Что такое щелочные металлы в периодической таблице?
Что такое щелочные металлы?
Щелочные металлы — это шесть химических элементов в группе 1, крайнем левом столбце периодической таблицы. Это литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). (За исключением того, что водород (H) имеет один электрон на внешней оболочке, но он не классифицируется как щелочной металл, так как это не металл, а газ при комнатной температуре.)
Щелочные металлы названы так потому, что при взаимодействии с водой они образуют щелочи. Щелочи представляют собой гидроксидные соединения этих элементов, такие как гидроксид натрия и гидроксид калия. Щелочи – это очень сильные основания, обладающие едкими свойствами. Щелочь, например, представляет собой гидроксид натрия. Щелочи реагируют с кислотами с образованием солей.
В чистом виде щелочные металлы представляют собой мягкие блестящие металлы с низкой температурой плавления. Щелочные металлы легко реагируют с воздухом и влагой. Из-за их реакционной способности при использовании и хранении этих металлов необходимо соблюдать особые меры предосторожности.
Щелочные металлы являются высокореактивными металлами при стандартной температуре и давлении и легко теряют свой внешний электрон, образуя катионы с зарядом +1. Все они легко режутся ножом благодаря своей мягкости, обнажая блестящую поверхность, которая быстро тускнеет на воздухе из-за окисления атмосферной влагой и кислородом (а в случае лития - азотом).
Из-за их высокой реакционной способности их необходимо хранить под маслом, чтобы предотвратить реакцию с воздухом, и в природе они встречаются только в солях и никогда в виде свободных элементов. Цезий, пятый щелочной металл, является наиболее реакционноспособным из всех металлов. Все щелочные металлы реагируют с водой, причем более тяжелые щелочные металлы реагируют более энергично, чем более легкие.
Щелочные металлы в периодической таблице
Щелочными металлами являются литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). Эта группа находится в s-блоке периодической таблицы, так как у всех щелочных металлов самый внешний электрон находится на s-орбитали.
Щелочные металлы представляют собой лучший пример групповых тенденций свойств в периодической таблице элементов, проявляющих схожие свойства. Например, при перемещении вниз по таблице все известные щелочные металлы показывают:
- Увеличение атомного радиуса
- Уменьшение электроотрицательности
- Повышение реактивности
- Снижение температуры плавления и кипения
Как правило, их плотность увеличивается при перемещении вниз по таблице, за исключением калия, который менее плотный, чем натрий.
Свойства щелочных металлов
Щелочные металлы — это группа химических элементов периодической таблицы со следующими физическими и химическими свойствами:
- Блестящий
- Мягкий
- Серебристый
- Высокая реакционная способность при стандартной температуре и давлении.
- Легко теряют внешний электрон, образуя катионы с зарядом +1.
Щелочные металлы имеют низкую температуру плавления. Литий плавится при 180,5 ° C (356,9 ° F); цезий плавится всего при 28,4 ° C (83,1 ° F). Эти элементы также являются отличными проводниками тепла и электричества. Щелочные металлы очень реакционноспособны, поэтому обычно встречаются в соединениях с другими элементами, такими как соли (хлорид натрия, NaCl) и хлорид калия (KCl).
Все они легко режутся пластиковым ножом из-за их мягкости, а их блестящая поверхность быстро тускнеет на воздухе из-за окисления. Из-за их высокой реакционной способности щелочные металлы должны храниться под маслом, чтобы предотвратить реакцию с воздухом.
В современной номенклатуре IUPAC щелочные металлы включают элементы группы 1, за исключением водорода. Все щелочные металлы реагируют с водой, причем более тяжелые щелочные металлы реагируют более энергично, чем более легкие.
