Chuyên kim loại kiềm,kiềm thổ và nhôm

KIM LOẠI KIỀM
I - Vị trí và cấu tạo:
1.Vị trí của kim lọai kiềm trong bảng tuần hoàn.
Các kim lọai kiềm thuộc nhóm IA , đứng đầu mỗi chu kì (trừ chu kì I) , gồm 6 nguyên tố hóa học đứng sau các nguyên tố khí hiếm là: liti(Li), kali(K), natri(Na), rubiđi(Rb), xesi(Cs), franxi(Fr). Franxi là nguyên tố phóng xạ tự nhiên. Sở dĩ được gọi là kim lọai kiềm vì hiđroxit của chúng là chất kiềm mạnh.
2.Cấu tạo và tính chất của kim lọai kiềm.
Cấu hình electron :
Kim lọai kiềm là những nguyên tố s, lớp electron ngoài cùng của nguyên tử chỉ có 1 e, ở phân lớp ns1, các nguyên tử kim lọai kiềm rất dễ mất 1 e hóa trị biến thành ion dương M+, nghĩa là chúng là những kim lọai rất họat động.
Các cation M+ của kim lọai kiềm có cấu hình e của nguyên tử khí hiếm đứng trước.
Thí dụ: Na → Na+ + e
[Ne]3s1 [Ne]
Do đó, các kim lọai kiềm có tính khử rất mạnh.
Số oxi hóa: Các kim lọai kiềm tạo nên chủ yếu các hợp chất ion, trong đó số oxi hóa duy nhất là +1.
II - Tính chất vật lí
1. Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi
Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của kim lọai kiềm thấp hơn nhiều so với các kim lọai khác, giảm dần từ Li đến Cs do liên kết kim lọai trong mạng tinh thể kim lọai kiềm kém bền vững, yếu dần khi kích thước nguyên tử tăng lên.
2. Khối lượng riêng
Khối lượng riêng của kim lọai kiềm cũng nhỏ hơn so với các kim lọai khác do nguyên tử của các kim lọai kiềm có bán kính lớn và do cấu tạo mạng tinh thể của chúng kém đặc khít.
3. Tính cứng
Các kim lọai kiềm đều mềm, có thể cắt chúng bằng dao do liên kết kim lọai trong mạng tinh thể yếu.
4. Độ dẫn điện
Các kim loại kiềm có độ dẫn điện cao nhưng kém hơn nhiều so với bạc do khối lượng riêg tương đối bé làm giảm số hạt mang điện tích.
5. Độ tan
Tất cả các kim lọai kiềm có thể hòa tan lẫn nhau và đều dễ tan trong thủy ngân tạo nên hỗn hống. Ngoài ra chúng còn tan đuơc trong amoniac lỏng và độ tan của chúng khá cao.
* LƯU Ý: Các kim loại tự do cũng như hợp chất dễ bay hơi của chúng khi được đưa vào ngọn lửa không màu làm ngọn lửa trở nên có màu đặc trưng:
•Li cho màu đỏ tía •Na màu vàng •K màu tím
•Rb màu tím hồng •Cs màu xanh lam.
III. Tính chất hóa học
Vì chỉ có 1 e hóa trị duy nhất nên hóa tính của nhóm kim lọai kiềm là đơn giản hơn hết so với bất cứ nhóm nguyên tố nào khác và kim loại kiềm có tính khử rất mạnh.
1. Tác dụng với phi kim
Ở t0 thường : tạo oxit có công thức M2O (Li, Na) hay tạo M2O2 (K, Rb, Cs, Fr).
Ở t0 cao : tạo M2O2 (Na) hay MO2 (K, Rb, Cs, Fr) ( trừ trường hợp Li tạo LiO).
Phản ứng mãnh liệt với halogen để tạo muối halogenua.
2M + X2 → 2MX
Phản ứng với hiđro tạo kim loại hiđrua.
2M + H2 → 2MH
Thí dụ: 2Na + O2 → Na2O2 ( r )
2Na + H2 → 2NaH
2. Tác dụng với nước và dung dịch axit ở điều kiện thường:
Do hoạt động hóa họa mạnh nên các kim loại kiềm phản ứng mãnh liệt với nước và các dung dịch axit.
Tổng quát: 2M + 2H+ → 2M+ + H2 ↑
2M + 2 H2O → 2MOH ( dd ) + H2 ↑
Thí dụ : 2K + 2H2O → 2KOH + H2↑
2Na + 2HCl → 2NaCl + H2↑
Do vậy các kim lọai kiềm được bảo quản bằng cách ngâm chìm trong dầu hỏa.
3. Tác dụng với cation kim loại
Với oxit kim loại.
Thí dụ : 2Na + CuO → Na2O + Cu
Với cation kim loại của muối tan trong nước thì kim loại kiềm tác dụng với nước trước mà không tuân theo quy luật bình thường là kim loại hoạt động mạnh đẩy kim loại hoạt động yếu ra khỏi muối của chúng.
Thí dụ: Khi cho Na tác dụng với dd muối CuSO4 .