Kiến thức

Kim loại kiềm-Tính chất hóa học

Tính chất hóa học

Vì các kim loại

kiềm

là nguyên tố có độ nhiễm điện cao nhất (độ âm điện nhỏ nhất), chúng phản ứng với nhiều loại phi kim. Về khả năng phản ứng hóa học,

liti

gần giống với Nhóm 2 (IIa) của

bảng tuần hoàn

hơn so với các kim loại khác cùng

nhóm

. Nó ít phản ứng hơn các kim loại kiềm khác với

nước

,

oxy

halogen

và phản ứng mạnh hơn với

nitơ

,

cacbon

hydro

.

Bạn đang xem: Kim loại kiềm-Tính chất hóa học

Phản ứng với

ôxy

Các kim loại kiềm có xu hướng tạo thành chất rắn ion, trong đó

kim loại

kiềm

số oxi hóa

+1. Do đó,

các hợp chất

trung tính với oxy có thể dễ dàng được phân loại theo bản chất của các loại oxy liên quan. Các loại oxy ion bao gồm oxit, O 2- ,

peroxit

, O 2 2- , superoxit, O 2

ozonide

O 3 . Các hợp chất có thể được điều chế có chứa kim loại kiềm, M và oxi do đó là monoxit, M 2 O, peroxit, M 2 O 2 , superoxit, MO 2, và ozonide, MO 3 . Rubidi và

xêzi

và, có thể,

kali

cũng tạo thành sesquioxit, M 4 O 6 , chứa hai anion peroxit và một anion superoxit trên mỗi đơn vị công thức. Lithi chỉ tạo thành monoxit và peroxit.

Tất cả các kim loại kiềm đều phản ứng trực tiếp với oxi; liti và

natri

tạo thành monoxit, Li 2 O và Na 2 O, và các kim loại kiềm nặng hơn tạo thành superoxit, MO 2 . Tốc độ phản ứng với oxy, hoặc với không khí, phụ thuộc vào việc kim loại ở trạng thái rắn hay

lỏng

, cũng như mức độ trộn lẫn của kim loại với oxy hoặc không khí. Ở trạng thái lỏng, các kim loại kiềm có thể dễ dàng bắt cháy trong không khí, tạo

ra

lượng nhiệt

dồi dào

và một làn khói dày đặc làm nghẹt

oxit

.

Các

năng lượng

hình thành

tự do

(thước đo độ ổn định) của các oxit kim loại kiềm ở 25

° C

(77 ° F) rất khác nhau từ mức cao −133 kcal / mol đối với oxit liti đến −63 kcal / mol đối với oxit xêzi. Sự tiếp cận gần của ion liti nhỏ với

nguyên tử

oxy dẫn đến năng lượng hình thành oxit tự do cao bất thường. Các peroxit (Li 2 O 2 và Na 2 O 2 ) có thể được tạo ra bằng cách cho oxy đi qua dung dịch

amoniac

lỏng của kim loại kiềm, mặc dù natri peroxit được sản xuất thương mại bằng cách oxy hóa natri monoxit với oxy.Natri

superoxit

(NaO 2 ) có thể được điều chế với áp suất oxy cao, trong khi superoxit của

rubidi

, kali và xesi có thể được điều chế trực tiếp bằng cách đốt cháy trong không khí. Ngược lại, không có superoxit nào được phân lập ở dạng tinh khiết trong trường hợp của liti hoặc các kim loại kiềm thổ, mặc dù các thành viên nặng hơn của nhóm đó có thể bị oxy hóa thành trạng thái peroxit. Xyanua của kali, rubidi và xesi, kém bền hơn các oxit thấp hơn, có thể được điều chế bằng phản ứng của superoxit với

ozon

.

Phản ứng với

Nước

Các kim loại kiềm đều phản ứng mạnh với nước theo M + H 2 O → MOH + 1/2 H 2 . Tốc độ của phản ứng phụ thuộc vào mức độ của bề mặt kim loại đối với chất lỏng. Với các giọt kim loại nhỏ hoặc màng mỏng của kim loại kiềm, phản ứng có thể gây nổ. Tốc độ phản ứng của nước với kim loại kiềm tăng khi

khối lượng nguyên tử

của kim loại tăng dần . Với các kim loại kiềm nặng hơn,

hydroxit

có khả năng hòa tan cao; do đó, chúng dễ dàng được loại bỏ khỏi bề mặt phản ứng, và phản ứng có thể tiến hành với sức sống không suy giảm. Phản ứng liên quan đến hỗn hợp đẳng phân tử (có nghĩa là, số lượng bằng nhau của các nguyên tử hoặc

phân tử

) của kim loại kiềm và nước để tạo thành một nốt ruồi (một khoản tiền tương đương như của các chất phản ứng) của kim loại kiềm

hydroxit

rưỡi mol hydro

khí

. Những phản ứng này tỏa nhiệt cao (tỏa nhiệt), và hydro được tạo ra có thể phản ứng với oxy để tăng thêm nhiệt được tạo ra.