Свойства щелочных металлов:
Свойства | Литий | Натрий | Калий | Рубидий | Цезий | Франций |
Атомный номер | <тд>3тд> <тд>11тд>19 | <тд>37тд> <тд>55тд>87 | ||||
Атомный вес (или самый стабильный изотоп ) | <тд>6,941тд>22,99 | 38.098 | <тд>86,468тд> <тд>132,905тд>223 | |||
Цвет элемента | Серебряный | Серебряный | Серебряный | Серебряный | Серебряный | <тд>—тд>|
Точка плавления (°С) | 180,5 | 97,72 | 63,38 | 39.31 | 28,44 | 27 |
Точка кипения (°С) | 1 342 | 883 | 759 | 688 | 671 | 677 |
Плотность при 20 °C (грамм на кубический сантиметр) | 0,534 | 0,971 | 0,862 | 1,532 | 1,873 | <тд>—тд>|
Увеличение объема при плавлении (в процентах) | 1.51 | 2.63 | 2.81 | 2.54 | 2.66 | <тд>—тд>|
Валентность | <тд>1тд> <тд>1тд> <тд>1тд> <тд>1тд> <тд>1тд> <тд>1тд>||||||
Массовое число наиболее распространенных изотопов (наземное распространение, проценты) | 6 (7,59), 7 (92,41) | 23 (100) | 39 (93,2581), 40 (0,0117), 41 (6,7302) | 85 (72,17), 87 (27,83) | 133 (100) | <тд>—тд>|
Цвет, придаваемый пламени | Красный | Желтый | Фиолетовый | Желто-фиолетовый | Синий | <тд>—тд>|
Основные спектральные эмиссионные линии (длина волны, ангстрем) | 6 708; 6 104 | 5890; 5896 | 7699; 7665 | 4 216; 4202 | 4 593; 4555тд> <тд>—тд> | |
Теплота плавления (калории на моль/килоджоули на моль) | 720 (3) | 621 (2.6) | 557 (2,33) | 523 (2.19) | 500 (2.09) | 500 (2) |
Удельная теплоемкость (джоули на грамм-кельвин) | 3,582 | 1,228 | 0,757 | 0,363 | 0,242 | <тд>—тд>|
Электрическое удельное сопротивление при 293–298 К (мкОм·см) | 9.5 | <тд>4.9тд>7.5 | 13.3 | <тд>21тд> <тд>—тд>|||
Магнитная восприимчивость (единицы сгс) | 14,2 (10 −6 ) | 16 (10 −6 ) | 20,8 (10 −6 ) | 17 (10 −6 ) | 29 (10 −6 ) | <тд>—тд>|
Кристаллическая структура | Телецентрированный куб | Телецентрированный куб | Телецентрированный куб | Телецентрированный куб | Телецентрированный куб | <тд>—тд>|
Радиус:атомный (ангстрем) | 1,67 | 1.9 | 2.43 | 2,65 | 2,98 | <тд>—тд>|
Радиус:ионный (+1 ион, ангстрем) | 0,9 | 1.16 | 1,52 | 1,66 | 1.81 | <тд>1,94тд>|
Радиус:металлический (ангстрем, 12 координат) | 1,57 | 1.91 | 2.35 | 2.5 | 2.72 | 2.8 |
Первая энергия ионизации (килоджоули на моль) | 520,2 | 495,8 | 418,8 | 403 | 375,7 | 380 |
Окислительный потенциал для окисления от степени окисления 0 до +1 при 25 °C (В) | 3.04 | 2.71 | 2.93 | 2.92 | 2.92 | 2.92 |
Электроотрицательность (Полинг) | 0,98 | 0,93 | 0,82 | 0,82 | 0,79 | 0,7 |
Список щелочных металлов
Щелочные металлы:
- Литий (Li)
- Натрий (Na)
- Калий (К)
- Рубидий (Rb)
- Цезий (Cs)
- Франций (Fr)
Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) исключает водород (H) из числа щелочных металлов, поскольку он существует в виде газа при обычных температурах и давлениях. Однако водород обладает многими свойствами, присущими элементам этой группы, и действительно становится щелочным металлом при чрезвычайно высоком давлении.
