Ngo Thinh2021-06-14T20:56:43+07:00
(Last Updated On: 14/06/2021)
Các kim loại kiềm là các nguyên tố nằm ở nhóm IA của bảng tuần hoàn (cột đầu tiên). Đặc điểm chính mà các nguyên tố này có chung là chúng đều có một electron ở lớp vỏ electron ngoài cùng. Electron đơn độc này được liên kết lỏng lẻo, làm cho nó trở thành một tập hợp các nguyên tố kim loại phản ứng.
Danh sách các kim loại kiềm
Hiđro là một kim loại kiềm khi nó được tìm thấy ở trạng thái kim loại. Ở nhiệt độ và áp suất thông thường, hydro xuất hiện ở dạng khí và có các tính chất của một phi kim.
- Hydro (chỉ khi nó là kim loại)
- Lithium
- Natri
- Kali
- Rubidi
- Cesium
- Francium
Tính chất kim loại kiềm
Các electron lớp ngoài cùng duy nhất dẫn các nguyên tố kim loại kiềm chia sẻ một số tính chất chung:
- Một điện tử ngoài cùng dễ dàng bị mất, tạo thành cation đơn hóa trị (1+) (ví dụ, Na + ).
- Các kim loại kiềm thường ít đặc hơn các kim loại khác.
- Nguyên tử của kim loại kiềm có bán kính nguyên tử lớn nhất của các nguyên tố trong các chu kì của chúng.
- Kim loại kiềm là những nguyên tố có khả năng phản ứng mạnh. Đặc biệt, chúng dễ dàng phản ứng với các halogen và các phi kim khác. Các kim loại nguyên chất phản ứng với oxy trong không khí và với nước. Khi bạn di chuyển xuống nhóm, khả năng phản ứng sẽ tăng lên. Một miếng kim loại natri trong nước sẽ cháy; một miếng kim loại xêzi trong nước sẽ nổ.
- Nguyên tử có năng lượng ion hóa thấp.
- Nguyên tử kim loại kiềm có giá trị độ âm điện nhỏ.
- Không giống như hầu hết các kim loại, kim loại kiềm có xu hướng mềm và có điểm nóng chảy thấp. Bạn có thể cắt kim loại natri bằng dao cắt bơ. Điểm nóng chảy của xêzi đủ thấp, nó sẽ tan chảy do nhiệt của bàn tay bạn hoặc trong phòng ấm.
- Giống như các kim loại khác, kim loại kiềm có xu hướng sáng bóng và có vẻ ngoài như kim loại, cũng như dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.
A. Kim loại kiềm
I. Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử
Kim loại kiềm thuộc nhóm IA của bảng tuần hoàn, gồm các nguyên tố: liti (Li), natri (Na), kali (K), rubiđi (Rb), xesi (Cs) và franxi (Fr)*.
Cấu hình electron nguyên tử:
Li: [He] 2s1 ; Na: [Ne] 3s1 ; K: [Ar]4s1 ; Rb: [Kr] 5s1 ; Cs: [Xe] 6s1
II. Tính chất vật lí
Các kim loại kiềm có màu trắng bạc và có ánh kim, dẫn điện tốt, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, khối lượng riêng nhỏ, độ cứng thấp (do kim loại kiềm có mạng tinh thể lập phương tâm khối, cấu trúc tương đối rỗng, ngoài ra trong tinh thể các nguyên tử và ion liên kết với nhau bằng liên kết kim loại yếu).
II. Tính chất hóa học
Các nguyên tử kim loại kiềm có năng lượng ion hóa nhỏ nên có tính khử rất mạnh. Tính khử tăng dần từ liti đến xesi.
$M \to {M^ + } + e$
Trong hợp chất, các kim loại kiềm có số oxi hóa +1.
1 Tác dụng với phi kim
Kim loại kiềm khử dễ dàng các nguyên tử phi kim thành ion âm:
- Tác dụng với oxi
Natri cháy trong khí oxi khô tạo ra natri peoxit (Na2O2), trong không khí khô ở nhiệt độ thường tạo ra natri oxit (Na2O).
