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.

Tổng số đánh giá:

Xếp hạng: / 5 sao

Các khái niệm hoá học liên quan

Thuốc thử Collins

Thuốc thử Collins là phức của crom (VI) oxit với pyridin trong diclometan. Nó là một phức kim loại-pyridin có màu đỏ và được sử dụng để oxy hóa rượu chính thành aldehyde mà không bị oxy hóa quá mức. Công thức phân tử của nó là C10H10CrN2O3 . Nó rất hữu ích để oxy hóa các hợp chất nhạy cảm với axit, và quá trình này được gọi là quá trình oxy hóa Collins.

Xem chi tiết

Muối

Trong hóa học, muối là một khái niệm chung dùng để chỉ một hợp chất được tạo bởi phản ứng trung hòa của axít (Trừ muối CsAu). Có hai loại muối khác nhau: Muối trung hoà và muối axit. Muối có công thức hoá học gồm một hay nhiều nguyên tử kim loại (Na,Cu,Al,...) hoặc gốc amoni NH4+ kết hợp với một hay nhiều gốc axit (Cl-,SO42-,PO43-,...). Tuy vậy đó chỉ là với muối trung hoà, đối với muối axit trong hợp chất ngoài việc có cấu tạo trên, nó còn có một hoặc nhiều nguyên tử hidro.

Xem chi tiết

Hợp chất hữu cơ

Hợp chất hữu cơ là một lớp lớn của các hợp chất hóa học mà các phân tử của chúng có chứa cacbon. Các hợp chất hữu cơ có thể có nguồn gốc từ tự nhiên hoặc do các phản ứng nhân tạo.

Xem chi tiết

Không khí được tạo thành từ đâu?

Không khí tồn tại xung quanh chúng ta là một dạng vật chất quan trọng bảo đảm duy trì sự tồn tại cho các dạng vật chất có sự sống. Có thể bạn không cảm nhận được không khí đang tồn tại xung quanh chúng ta từng giờ, từng phút, từng giây vì trong điều kiện thường nó tồn tại dưới dạng không màu, không mùi vị.

Xem chi tiết

Amoniac

Amoniac là hợp chất vô cơ của nguyên tố Nitơ có công thức phân tử là NH3. Trong tự nhiên, amoniac được sinh ra trong quá trình bài tiết và xác sinh vật thối rữa. Amoniac lỏng có tính bazơ yếu, hòa tan tốt các dung môi hữu cơ. Amoniac được dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và trong đời sống.

Xem chi tiết
Xem tất cả khái niệm hoá học

Một số định nghĩa cơ bản trong hoá học.

Mol là gì?

Trong hóa học, khái niệm mol được dùng để đo lượng chất có chứa 6,022.10²³ số hạt đơn vị nguyên tử hoặc phân tử chất đó. Số 6,02214129×10²³ - được gọi là hằng số Avogadro.

Xem thêm

Độ âm điện là gì?

Độ âm điện là đại lượng đặc trưng định lượng cho khả năng của một nguyên tử trong phân tử hút electron (liên kết) về phía mình.

Xem thêm

Kim loại là gì?

Kim loại (tiếng Hy Lạp là metallon) là nguyên tố có thể tạo ra các ion dương (cation) và có các liên kết kim loại, và đôi khi người ta cho rằng nó tương tự như là cation trong đám mây các điện tử.

Xem thêm

Nguyên tử là gì?

Nguyên tử là hạt nhỏ nhất của nguyên tố hóa học không thể chia nhỏ hơn được nữa về mặt hóa học.

Xem thêm

Phi kim là gì?

Phi kim là những nguyên tố hóa học dễ nhận electron; ngoại trừ hiđrô, phi kim nằm bên phải bảng tuần hoàn.

Xem thêm

Những sự thật thú vị về hoá học có thể bạn chưa biết

Sự thật thú vị về Hidro

Hydro là nguyên tố đầu tiên trong bảng tuần hoàn. Nó là nguyên tử đơn giản nhất có thể bao gồm một proton trong hạt nhân được quay quanh bởi một electron duy nhất. Hydro là nguyên tố nhẹ nhất trong số các nguyên tố và là nguyên tố phong phú nhất trong vũ trụ.

Xem thêm

Sự thật thú vị về heli

Heli là một mặt hàng công nghiệp có nhiều công dụng quan trọng hơn bong bóng tiệc tùng và khiến giọng nói của bạn trở nên vui nhộn. Việc sử dụng nó là rất cần thiết trong y học, khí đốt cho máy bay, tên lửa điều áp và các tàu vũ trụ khác, nghiên cứu đông lạnh, laser, túi khí xe cộ, và làm chất làm mát cho lò phản ứng hạt nhân và nam châm siêu dẫn trong máy quét MRI. Các đặc tính của heli khiến nó trở nên không thể thiếu và trong nhiều trường hợp không có chất nào thay thế được heli.

Xem thêm

Sự thật thú vị về Lithium

Lithium là kim loại kiềm rất hoạt động về mặt hóa học, là kim loại mềm nhất. Lithium là một trong ba nguyên tố được tạo ra trong BigBang! Dưới đây là 20 sự thật thú vị về nguyên tố Lithium - một kim loại tuyệt vời!

Xem thêm

Sự thật thú vị về Berili

Berili (Be) có số nguyên tử là 4 và 4 proton trong hạt nhân của nó, nhưng nó cực kỳ hiếm cả trên Trái đất và trong vũ trụ. Kim loại kiềm thổ này chỉ xảy ra tự nhiên với các nguyên tố khác trong các hợp chất.

Xem thêm

Sự thật thú vị về Boron

Boron là nguyên tố thứ năm của bảng tuần hoàn, là một nguyên tố bán kim loại màu đen. Các hợp chất của nó đã được sử dụng hàng nghìn năm, nhưng bản thân nguyên tố này vẫn chưa bị cô lập cho đến đầu thế kỉ XIX.

Xem thêm

So sánh các chất hoá học phổ biến.

NH2CH2CH2CH2CNHNCO

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất 4-Aminobutyronitrile và chất Isocyanic acid

Xem thêm

CNNa[Au(CN)2]

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Ion xyanua và chất Natri aurocyanua

Xem thêm

Na[Ag(CN)2]CH2=C(CH3)COOH

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Natri argentocyanua và chất Axit methacrylic

Xem thêm

CH2=C(CH3)COOCH3(CH3)3CCOOH

Điểm khác nhau về tính chất vật lý, hoá học giữa chất Methyl methacrylate và chất Axit pivalic

Xem thêm