Примеры щелочных металлов
Щелочные металлы — это шесть химических элементов в группе 1, крайнем левом столбце периодической таблицы. Это литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr).
Литий
Литий — самый легкий из обнаруженных металлов. Это единственный металл, который реагирует с азотом. Оксид лития является амфотерным (как кислотные, так и основные характеристики). За исключением лития, другие щелочные элементы преимущественно ионные. Плотность заряда лития выше, чем у других щелочных металлов, из-за чего он сильно гидратирован.
Литий был открыт в 1817 году Йоханом Арфведсоном при анализе петалита LiAlSi4O10. Слово «литий» происходит от греческого слова «lithos», означающего «камень». Литий содержится в ряде пегматитовых минералов, глинах, рассолах, океанах и во всех живых существах.
Использование лития
- Литий используется в термостойкой керамике и стеклах.
- Сплав лития используется в авиастроении.
- Дейтерид лития используется в качестве термоядерного топлива в термоядерном оружии.
- Литиевые батареи содержат больше энергии по сравнению с другими металлами. В революционных устройствах, таких как сотовые телефоны и компьютеры, используются литиевые батареи.
- Соли лития используются как лекарство, стабилизирующее настроение.
- Литий-6 является основным источником производства трития.
- Литий используется для раскисления меди и медных сплавов.
- Соединения лития используются в качестве пиротехнических красителей в фейерверках, дающих красный свет.
- Смазки производятся из лития.
Натрий
Натрий — это химическое вещество, которое мы ежедневно потребляем с пищей в виде хлорида натрия (поваренной соли). Натрий получают электролизом хлорида натрия. Элемент натрия очень реактивен.
В 1806 году химик сэр Хамфри Дэви получил натрий, пропуская электрический ток через расплавленный гидроксид натрия. Натрий впервые был получен в результате ядерного синтеза в звездах путем слияния двух атомов углерода. Он также может образовываться в звездах, когда атомы неона присоединяют протон.
Использование натрия
- Натрий используется для придания блеска металлам.
- Жидкий натрий используется в качестве теплоносителя в ядерных реакторах.
- Натриевая соль жирных кислот используется в мыле.
- NaK, сплав натрия и калия, является важным теплоносителем.
- Соединения натрия используются в бумажной, текстильной, нефтяной и химической промышленности.
- Йодид натрия используется для лечения обширного стригущего лишая.
- Натрий используется в уличных фонарях и натриевых лампах, поскольку он может давать желтое свечение с яркой яркостью.
- Гидроксид натрия используется для очистки духовки.
Калий
Калий является 19-м элементом в периодической таблице. Калий играет жизненно важную роль в правильном функционировании нашего организма. Это важный минерал, который должен поддерживаться в организме. Если уровень калия не сбалансирован, это может привести к гиперкалиемии или гипокалиемии.
Калий становится серым на воздухе. Для предотвращения окисления и защиты от влаги калий хранится в нефти.
Использование калия
- Хлорид калия необходим для роста растений. Используется в удобрениях.
- Калий улучшает удержание воды, урожайность, питательную ценность, вкус, цвет, текстуру и устойчивость пищевых культур к болезням.
- Хлорат калия и нитрат калия используются во взрывчатых веществах и фейерверках.
- Нитрат калия используется в качестве пищевого консерванта.
- Калий поддерживает кровяное давление и уровень кислотности в нашем организме.
- Хромат калия используется при дублении кожи и в производстве чернил, пороха, красителей, безопасных спичек и т. д.
- Калий необходим для нормального клеточного дыхания и электролитной функции, поскольку 95 % наших клеток состоят из калия.
- Гидроксид калия используется для изготовления моющих средств.
- Калий помогает перекачивать жидкости внутри сердца и нервов.
Рубидий
Рубидий — радиоактивный элемент. Оно происходит от латинского слова rubius, означающего насыщенный красный цвет.