- Tác dụng với clo
$2K + C{l_2} \to 2KCl$
2. Tác dụng với axit
Kim loại kiềm khử mạnh ion H+ trong dung dịch axit HCl và H2SO4 loãng thành khí hiđro:
$2Na + 2HCl \to 2NaCl + {H_2} \uparrow $
Tất cả các kim loại kiềm đều nổ khi tiếp xúc với axit.
3. Tác dụng với nuớc
Kim loại kiềm khử nước dễ dàng ở nhiệt độ thường, giải phóng khí hiđro.
$2K + 2{H_2}O \to 2KOH + {H_2} \uparrow $
Vì các kim loại kiềm dễ tác dụng với nước, với oxi trong không khí nên để bảo quản, người ta ngâm chìm các kim loại kiềm trong dầu hỏa.
IV. Ứng dụng, trạng thái tự nhiên và điều chế
1. Ứng dụng
- Dùng chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp.
- Hợp kim liti - nhôm siêu nhẹ, được dùng trong kĩ thuật hàng không.
- Xesi được dùng làm tế bào quang điện.
2. Trạng thái tự nhiên
Các kim loại kiềm không có ở dạng đơn chất mà chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Trong nước biển có chứa một lượng tương đối lớn muối NaCl. Đất cũng chứa một số hợp chất của kim loại kiềm ở dạng silicat và aluminat.
3. Điều chế
Muốn điều chế kim loại kiềm từ các hợp chất, cần phải khử các ion của chúng.
${M^ + } + e \to M$
Vì ion kim loại kiềm rất khó bị khử nên phải dùng dòng điện (phương pháp điện phân). Quan trọng nhất là điện phân muối halogenua của kim loại kiềm nóng chảy.
B. Một số hợp chất quan trọng của kim loại kiềm
I. Natri hiđroxit
1. Tính chất
- Natri hiđroxit (NaOH) hay xút ăn da là chất rắn, không màu, dễ nóng chảy (tnc = 322oC), hút ẩm mạnh (dễ chảy rữa), tan nhiều trong nước và tỏa ra một lượng nhiệt lớn nên cần phải cẩn thận khi hòa tan NaOH trong nước.
- Khi tan trong nước, NaOH phân li hoàn toàn thành ion
- Natri hiđroxit tác dụng được với oxit axit, axit và muối:
2. Ứng dụng
Natri hiđroxit là hóa chất quan trọng, đứng hàng thứ hai sau axit sunfuric.
Natri hiđroxit được dùng để nấu xà phòng, chế phẩm nhuộm, tơ nhân tạo, tinh chế quặng nhôm trong công nghiệp luyện nhôm và dùng trong công nghiệp chế biến dầu mỏ,...
II. Natri hiđrocacbonat
1. Tính chất
Natri hiđrocacbonat (NaHCO3) là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước, dễ bị nhiệt phân hủy tạo ra Na2CO3 và khí CO2.
NaHCO3 có tính lưỡng tính (vừa tác dụng được với dung dịch axit, vừa tác dụng được với dung dịch bazơ).
2. Ứng dụng
NaHCO3 được dùng trong công nghiệp dược phẩm (chế thuốc đau dạ dày,...) và công nghiệp thực phẩm (làm bột nở,...).
III. Natri cacbonat
1. Tính chất
Natri cacbonat (Na2CO3) là chất rắn màu trắng, tan nhiều trong nước. Ở nhiệt độ thường, natri cacbonat tồn tại ở dạng muối ngậm nước Na2CO3.10H2O, ở nhiệt độ cao muối này mất dần nước kết tinh trở thành natri cacbonat khan, nóng chảy ở 850oC.
Na2CO3 là muối của axit yếu (axit cacbonic) và có những tính chất chung của muối.
Muối cacbonat của kim loại kiềm trong dung dịch nước cho môi trường kiềm.
2. Ứng dụng
Na2CO3 là hóa chất quan trọng trong công nghiệp thủy tinh, bột giặt, phẩm nhuộm, giấy, sợi,...
IV. Kali nitrat
1. Tính chất
Kali nitrat (KNO3) là những tinh thể không màu, bền trong không khí, tan nhiều trong nước. Khi đun nóng ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy (333oC), KNO3 bắt đầu bị phân hủy thành O2 và KNO2.
2. Ứng dụng
KNO3 được dùng làm phân bón (phân đạm, phân kali) và được dùng để chế tạo thuốc nổ.
Page 2
SureLRN