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8.6:

碱金属

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Chemistry
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Alkali Metals

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硷金属是第1组元素,包括锂,钠,钾,rub,铯和。具有放射性,并且没有稳定的同位素。所有硷金属都异常柔软,并具有金属特性,例如高电导率和 导热率。向下移动时,质量,密度和原子半径增加,而熔点和电离能降低。这些元素的电子构型意味着化 合价壳仅具有一个电子。它们的低电离能表明硷金 属容易失去电子,成为具有稀有气体构型的阳离子。这也解释了为什么硷金属是优异的还原剂,而锂的反应性最低,而铯的反应性最高 硷金属与非金属 例如卤素)剧烈反应形成盐。钠金属与氯气的反应会放热,并释放出火花和热量。随着硷金属的电 离能的降低,反应的强度逐渐降低。硷金属与水剧烈反应,生成氢气和硷金属氢氧化物 如氢氧化钾)溶液,该溶液通常用于制皂。对于重金属,由于其较低的电离能,反应变得更加剧烈。反应过程中产生的热量 甚至可能点燃释放的氢气,从而引起火灾或爆炸。硷金属还可以与氢反应形成硷金属氢化物,通常用作强硷。在该反应中,氢原子获得电子并以氢离子形式存在。由于它们的高反应活性,硷金属在暴露于空气后容易氧化,因此被储存在矿物油中。将硷金属盐放到火焰中并还原 成气态金属原子时,它们会散发出特征性的颜色。热量将价电子激发 到更高的能级。当激发的电子返回基态时,能量以辐射的形式在可 见光区域发射。每个元素的发射光谱都是唯一的,并且用于定性地识别元素。

8.6:

碱金属

第1组元素是柔软而有光泽的金属固体。它们是可延展的,可延展的并且是良好的热和电导体。碱金属的熔点对于金属而言异常地低,并且会随着族群的降低而降低。除了钾(表1)外,密度也沿相同方向降低。

表1:碱金属的性质

元素 电子配置 原子半径 (pm) IE1 (kJ/mol) 熔点 (°C) 在25°C(g / cm 3 )时的密度
Li [He] 2s1 152 520 181 0.53
Na [Ne] 3s1 186 496 98 0.97
K [Ar] 4s1 227 420 64 0.86
Rb [Kr] 5s1 248 400 39 1.53
Cs [Xe] 6s1 265 380 29 1.93

向下移动一个基团,对于每个元素,主量子数n增加一个。因此,外电子离原子核越来越远,原子半径从锂增加到铯。

这些元素的电子构型表明,化合价壳只有一个电子(表1)。该电子的损失产生具有稀有气体构型的阳离子。因此,碱金属很容易释放出该电子并且具有较低的第一电离能,从而降低了该基团。它们失去电子的能力很容易使其具有高反应性和出色的还原剂。

碱金属与卤素等非金属剧烈反应。钠和氯生成氯化钠的反应是放热的。碱金属还与水剧烈反应,并且产生氢气和碱金属氢氧化物。反应过程中产生的热量会点燃释放出的氢气,导致爆炸。由于重金属离子的电离能较低,这两个反应都使它们放热。

由于它们与氧气反应形成氧化物,暴露在空气中会减少碱金属的金属光泽。 锂与氧反应生成氧化锂,而其他碱金属(如钠)则形成氧化物和过氧化物。 过氧化物离子具有单个氧-氧共价键,并且是强大的氢离子受体,使碱金属的过氧化物成为强碱。 碱金属(例如钾,铷和铯)也会产生超氧化物。 超氧化物的特征在于存在O 2 − 。 过氧化钾是一种黄色固体,在560℃时会分解。

本文改编自 Openstax,化学 2e,第6.5节:元素属性的周期性变化。