Alkaliske metaller fysiske og kjemiske egenskaper, bruker, oppnår

De Alkalimetaller Dette er elementene som er en del av gruppe I i det periodiske bordet, unntatt hydrogen: litium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidid. I motsetning til de fleste metaller, har de lave tettheter og er veldig reaktive. På grunn av denne store kjemiske reaktiviteten, blir de aldri funnet i naturen i sin elementære form.

Disse metallene danner enkle og stabile ioniske forbindelser som for det meste er oppløselige i vann; Alkalinmetaller er vanligvis kombinert med halogenid, sulfat, karbonat og silikationer. Noen elementer danner imidlertid et begrenset antall komplekse og organometaliske forbindelser.

Generelt har de fysiske og kjemiske egenskapene til alkaliske metaller blitt studert godt, bortsett fra Francio på grunn av dens radioaktive natur.

[TOC]

Fysiske egenskaper

- Alkalinmetaller er sølv, bortsett fra cesium, som er gylden. De gjennomfører strøm og varme, og har lave smeltepunkter som også avtar med økningen i atomnummeret, fordi koblingen mellom atomer svekkes ved å øke atomradius.

- Det faktum å ha bare ett elektron av Valencia med atom gjør også metallbindingen svakt. Følgelig er alkaliske metaller også myke nok til å kutte dem med en kniv eller en slikkepott.

- Alle elementer tar i bruk en kubikkstruktur sentrert om kroppen. Fordi denne typen krystallinsk struktur ikke er pakket og atomradioene til alkaliske metaller er store, har de lave tettheter sammenlignet med andre metaller. Faktisk flyter litium, natrium og kalium i vann.

- Energiforskjeller mellom orbitalene i Valencia -laget av alkaliske metaller sammenfaller med bølgelengder av synlig lys. På grunn av dette, når du varmer sammen forbindelsene dannet av disse metaller i en flamme, genereres karakteristiske farger.

Det kan tjene deg: Trinitrotolueno (TNT): Struktur, egenskaper, bruksområder, risiko, eksplosjon

- I synkende rekkefølge gir litiumsalter en rødfarge, natriumsalter en gul farge, kalium en fiolett farge, rubidium en blåaktig rød farge og opphøre en blå farge.

Kjemiske egenskaper

Alle alkaliske metaller har likheter i sine kjemiske egenskaper.

- De har en elektronisk konfigurasjon av Valencia NS1, som oversettes til en oksidasjonstilstand +1. På sin side betyr dette at de lett mister et elektron for å oppnå edelgasskonfigurasjon.

- Generelt har alkaliske metaller de laveste ioniseringsenergiene til alle elementene, som også avtar når atomradiusen øker i gruppen fordi Valencia -laget blir stadig mer fjernt fra kjernen. Dette forklarer reaktiviteten til alkaliske metaller og dannelsen av M+ -ioner i lett vandige forhold.

- Den termodynamiske tendensen til å danne M+ -ioner bekreftes av standardpotensialene til M+/M -par, som alle er store og negative. En slik trend innebærer at alkaliske metaller oksiderer lett og kan fungere som kraftige reduksjonsmidler.

- Disse elementene må lagres i en ikke -reaktiv olje for å unngå reaksjon med atmosfærisk oksygen. Selv om litium, natrium og kalium kan manipuleres i luften i korte perioder, må rubidium og cesium håndteres under en inert atmosfære til enhver tid.

Oppnå alkaliske metaller

Natrium

Den beste måten å oppnå metallisk natrium innebærer elektrolyse av smeltet natriumklorid. Fordi smeltepunktet for natriumklorid er ganske høyt (808 ° C) og det kreves mye energi for å opprettholde store mengder av det smeltede stoffet, tilsettes kalsiumklorid (CaCl2) vanligvis for å redusere smeltepunktet til rundt 600 ° C.

