KIM LOẠI KIỀM

Gửi bởi: Cẩm Vân Nguyễn Thị vào ngày 2019-04-11 02:39:22 || Kiểu file: DOCX

Nội dung tài liệu Tải xuống

Các tài liệu liên quan

Loading...

Thông tin tài liệu

KIM LOẠI KIỀM VÀ HỢP CHẤT CỦA KIM LOẠI KIỀM
A. LÝ THUYẾT
PHẦN 1 : KIM LOẠI KIỀM
I. Vị trí và cấu tạo nguyên tử
1. Vị trí của kim loại kiềm trong bảng tuần hoàn
Sáu nguyên tố hoá học đứng sau các nguyên tố khí hiếm là liti (Li), natri (Na), kali (K), rubiđi
(Rb), xesi (Cs), franxi (Fr) được gọi là các kim loại kiềm. Các kim loại kiềm thuộc nhóm IA,
đứng ở đầu mỗi chu kì (trừ chu kì 1).
2. Cấu tạo và tính chất của nguyên tử kim loại kiềm
Cấu hình electron : Kim loại kiềm là những nguyên tố s. Lớp electron ngoài cùng của nguyên
tử chỉ có 1e, ở phân lớp ns1 (n là số thứ tự của chu kì). So với những electron khác trong nguyên
tử thì electron ns1 ở xa hạt nhân nguyên tử nhất, do đó dễ tách khỏi nguyên tử.
Năng lượng ion hoá : Các nguyên tử kim loại kiềm có năng lượng ion hoá I 1 nhỏ nhất so với
các kim loại khác. Ví dụ :
Kim loại :
Na
Mg
Al
Fe
Zn
I1 (kJ/mol):
497
738
578
759
906
Do vậy, các kim loại kiềm có tính khử rất mạnh :
M ® M+ + e
Trong nhóm kim loại kiềm, năng lượng ion hoá I1 giảm dần từ Li đến Cs.
Số oxi hoá : Trong các hợp chất, nguyên tố kim loại kiềm chỉ có số oxi hoá +1.
Thế điện cực chuẩn : Các cặp oxi hoá - khử M+/M của kim loại kiềm đều có thế điện cực
chuẩn có giá trị rất âm.
II. Tính chất vật lí
Bảng : Một số hằng số vật lí của kim loại kiềm
Nguyên tố
Nhiệt độ sôi (oC)
Nhiệt độ nóng chảy (oC)
Khối lượng riêng (g/cm3)
Độ cứng (kim cương có
độ cứng là 10)
Mạng tinh thể

Li
1330
180
0,53
0,6

Na
892
98
0,97
0,4

K
760
64
0,86
0,5

Rb
688
39
1,53
0,3

Lập phương tâm khối

Cs
690
29
1,90
0,2

III. Tính chất hóa học
Bảng : Một số đại lượng đặc trưng của kim loại kiềm
Nguyên tố
Cấu hình electron

Li

Bán kính nguyên tử (nm)
Năng lượng ion hoá I1
(kJ/mol)
Độ âm điện
Thế điện cực chuẩn

0,123
520

0,157
497

0,203
419

0,216
403

0,235
376

0,98
- 3,05

0,93
- 2,71

0,82
- 2,93

0,82
- 2,92

0,79
- 2,92

E oM +/M

[He]2s

Na
1

[Ne]3s

K
1

[Ar]4s

Rb
1

[Kr]5s

Cs
1

[Xe]6s1

(V)

Các nguyên tử kim loại kiềm đều có năng lượng ion hoá I 1 thấp và thế điện cực chuẩn E o
có giá trị rất âm. Vì vậy kim loại kiềm có tính khử rất mạnh.
1. Tác dụng với phi kim
Hầu hết các kim loại kiềm có thể khử được các phi kim. Ví dụ, kim loại Na cháy trong
môi trường khí oxi khô tạo ra natri peoxit Na2O2. Trong hợp chất peoxit, oxi có số oxi hoá -1 :
2Na + O2 ® Na2O2 (r)
Natri tác dụng với oxi trong không khí khô ở nhiệt độ phòng, tạo ra Na2O :
4Na + O2 ® 2Na2O (r)
2. Tác dụng với axit
E o2H+/H

2 = 0,00 V, thế điện cực chuẩn của
Do thế điện cực chuẩn của cặp oxi hoá - khử
cặp oxi hoá - khử của kim loại kiềm có giá trị từ –3,05 V đến –2,94 V, nên các kim lo ại ki ềm
đều có thể khử dễ dàng ion H+ của dung dịch axit (HCl, H2SO4 loãng) thành khí H2 (phản ứng
gây nổ nguy hiểm) :
2M + 2H+ ® 2M+ + H2
3. Tác dụng với nước

Eo
Vì thế điện cực chuẩn M +/M của kim loại kiềm nhỏ hơn nhiều so với thế điện cực chuẩn
Eo
của nước ( H2O/ H2 = -0,41 V) nên kim loại kiềm khử được nước dễ dàng, giải phóng khí hiđro :
2M + H2O ® 2MOH + H2
Do vậy, các kim loại kiềm được bảo quản bằng cách ngâm chìm trong dầu hoả.
IV. Ứng dụng và điều chế
1. Ứng dụng của kim loại kiềm
Kim loại kiềm có nhiều ứng dụng quan trọng :
Chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp dùng trong thiết bị báo cháy,...
Các kim loại K, Na dùng làm chất trao đổi nhiệt trong một vài loại lò phản ứng hạt
nhân.

luyện.

Kim loại xesi dùng chế tạo tế bào quang điện.
Kim loại kiềm được dùng để điều chế một số kim loại hiếm bằng phương pháp nhiệt

Kim loại kiềm được dùng làm chất xúc tác trong nhiều phản ứng hữu cơ.
2. Điều chế kim loại kiềm
Kim loại kiềm dễ bị oxi hoá thành ion dương, do vậy trong t ự nhiên kim lo ại ki ềm ch ỉ
tồn tại ở dạng hợp chất.
Điều chế kim loại kiềm bằng cách khử ion của chúng :
M+ + e ® M
Tuy nhiên, không có chất nào khử được ion kim loại kiềm.
Phương pháp duy nhất điều chế kim loại kiềm là điện phân nóng ch ảy h ợp chất
halogenua của kim loại kiềm.
Ví dụ, điện phân muối NaCl nóng chảy.
Để hạ nhiệt độ nóng chảy của NaCl ở 800 oC xuống nhiệt độ thấp hơn, người ta dùng
hỗn hợp gồm 2 phần NaCl và 3 phần CaCl 2 theo khối lượng. Hỗn hợp này có nhiệt độ nóng
chảy dưới 600oC. Cực dương (anot) bằng than chì (graphit), cực âm (catot) bằng thép. Giữa
hai cực có vách ngăn bằng thép.
Các phản ứng xảy ra ở các điện cực :
Ở catot (cực âm) xảy ra sự khử ion Na+ thành kim loại Na :
Na+ + e ® Na
Ở anot (cực dương) xảy ra sự oxi hoá ion Cl– thành Cl2 :
2Cl– ® Cl2 + 2e
®
pnc

®
Phương trình điện phân : 2NaCl ¾¾¾

2Na + Cl2