Использование рубидия
- Рубидий 82 используется для перфузии миокарда.
- Рубидий используется в производстве атомных часов, электронных ламп и фотоэлементов.
- Рубидий используется в качестве рабочего тела в паровых турбинах.
- Он используется в качестве компонента двигателей космических аппаратов.
- Пары рубидия используются для лазерного охлаждения.
- Хлорид рубидия используется, чтобы побудить клетки поглощать ДНК.
- Он используется в термоэлектрических генераторах.
- Карбонат рубидия используется для изготовления оптических стекол.
- Из-за сверхтонкой структуры энергетических уровней рубидия он используется в атомных часах.
- Соединение, состоящее из рубидия, серебра и йода, обладает определенными электрическими характеристиками и используется для изготовления тонкопленочных батарей.
Цезий
Цезий — активный металл. Химически цезий является наиболее электроположительным элементом и соединяется с анионами, образуя соединения. Это высокотоксичный элемент. Гидроксид цезия — самое сильное из открытых оснований.
Он имеет много изотопов, из которых цезий-133 является стабильным изотопом и наиболее важным эталоном для измерения времени (цезиевые часы или атомные часы). Цезий находится в жидком состоянии при комнатной температуре или близкой к ней.
Использование цезия
- Цезий-134 используется в атомной энергетике.
- Используется в фотоэлементах из-за их быстрой эмиссии электронов.
- Цезий используется в качестве катализатора гидрирования некоторых органических соединений.
- Он используется в двигательных установках.
- Удаляет следы воздуха из вакуумных трубок.
- Цезий используется в фотогальванических элементах, телевизионных устройствах изображения и оборудовании ночного видения.
- В магнитометре используются пары цезия.
- Цезий-137 используется в брахитерапии для лечения рака. (Брахитерапия — метод лечения рака с использованием радиоактивных элементов)
- Раствор хлорида цезия используется в молекулярной биологии для ультрацентрифугирования в градиенте плотности, в первую очередь для выделения вирусных частиц, субклеточных органелл и фракций, а также нуклеиновых кислот из биологических образцов.
- Цезий используется в качестве стандарта в спектрофотометрии.
- Он используется в военных самолетах.
Франций
Франций имеет самую низкую электроотрицательность среди всех известных элементов. Это высокорадиоактивный металл и самый тяжелый из этих металлов. Франций получают путем бомбардировки тория протонами или радия нейтронами.
Этот элемент редок и мало используется. Он в основном используется для научных исследований в лаборатории. Он быстро распадается, так как имеет короткий период полураспада.
Щелочные металлы очень полезны для нас, но их нельзя использовать без консультации специалиста, так как во время реакций они становятся бурными, и с ними следует обращаться осторожно, поскольку они токсичны.
Часто задаваемые вопросы.
Как называются щелочные металлы?
Группа 1A (или IA) периодической таблицы — это щелочные металлы:водород (H), литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). . Это (кроме водорода) мягкие, блестящие, легкоплавкие, высокореактивные металлы, тускнеющие на воздухе.
Каковы 5 характеристик щелочных металлов?
Характеристики щелочных металлов:
- Находится в столбце 1A периодической таблицы.
- Имеют один электрон во внешнем слое электронов.
- Легко ионизируется.
- Серебристый, мягкий и не плотный.
- Низкая температура плавления.
- Невероятно реактивный.
Какие 3 факта о щелочных металлах?
- Щелочные металлы очень реакционноспособны.
- Они реагируют с водой. Иногда он может взорваться при контакте с воздухом и водой.
- Они податливы и хорошо проводят тепло и электричество.
Как используются щелочные металлы?
Промышленное применение включает термостойкое стекло и керамику, смазочные материалы на литиевой основе, флюсовые добавки для производства чугуна, стали и алюминия. Мобильные устройства и электромобили зависят от литий-ионных аккумуляторов.
Является ли алюминий щелочным металлом?
