NHỮNG ĐIỀU THÚ VỊ MÀ BẠN CẦN BIẾT VỀ KIM LOẠI KIỀM

Kim loại kiềm và những điều cần biết

Cấu tạo của kim loại kiềm

Các kim loại kiềm thuộc nhóm IA của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Nhóm bao gồm: liti (Li), natri (Na), kali (K), rubiđi (Rb), xesi (Cs) và franxi (Fr). Các kim loại nhóm này được gọi là kim loại kiềm. Lý do vì hidroxit của chúng là chất kiềm mạnh. Franxi là nguyên tố phóng xạ tự nhiên.

Kim loại kiềm là những nguyên tố s, có một electron lớp ngoài cùng, ở phân lớp ns1 . Đây là electron hóa trị nằm ngoài cấu hình electron bền của các khí hiếm. Do vậy, các nguyên tử kim loại kiềm rất dễ mất đi một electron hóa trị. Khi đó chúng biến thành ion dương M+. Các kim loại kiềm là những kim loại rất hoạt động rất mạnh. Các cation M+ của kim loại kiềm có cấu hình electron của nguyên tử khí hiếm đứng trước. Chúng thường là dung dịch không màu.

Các nguyên tử kim loại kiềm có năng lượng ion hóa thứ nhất nhỏ nhất so với các kim loại khác cùng chu kì. Điều này cũng chứng tỏ độ hoạt động hóa học mạnh của chúng. Tuy vậy, năng lượng ion hóa thứ hai của chúng lại rất lớn so với năng lượng ion hóa thứ nhất. Do đó trong các phản ứng hóa học, các nguyên tử kim loại kiềm chỉ nhường đi 1 electron.

Trạng thái tự nhiên của kim loại kiềm

Tất cả các kim loại kiềm có trong thành phần của các khoáng vật tự nhiên dưới dạng ion M+. Lý do là chúng hoạt động hóa học rất mạnh và không thể tồn tại ở dạng đơn chất trong tự nhiên. Tính chất địa hóa của các kim loại kiềm khá phức tạp. Chúng tồn tại cả trong các khoáng nguyên sinh (phun trào). Lẫn trong các đá nham thạch, sa thạch. Với bản chất ưa đá, các khoáng vật chứa kim loại kiềm thường nằm ở lớp vỏ của Trái Đất.

Trong thạch quyển, các kim loại kiềm tồn tại chủ yếu dưới dạng các alumosilicat. Một trong những khoáng vật chính của Natri, là ambit Na2[Al2Si6O16]. Tương tự, orthocla K2[Al2Si6O16] là một trong những khoáng vật chính của Kali trong tự nhiên.

Các khoáng vật trên dễ bị phân hủy (phong hóa) bởi các tác động của môi trường. Phần lớn lượng kim loại kiềm được chuyển hóa thành các muối. Điển hình như clorua, sunfat, hidrocacbonat,… đi vào nước thiên nhiên. Hàm lượng trung bình các muối của kim loại trên trong nước biển và đại dương khoảng 3%. Tuy độ phổ biến Na và K trong vỏ Trái Đất gần bằng nhau nhưng hàm lượng của chúng trong nước biển chênh lệch khá nhiều. NaCl chiếm khoảng 74% tổng lượng muối. Trong khi đó KCl chỉ chiếm 3,7%. Hiện tượng này được giải thích bằng khả năng bị hấp thụ yếu của Na+ so với K+.

Li, Rb & Cs thuộc loại các nguyên tố hiếm. Phần lớn các khoáng vật của các nguyên tố này thuộc loại mica, có cấu trúc lớp.

Cấu tạo và tính chất của nguyên tử

Các kim loại kiềm có cấu tạo rất đơn giản. Lớp vỏ electron ngoài cùng chỉ có 1 electron. Do đó, chúng có tính chất hóa học khá giống nhau. Chúng chỉ thể hiện 2 mức oxi hóa là 0 (khi tồn tại ở dạng đơn chất). Và +1 (trong các hợp chất). Trạng thái oxi hóa +1 rất bền & đặc trưng đối với chúng. Cũng vì thế mà các kim loại kiềm có năng lượng ion hóa thứ nhất (I1) rất thấp. Chúng giảm dần từ Li đến Cs. Tuy nhiên, năng lượng ion hóa thứ hai (I2) lại rất cao cho thấy việc tách electron tiếp theo là rất khó.

