KIM LOẠI PHÂN NHểM A
7.1.2. Một số đặc điểm về cấu tạo và cỏc thụng số trạng thỏi vật lý của cỏc nguyờn tố thu ộc phõn nhúm chớnh nhúm 1A:
Cỏc thụng số Đơn vị Li Na K
Lớp e ngoài cựng 2s1 3s1 4s1
Năng lượng ion húa l1 eV 5,39 5,14 4,34
Độõm điện 1 0,9 0,8
Bỏn kớnh nguyờn tử Ǻ 1,55 1,89 2,36
Nhiệt độ núng chảy 0C 108,5 97,8 63,7 Nhiệt độ sụi 0C 1330 892 760 Khối lượng riờng g/cm3 0,53 0,97 0,86
7.1.3. Đơn chất
Cỏc kim loại kiềm ởđiều kiện thường là chất rắn màu trắng bạc. Chỳng rất mềm, dựng dao kộo cắt được. Cú khối lượng riờng nhỏ (Li, Na và K cũn nhẹhơn nước), cú độ
dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Dễ tạo hợp kim với thuỷ ngõn gọi là hỗn hống.
Cỏc kim loại kiềm là những kim loại điển hỡnh nhất. Trong cỏc phản ứng chỳng thể hiện tớnh khử rất mạnh và tớnh khửtăng đều đặn trong nhúm từ Li tới K. Vớ dụ:
+ Trong khụng khớ bị oxy húa nhanh chúng (ỏnh kim mờđi). Khi đun núng cả 3 kim loại Li, Na, K bốc chỏỵ
4 Li(r) + O2 = 2Li2O(r) (Lithi oxyd) 2Na(r) + O2= Na2O2(r) (Natri peroxyd) K(r) + O2 = K2O(r) (Kali super oxyd)
Trong hệ thống kớn (thiết bị lặn, tàu ngầm), KO2 được sử dụng để hỳt CO2 do
người thở ra và giải phúng oxy cung cấp cho hụ hấp. 4KO2 (r) + 2CO2 (k) = 2K2CO3 (r) + 3O2 (k)
+ Với cỏc phi kim khỏc (halogen, lưu huỳnh ...) và hydro, chỳng đều tỏc dụng mạnh
2M + S = M2S (sulfid) 2M + H2 = 2MH (Hydrid)
+ Với nước: Cỏc kim loại kiềm cú thế khử rất õm
Li Na K
0 M /M
Vỡ vậy cỏc kim loại kiềm phản ứng rất mónh liệt với nước giải phúng hydrọ 2M + 2H2O = 2MOH + H2
Mức độ phản ứng tăng dần từLi đến K. Khi tương tỏc với nước, Li khụng cho ngọn lửa, Na núng chảy thành hạt trũn chạy trờn mặt nước, K bốc chỏy
Do hoạt động húa học rất mạnh như vậy, cỏc kim loại kiềm phải được bảo quản rất cẩn thận (vớ dụ Na, K phải được ngõm trong dầu hoả) và trong thiờn nhiờn, chỳng chỉ
tồn tại dưới dạng hợp chất M+.
Đểđiều chế kim loại kiềm phải điện phõn cỏc muối clorua núng chảy vỡ khảnăng
biến M+ thành M rất khú khăn do tớnh khử mạnh của kim loại kiềm.
+ Để nhận biết cỏc cation kim loại kiềm (M+) người ta thường tiến hành:
- Kết hợp M+ với một anion lớn để tạo muối hoặc muối kộp kết tủạ Cỏc anion lớn thường là perclorat ClO4 ; kẽm urannyl axetat Zn(UO2)3(CH3COO)9 ; hexanitrito cobantat (III) [Co (NO2)6]3-.
Vớ dụ:
Đinh tớnh Na+:
Na + (aq) + Zn(UO2)3(CH3COO)8 + CH3COOH (aq) = Zn(UO2)3(CH3COO)9 (r) + H+ (aq)
Kết tủa tinh thể màu vàng lục (hỡnh nhẫn)
Đinh tớnh K+:
K+ (aq) + Na3 [Co(NO2)6] (aq) = K2Na [Co(NO2)6] (r) + 2NaCl (aq) Kết tủa màu vàng
- Do khoảng cỏch cỏc lớp năng lượng là khỏc nhau đối với mỗi kim loại kiềm nờn nguyờn tố hay muối của chỳng cú những màu đặc trưng trong ngọn lửạ
Lithin (màu đỏ), natri (màu vàng), Kali (màu tớm).
7.1.4. Hợp chất
Phần lớn cỏc hợp chất của kim loại kiềm là chất ion. Oxyd, peoxyd: tạo ra khi đốt kim loại kiềm trong oxy dư Li → Li2O (oxyd)
Na → Na2O2 (peoxyd)
Hợp chất quan trọng nhất là Na2O2 (peoxyd natri) được điều chế bằng cỏch oxy húa Na ở 3500C.
2Na + O2= Na2O2
Na2O2 tỏc dụng mạnh với nước cho oxy bay rạ Na2O2+ H2O = H2O2 + 2NaOH
H2O2 = H2O + O2
Na2O2 tỏc dụng với CO2 cho oxy Na2O2+ 2CO2 = 2Na2CO3 + O2
Do đú được dựng làm nguồn tài sinh oxy từ CO2
Cỏc MOH:
Là chất rắn khụng màu, dễ tan khi toả nhiệt. Rất dễ hỳt ẩm, chảy rữa trong khụng khớ và hấp thụ CO2 tạo muối carbonat.
Cỏc MOH trong nước đều là base mạnh, cũn gọi là kiềm mạnh.
Quan trọng là NaOH và KOH, là những húa chất cơ bản được sử dụng rộng rói trong cụng nghiệp và trong phũng thớ nghiệm. Chỳng được điều chế bằng cỏch điện phõn dung dịch clorid hoặc từ Na2CO3 theo phản ứng
Na2CO3 + CăOH)2 = 2NaOH + CaCO3 ↓
Cỏc muối:
+ Hầu hết đều dễ tan, khụng màụ Chỉ cú một số muối của Li+là khú tan như LiF,
+ Một số muối thụng dụng:
- Lithi clorid (LiCl) và Lithi bromid (LiBr). Vỡ ion Li+ nhỏ, cỏc muối này cú ỏi lực mạnh với nước và ∆Hhoà tan > 0 nờn chỳng được dựng trong cỏc mỏy hỳt ẩm và mỏy làm lạnh khụng khớ.
- Natri clorid (NaCl). Nhiều triệu tấn được sử dụng hàng năm để sản xuất Na; NaOH; Na2CO3(sođa); NaHCO3; Na2SO4; HCl và muối ăn tinh khiết.
- Natri carbonat (Na2CO3) và Natri bicarbonat (NaHCO3)
Carbonat dựng cho cụng nghiệp thuỷ tinh. Bicarbonat để tỏch CO2 ở nhiệt độ
thấp (50 đến 1000C) dựng làm bột nở hoặc thiết bị chống chỏỵ
- Kalinitrat (KNO3) là tỏc nhõn oxy húa mạnh được dựng làm thuốc nổ, phỏo hoạ