Kim loại kiềm là gì? Các kim loại kiềm? Tác dụng với nước?

Kim loại kiềm là một hợp chất quan trọng trong chương trình Hóa cấp 3 và Open nhiều trong những đề thi. Vậy kim loại kiềm là gì ? Có những đặc thù lý hóa và ứng dụng gì trong đời sống ? Trong bài viết dưới đây, sẽ trợ giúp những bạn khám phá rõ hơn về nhóm kim loại này và những hợp chất quan trọng tương quan khác của chúng.

1.Thế nào là kim loại kiềm? Vị trí và cấu hình?

Kim loại kiềm là tập hợp những kim loại thuộc nhóm IA trong bảng tuần hoàn hóa học, gồm có sáu nguyên tố hóa học đứng sau nguyên tố khí hiếm là liti ( Li ), natri ( Na ), kali ( K ), rubiđi ( Rb ), xesi ( Cs ), franxi ( Fr ) được gọi là những kim loại kiềm. Chúng thuộc nhóm IA, đứng ở đầu mỗi chu kì ( trừ chu kì I ).

Cấu hình electron: Kim loại kiềm là những nguyên tố s, lớp e ngoài cùng nguyên tử chỉ có 1e, ở phân lớp ns1 (n là số thứ tự chu kì).

So với những electron khác trong nguyên tử thì electron ở lớp ngoài cùng ở xa hạt nhân nguyên tử nhất, do đó dễ tách khỏi nguyên tử. Các cation M + của kim loại kiềm có thông số kỹ thuật electron của nguyên tử khí hiếm đứng trước.

Cấu hình electron nguyên tử:

Li : [ He ] 2 s1 ; Na : [ Ne ] 3 s1 ; K : [ Ar ] 4 s1 ; Rb : [ Kr ] 5 s1 ; Cs : [ Xe ] 6 s1

2. Tính chất vật lý :

Do những đặc thù thông số kỹ thuật như trên, nên chúng có những đặc thù vật lý để phân biệt như sau : – Màu sắc : Màu trắng bạc, ánh kim ; – Có năng lực dẫn điện tốt ; dẫn nhiệt tốt ; – Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, giảm dần từ Li đến Fr ;
– Khối lượng riêng nhỏ ; – Độ cứng tương đối thấp do những kim loại kiềm có mạng tinh thể lập phương tâm khối, cấu trúc rỗng, trong tinh thể những nguyên tử và ion link với nhau bằng link kim loại yếu nên rất dễ bị bẻ gãy ;

3. Tính chất hóa học :

Các nguyên tử kim loại kiềm đều có nguồn năng lượng ion hóa I1 thấp và thế điện cực chuẩn E0 có giá trị rất âm. Vì vậy kim loại kiềm có tính khử rất mạnh.

 M → M+ + e

Những đặc thù hóa học của chúng như sau :

3.1. Tác dụng với phi kim :

Hầu hết những kim loại kiềm hoàn toàn có thể khử được những phi kim. – Tác dụng với oxi → hỗn hợp oxit và peoxit ; Ví dụ : 4N a + O2 → 2N a2O
2N a + O2 → Na2O2 – Tác dụng với lưu huỳnh → muối sunfua ; Ví dụ : 2N a + S → 2N a2S – Tác dụng với halogen → muối halogenua ; Ví dụ : 2N a + Cl2 → 2N aCl

3.2. Tác dụng với nước :

– Kim loại kiềm khử được nước, giải phóng khí hiđro : Ví dụ : 2N a + 2H2 O → 2N aOH ( dd ) + H2 ↑ – Dạng phương trình tổng quát : 2M + 2H2 O → 2MOH ( dd ) + H2 ↑
– Do vậy, những kim loại kiềm hoàn toàn có thể được dữ gìn và bảo vệ bằng cách ngâm chìm trong dầu hỏa.

3.3. Tác dụng với axit :

– Các kim loại kiềm đều hoàn toàn có thể khử thuận tiện ion H + của dung dịch axit loãng ( HCl, H2SO4 ) thành khí H2 tạo phản ứng gây nổ mạnh. Ví dụ : 2L i + 2HC l → 2L iCl + H2 ↑ – Dạng phương trình tổng quát : 2M + 2H + → 2M + + H2 ↑

4.Điều

chế kim loại kiềm :

Trong tự nhiên, kiềm chỉ sống sót ở dạng hợp chất. Do vậy, chiêu thức thường dùng để điều chế kim loại kiềm là điện phân nóng chảy muối halogenua hoặc hiđroxit của kim loại kiềm trong điều kiện kèm theo thiếu không khí : Ví dụ : Điều chế Na bằng cách điện phân nóng chảy hỗn hợp NaCl với 25 % NaF và 12 % KCl ở nhiệt độ cao, cực dương than chì và cực âm làm bằng Fe. – 2N aCl → dpnc ” > dpnc → dpnc 2N a + Cl2 – Li được điều chế bằng cách điện phân hỗn hợp LiCl và KCl ;
– Rb và Cs được điều chế bằng cách dùng kim loại Ca khử những clorua ở nhiệt độ cao trong chân không.

Phương trình phản ứng minh họa:

2R bCl + Ca → 7000C ” > 7000C → 7000C CaCl2 + 2R b ; CaC2 + 2C sCl → 7000C ” > 7000C → 7000C 2C + CaCl2 + 2C s

5. Ứng dụng của Kim loại kiềm :

Trong trong thực tiễn, kim loại kiềm có nhiều ứng dụng quan trọng như : – Chế tạo kim loại tổng hợp có nhiệt độ nóng chảy thấp dùng trong thiết bị báo cháy, … – Các kim loại Ka và Na dùng làm chất trao đổi nhiệt trong một vài lò phản ứng hạt nhân. – Chế tạo tế bào quang điện bằng xesi
– Dùng để điều chế 1 số ít kim loại hiếm bằng chiêu thức nhiệt luyện. – Tổng hợp chất hữu cơ.