Kan tjene deg: turbidimetri

Natrium oppnås i en flytende tilstand i katoden med en renhet på 99,95% under en inert atmosfære.

Litium og kalium

Litium kan også fås fra dets klorider som er støpt ved elektrolyse, men det er ikke tilfelle av kalium fordi det er for løselig i klorid (KCl) og ikke flyter på overflaten av cellen. I tillegg fordamper den lett til driftstemperaturen, så det skaper farlige forhold.

Derfor oppnås kalium ved reduksjon av smeltet KCl med flytende natrium. Natrium som er til stede i kalium elimineres ved å kondensere dampen ved 892 ° C og utføre en brøkdestillasjon av flytende metaller.

Rubidio og Cesio

Elektronisk cesiumkonfigurasjon. Kilde: Pumbaa (originalt arbeid av Greg Robson) / CC BY-SA 2.0 Storbritannia (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/2.0/Storbritannia/gjerning.i)

Rubidio og cesium kan oppnås på samme måte, men ved bruk av kalsium som et reduksjonsmiddel. Metallisk cessium kan også oppnås ved smeltet cesium cyanidelektrolyse (CSCN).

Hovedbruk og applikasjoner

Natrium som et reduserende middel

Ettersom natrium veldig lett oksideres, er den viktigste applikasjonen som et reduserende middel for å oppnå metaller som titan, surround og hafnio. Det brukes også som en varmeveksler i atomreaktorer i sin flytende tilstand.

Kalium som gjødsel

Kaliumklorid, en gjødsel. Kilde: Abbas cucaniensis/CC By-SA (https: // CreativeCommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)

Det meste av kalium som blir behandlet går til gjødsel i form av kaliumklorid. På sin side brukes klorid i produksjon av andre forbindelser og løsninger som kaliumhydroksyd, som brukes i fremstilling av flytende såper.

Kaliumcyanid brukes til metallekstraksjon eller belegg for å lette avsetning av kobber, sølv og gull. Kalium kan også finnes i noen eksplosiver og som fyrverkeri fargestoffer.

Kan tjene deg: radio: struktur, egenskaper, bruk, skaffe

Litium som legeringsagent

Metallisk litium brukes som et legeringsmiddel i produksjonen av aluminium og magnesium luftfart og romfartlegeringer. Men med tidenes gang har den funnet økende verktøy som et alkalisk batteri -anode.

Metallisk litium gjør det også. Litiumkarbonat er mye brukt til å behandle bipolare forhold, mens litiumstearat er et smøremiddel som er mye brukt i bilindustrien.

Rubidio og Cesio

Rubidio og cesium brukes vanligvis i de samme applikasjonene, slik at ett av disse elementene kan erstattes av det andre. Bruksområder inkluderer fiberoptisk glass i telekommunikasjonsindustrien, nattsynsutstyr og fotoelektriske celler. Cesio -klokken (atomklokke) brukes til det internasjonale standardtidstiltaket og for definisjonen av det andre.

Referanser

1. Chang, R., & Goldsby, K. TIL. (2016). Kjemi (12. ed.). New York: Mc-Graw Hill.
2. Halka, m., & Nordstrom, B. (2010). Alkali og alkaliske jordmetaller. New York: Infobase Publishing.
3. Miesler, g. L., Fischer, s. J., & Tarr, D. TIL. (2014). Uorganisk kjemi (5. utg.). New York: Pearson.
4. Mishra, f., & Majumdar, g. (2017). Alkalimetallproduksjon (Li, Na, K). Referansemodul i materialvitenskap og materialteknikk. Elsevier.
5. Petrucci, r. H., Sild, f. G., Bissonnette, ca., & Moden, j. D. (2017). Generell kjemi: Prinsipper og moderne applikasjoner (11. utgave.). New York: Pearson.
6. Shriver, d., Weller, m., Overton, t., Rourke, J., & Armstrong, f. (2014). Uorganisk kjemi (6. ed.). New York: W. H. Freeman.