Цезий, пятый щелочной металл, является наиболее реакционноспособным из всех металлов. Все щелочные металлы реагируют с водой, причем более тяжелые щелочные металлы реагируют более энергично, чем более легкие.
Где находятся щелочные металлы?
Щелочные металлы:факты об элементах первого столбца периодической таблицы. Вокруг вас сейчас повсюду щелочные металлы. Натрий содержится в поваренной соли, литий в аккумуляторе телефона и калий в бананах. Щелочные металлы составляют шесть различных элементов, находящихся в первом столбце периодической таблицы.
Где в природе встречаются щелочные металлы?
Щелочные металлы относятся к первой группе периодической таблицы. Они никогда не встречаются в природе в разобранном виде, потому что они нестабильны и быстро реагируют на другие элементы. Они хорошо связываются со всеми элементами, кроме благородных газов. На воздухе они быстро чернеют.
Назовите 2 наиболее реакционноспособных щелочных металла?
Реакционная способность щелочных металлов увеличивается сверху вниз в группе, поэтому литий (Li) является наименее реакционноспособным щелочным металлом, а франций (Fr) является наиболее реакционноспособным. Поскольку щелочные металлы очень активны, они встречаются в природе только в сочетании с другими элементами.
Из чего делают щелочь?
Производство технической щелочи обычно относится к производству кальцинированной соды (Na2CO3; карбонат натрия) и едкого натра (NaOH; гидроксид натрия). Другие промышленные щелочи включают гидроксид калия, поташ и щелочь. Производство широкого спектра потребительских товаров зависит от использования щелочи на определенном этапе.
Почему щелочные металлы очень активны?
Щелочные металлы чрезвычайно реакционноспособны, потому что у них есть один электрон на самой внешней оболочке. Наличие одного валентного электрона делает щелочной металл очень реакционноспособным. Они теряют электрон, чтобы получить конфигурацию благородного газа.
В каком блоке находятся щелочные металлы?
S-блок в периодической таблице элементов занимает щелочные металлы и щелочноземельные металлы, также известные как группы 1 и 2. Гелий также входит в s-блок. Главное квантовое число «n» заполняет s-орбиталь. Максимум два электрона могут занимать s-орбиталь.
Почему щелочные металлы встречаются в природе?
Щелочные металлы имеют низкие значения энтальпии ионизации. Следовательно, они легко теряют свои валентные электроны и обладают высокой реакционной способностью. Следовательно, в природе они не встречаются в элементарном состоянии. В связанном состоянии они присутствуют в виде галогенидов, оксидов, силикатов, боратов и нитратов.
Почему щелочные металлы взрываются в воде?
Щелочные металлы реагируют с водой с выделением тепла, газообразного водорода и соответствующего гидроксида металла. Тепло, выделяющееся в результате этой реакции, может воспламенить водород или сам металл, что приведет к пожару или взрыву.
Почему в земле нет щелочных металлов?
Щелочные металлы имеют низкие значения энтальпии ионизации. Следовательно, они легко теряют свои валентные электроны и обладают высокой реакционной способностью. Следовательно, в природе они не встречаются в элементарном состоянии.
Почему щелочные металлы хранятся в масле?
Элементы 1 группы называются щелочными металлами. Они расположены в вертикальной колонке в левой части таблицы Менделеева. Все элементы группы 1 очень реактивны. Они должны храниться под маслом, чтобы защитить их от воздуха и воды.
Металл
- Какие металлы самые сильные?
- Что такое щелочные металлы в периодической таблице?
- Что такое неметаллы в периодической таблице?
- Где находятся металлоиды в периодической таблице?
- Что такое цветные металлы? - Полное руководство
- Каковы основные свойства графита?
- Каковы последствия текущего дефицита никеля?
- Каковы уникальные преимущества легких металлов?
- Какие металлы лучше всего подходят для обработки? Вот 5 вариантов
- Что такое 7 типов технологий?