6. Một số hợp chất quan trọng của Kim loại kiềm :

6.1. Natri hiđroxit ( NaOH ) :

Tính chất vật lí:

– Chất rắn có màu trắng, năng lực hút ẩm mạnh, nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp 328 oC. – Tan trong nước và rượu, quy trình tan tỏa nhiều nhiệt.

Tính chất hóa học:

– Có tính bazơ mạnh ( hay còn gọi là kiềm hay chất ăn da ), – Làm đổi màu chất thông tư : quỳ tím hóa xanh, phenolphtalein hóa hồng .
– Phân li trọn vẹn trong nước : NaOHdd → Na + + OH ¯ * Với axit : H + + OH – → H2O * Với oxit axit : CO2 + NaOH → NaHCO3 NaOH + SiO2 → Na2SiO3 ( * )

Lưu ý:

– Phản ứng ( * ) là phản ứng ăn mòn thủy tinh vì vậy khi nấu chảy NaOH, người ta dùng những dụng cụ bằng sắt, niken hay bạc. – Khi công dụng với axit và oxit axit trung bình, yếu thì tùy theo tỉ lệ mol những chất tham gia mà muối thu được hoàn toàn có thể là muối axit, muối trung hòa :
OH ¯ + CO2 → HCO3 ¯ 2OH ¯ + CO2 → CO32 − + H2O * Với dung dịch muối : CuSO4 + 2N aOH → Cu ( OH ) 2 ↓ + Na2SO4

                                         xanh lam

Al2 ( SO4 ) 3 + 6N aOH → 2A l ( OH ) 3 ↓ + 3N a2SO4 keo trắng NaHSO4 + NaOH → Na2SO4 + H2O

 Chú ý :

– Dung dịch NaOH có năng lực hòa tan : Al, Al2O3, Al ( OH ) : NaOH + Al + H2O → NaAlO2 + 3/2 H2 2N aOH + Al2O3 → 2N aAlO ­ 2 + H2O NaOH + Al ( OH ) 3 → NaAlO2 + 2H2 O – Tương tự, NaOH hoàn toàn có thể công dụng với kim loại Be, Zn, Sb, Pb, Cr và oxit và hiđroxit tương ứng của chúng * Tác dụng với 1 số ít phi kim : Si + 2OH ¯ + H2O → SiO32 ¯ + 2H2
C + NaOHnóng chảy → 2N a + 2N a2CO3 + 3H2 ↑ 4P trắng + 3N aOH + 3H2 O → PH3 ↑ + 3N aH2PO2

Ứng dụng: Dùng để sản xuất xà phòng, giấy, tơ nhân tạo, tinh dầu thực vật và các sản phẩm chưng cất dầu mỏ, chế phẩm nhuộm và dược phẩm nhuộm, làm khô khí và là thuốc thử rất thông dụng trong phòng thí nghiệm. 

Điều chế:

– Trong phòng thí nghiệm, người ta cho kim loại kiềm tính năng với nước : Na + H2O → NaOH + ½ H2 – Trong công nghiệp, người ta dùng chiêu thức điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn với phản ứng sau : 2N aCl + H2O 2N aOH + H2 + Cl2

6. 2. Natri clorua (NaCl):

Trạng thái tự nhiên:

– NaCl là hợp chất rất thông dụng, có trong nước biển, nước của hồ nước mặn, khoáng vật halit gọi là muối mỏ. – Cô đặc nước biển bằng cách đun nóng, phơi nắng tự nhiên, hoàn toàn có thể kết tinh muối ăn.

Tính chất vật lí:

– Là hợp chất ion có dạng mạng lưới lập phương tâm diện, tinh thể NaCl không có màu và trọn vẹn trong suốt. – Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao, tonc = 800 oC, tos = 1454 oC. – Dễ tan trong nước và độ tan không đổi khác. – Độ tan của NaCl ở trong nước giảm xuống khi xuất hiện NaOH, HCl, MgCl2, CaCl2, … do vậy, người ta sục khí HCl vào dung dịch muối ăn bão hòa để điều chế NaCl tinh khiết .

Tính chất hóa học:

– Khác với những muối khác, NaCl không phản ứng với kim loại, axit, bazơ ở điều kiện kèm theo thường. Tuy nhiên, NaCl vẫn phản ứng với một muối : NaCl + AgNO3 NaNO3 + AgCl ↓ – Ở trạng thái rắn, NaCl phản ứng với H2SO4 đậm đặc ( phản ứng này tạo ra nhiều khí ô nhiễm, gây nguy khốn tới hệ sinh thái, ô nhiễm môi trường tự nhiên do vậy, thường ít được sử dụng. NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl 2N aCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HC l – Điện phân dung dịch NaCl : 2N aCl + 2H2 O 2N aOH + H2 + Cl2

Ứng dụng: Là nguyên liệu dùng để điều chế Na, Cl2, HCl, NaOH và hầu hết các hợp chất khác của natri. Ngoài ra, NaCl còn được dùng nhiều trong các ngành công nghiệp như thực phẩm (muối ăn…), nhuộm, thuộc da và luyện kim. 

6.3. Natri Hidrocacbonat và Natri Cacbonat :

Source: https://suanha.org
Category : Dụng Cụ