Khả năng phân cực của các ion dương M+ rất kém. Do đó, các hợp chất với mức oxi hóa +1 của chúng là mô hình khá lí tưởng của hợp chất ion. Đặc trưng điển hình là nhiệt độ sôi & nhiệt độ nóng chảy cao. Độ bền nhiệt cao,… Mặt khác, nhờ khả năng phân cực kém nên các ion M+ có thể tạo thành các hợp chất như hidrua, peoxit,… Mà các cation có khả năng phân cực mạnh hơn không thể tạo được.

Các cation M+ không có màu do chúng hấp thụ ánh sáng vùng khả kiến. Tuy nhiên, khi kích thích mạnh các electron sẽ làm chuyển dịch các electron lên mức năng lượng cao hơn. Sau đó các electron này lại quay về trạng thái cơ bản. Và giải phóng ra bức xạ thuộc vùng khả kiến. Do đó, ngọn lửa các kim loại hoặc hợp chất của chúng có màu đặc trưng. Li – đó tía; Na – vàng; K – tím, Rb – hồng nhạt; Cs – tím hồng.

Tính chất vật lý của kim loại kiềm

Các kim loại kiềm đều có cấu tạo mạng tinh thể lập phương tâm khối. Là kiểu mạng kém đặc khít. Do đó có bán kính nguyên tử lớn hơn cả so với các nguyên tố cùng chu kì. Và khối lượng riêng của các nguyên tử kim loại kiềm nhỏ

Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các kim loại kiềm thấp hơn nhiều so với các kim loại khác. Nguyên nhân do liên kết kim loại trong mạng tinh thể kém bền vững. Hai đại lượng trên có giá trị giảm dần từ Li đến Cs. Từ Li tới Cs, bán kính nguyên tử tăng, dẫn đến liên kết kim loại càng yếu dần. Liên kết kim loại yếu cũng dẫn đến tính mềm của các kim loại kiềm và có thể bị cắt bằng dao.

Kim loại kiềm có độ dẫn điện cao. Dù vẫn còn kém so với bạc là kim loại dẫn điện tốt nhất. Các kim loại kiềm tự do cũng như hợp chất của chúng khi bị đốt sẽ cháy cho ngọn lửa có màu đặc trưng:

Liti cho ngọn lửa màu đỏ tía.

Natri cho ngọn lửa màu vàng.

Kali cho ngọn lửa màu tím.

Rubidi cho ngọn lửa màu tím hồng.

Xesi cho ngọn lửa màu xanh lam.

Tính chất hóa học của kim loại kiềm

Các nguyên tử kim loại kiềm có năng lượng ion hóa thứ nhất thấp và thế điện cực chuẩn E0 có giá trị rất âm, vì thế chúng có tính khử rất mạnh.

Tác dụng với phi kim

Hầu hết các kim loại này có thể khử được các phi kim.

Với hidro: Khi đun nóng, chúng kết hợp với hidro tạo hidrua ion: Li ở 600-700oC.

Với oxi:

+ Ở điều kiện thường và trong không khí khô:

Li bị phủ một lớp màu xám gồm Li2O và Li3N.

Na bị oxi hóa thành Na2O2 và lẫn một ít Na2O.

K bị phủ lớp KO2 ở ngoài cùng và bên trong là lớp K2O.

Rb và Cs tự bốc cháy tạo RbO2 và CsO2.

+ Khi đốt nóng: Li tạo Li2O và một ít Li2O2, các kim loại còn lại oxit của chúng tác dụng tiếp với oxi tạo peoxit (Na2O2) hoặc supeoxit (KO2, RbO2, CsO2).