Phản ứng với

phi kim

Trong số các kim loại kiềm, chỉ có liti phản ứng với nitơ và nó tạo thành

nitrua

(Li 3 N). Về mặt này, nó giống với các kim loại kiềm thổ hơn là các kim loại Nhóm 1. Lithi cũng tạo thành một

hyđrua

tương đối ổn định , trong khi các kim loại kiềm khác tạo thành hyđrua phản ứng mạnh hơn. Lithium tạo thành một

cacbua

(Li 2 C 2 ) tương tự như

canxi

. Các kim loại kiềm khác không tạo cacbua bền, mặc dù chúng phản ứng với dạng

than chì

của cacbon để tạo ra các hợp chất xen phủ (các chất trong đó các nguyên tử kim loại được xen vào giữa các lớp nguyên tử cacbon trong cấu trúc graphit).

Các kim loại kiềm có thể được đốt cháy trong khí quyển của các halogen khác nhau để tạo thành các

halogenua

tương ứng . Các phản ứng rất cao

tỏa nhiệt

, tạo ra tới 235 kcal / mol đối với liti florua. Các kim loại kiềm phản ứng với phi kim ở Nhóm 15 và 16 (Va và VIa) của bảng tuần hoàn.

Các sunfua

có thể được tạo thành do phản ứng trực tiếp của kim loại kiềm với

lưu huỳnh

nguyên tố , tạo ra nhiều loại sunfua.

Photpho

kết hợp với các kim loại kiềm tạo thành

photpho

có công thức chung là M 3 P.

Sự hình thành của

hợp kim

Các đặc điểm của ứng xử hợp kim trong kim loại kiềm có thể được đánh giá về mức độ giống nhau của các nguyên tố tham gia hợp kim. Các nguyên tố có khối lượng nguyên tử tương tự nhau

dung dịch rắn

(nghĩa là trộn hoàn toàn theo mọi tỷ lệ); một số khác biệt về khối lượng nguyên tử dẫn đến

hệ thống

kiểu eutectic

(các dung dịch được tạo thành trong khoảng nồng độ giới hạn), và sự khác biệt hơn nữa dẫn đến các hệ thống hoàn toàn không thể trộn lẫn. Sự chuyển tiếp áp suất cao trong kali, rubidi và xêzi để chuyển các kim loại loại s này thành các kim loại loại d giống kim loại chuyển tiếp hơn tạo ra thể tích nguyên tử tương tự như thể tích nguyên tử của nhiều kim loại chuyển tiếp ở cùng

áp suất

. Điều này cho phép các hợp kim hoặc hợp chất hình thành giữa các kim loại kiềm này và các kim loại chuyển tiếp như

niken

hoặc

sắt

.

Các nguyên tố kali, rubidi và xêzi, có thể tích nguyên tử và năng lượng ion hóa khá giống nhau, tạo thành dung dịch rắn hoàn chỉnh và tinh thể hỗn hợp. Natri, nguyên tử nhỏ hơn đáng kể so với kali và có

năng lượng ion hóa

cao hơn , có xu hướng tạo thành hệ

eutectic

với kali, rubidi và xêzi. Sự khác biệt lớn hơn còn tồn tại trong thể tích nguyên tử của natri và liti, dẫn đến tính không hòa tan của các pha lỏng. Nhiệt độ hòa tan (nhiệt độ mà tại đó hai chất lỏng trở nên hoàn toàn trộn lẫn với nhau) tăng khi đi từ hệ thống hợp kim lithium-natri sang hệ thống lithium-xêzi. Lithium và xêzi có thể cùng tồn tại dưới dạng hai pha lỏng riêng biệt ở nhiệt độ ít nhất là 1.100 ° C (2.000 ° F).

Chỉ có một ví dụ về khả năng trộn lẫn rắn trong hệ nhị phân kim loại kiềm – kiềm thổ – hệ liti – magiê, trong đó hai nguyên tố rất giống nhau. Natri chỉ tạo hợp chất với

bari

trong dãy kim loại kiềm thổ. Các kim loại kiềm nặng hơn đều có xu hướng tạo thành pha lỏng không thể trộn lẫn với kim loại kiềm thổ.

Một số nguyên tố trong Nhóm 12 (IIb) của bảng tuần hoàn (

kẽm

,

cadmium

, và

thủy ngân

) phản ứng với các kim loại kiềm để tạo thành hợp chất. Thủy ngân tạo thành ít nhất sáu hợp chất, thường được gọi là hỗn hống, với mỗi loại trong số năm kim loại kiềm, và ngoại trừ hỗn hống với liti,

hợp chất

nhiệt độ nóng chảy

cao nhất trong mỗi dãy có công thức MHg 2 . Lithi và natri cũng tạo thành các hợp chất với cadimi và kẽm.

Chuyên mục: Kiến thức

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Check Also
Close
Back to top button