩy rửa.
II.kim loại liềm thổ và hợp chất của chúng
a, vị trí và cấu tạo