Với halogen, lưu huỳnh:

Các kim loại kiềm bốc cháy trong khí clo khi có mặt hơi ẩm ở nhiệt độ cao. Với brom lỏng, K, Rb, Cs nổ mạnh, Li và Na chỉ tương tác trên bề mặt. Với iot thì chỉ tương tác mạnh khi đun nóng.

Khi nghiền chúng với bột lưu huỳnh sẽ gây phản ứng nổ.

Với nitơ, cacbon, silic:

Chỉ có Li có thể tương tác trực tiếp tạo Li3N, Li2C2, Li6Si2 khi đun nóng.

Tác dụng với nước

Các kim loại kiềm có thế điện cực rất âm, vì thế chúng tương tác rất mãnh liệt với nước giải phóng khí hidro.

Phản ứng mạnh với nước: 2M + 2H2O –> 2MOH + H2

Phản ứng của Li với nước xảy ra êm dịu, không gây nổ và không tạo thành ngọn lửa. Trong khi đó, Na nóng chảy thành hạt tròn nổi và chạy trên mặt nước. Hoạt tính của K, Rb, Cs thậm chí còn mạnh hơn:  K bốc cháy ngay còn Rb và Cs gây phản ứng nổ.

Do kim loại kiềm hoạt động hóa học mạnh, đặc biệt là bị oxi hóa nhanh trong không khí và có phản ứng mãnh liệt với nước. Do đó cần phải bảo quản trong dầu hỏa khan, trong chân không hoặc trong khí trơ. Và thật cẩn thận khi làm thí nghiệm với kim loại này.

Tác dụng với axit

Thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa – khử của kim loại kiềm có giá trị từ -3.05V đến -2,71V. Vì vậy, nó có thể khử dễ dàng ion H+ của dung dịch axit thành khí hidro. Phản ứng của chúng với axit cũng là phản ứng gây nổ nguy hiểm. Khi tác dụng hết với axit, kim loại kiềm sư tiếp tục tác dụng với nước.

Bài viết trên đây là những chia sẻ của chúng tôi với mong muốn mang đến cho quý khách hàng những thông tin hữu ích nhất. Ngoài ra, nếu quý khách cần tìm mua các sản phẩm về hợp kim hay linh kiện cơ khí khác. Quý khách có thể liên hệ với chúng tôi thông qua các hình thức sau. Công ty Văn Thái chúng tôi chuyên cung cấp các linh kiện và tất cả các loại hợp kim theo yêu cầu của khách hàng để sản xuất dao phay gỗ, với mã hợp kim đa dạng như: YG6, YG6Z, YG8, YG3X, YG15C, YG20C, YG25C... tùy vào nhu cầu sử dụng của khách hàng mà chúng tôi có: dây cắt Trường Thành, dây cắt Cánh Chim ( xanh, đỏ ), dây cắt Quang Minh ( cam, xanh ), dây cắt Honglu ( giấy, nhựa ), dây cắt Kim Cương và cả dây cắt Nhôm,… dầu cắt dây DX-2, dầu cắt JIARUN #1 ( JR#1) ( dầu xanh lá ), dầu cắt JUARUN 2A, hộp dầu JIARUN 3A, dầu SDK2, dầu SDK 3 ( dầu vàng ), dầu SDK 118, dầu WED-218 và cả dầu mài JD,…. Động cơ điện, động cơ bước tiến, bánh xe (puly), nút đồng, nắp đậy, bộ bạc đạn bánh xe, bạc đạn, động cơ điện, máy bơm, card HL, dây Curoa, hợp kim dẫn điện,….

Lựa chọn Văn Thái và các sản phẩm do Văn Thái cung cấp quý khách sẽ vô cùng hài lòng vì chúng tôi có:

• Dịch vụ giao hàng nhanh
• Hậu mãi tốt
• Sản phẩm giá thành hợp lí, chủng loại đa dạng

Hãy nhấc máy lên và gọi ngay cho chúng tôi theo số hotline: 094 124 7183 hoặc email: linhkienvanthai@gmail.com