Chapter 8: Periodic Properties of the Elements

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8.6:

알칼리 금속

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Alkali Metals

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알칼리 금속은 1족 원소이며 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 프란슘을 포함합니다. 프란슘은 방사능이 있고 안정적인 동위원소가 없습니다. 모든 알칼리 금속은 특징적으로 무르며 높은 전기전도성 및 열전도성과 같은 금속의 성질을 가집니다.족에서 아래로 내려가면서 질량, 밀도 및 원자 반지름이 증가하는 반면 용융점과 이온화 에너지는 감소합니다. 이 원소들의 전자 배치는 원자가 껍질이 오직 하나의 전자만을 가지고 있다는 것을 암시합니다. 알칼리 금속은 모두 이온화 에너지가 낮으므로 전자를 쉽게 잃고 비활성 기체 구성을 가진 양이온으로 됩니다.이런 이유로 알칼리 금속은 뛰어난 환원제로 되며 리튬이 반응성이 가장 낮고 세슘이 가장 큽니다. 알칼리 금속은 할로겐 족과 같은 비금속과 격렬하게 반응하여 염을 형성합니다. 염소 기체와 나트륨 금속의 반응은 발열성이 매우 강하며 불꽃과 열을 방출합니다.반응의 세기는 족에서 아래로 가면서 증가하는데 알칼리 금속의 이온화 에너지가 감소하기 때문입니다. 알칼리 금속은 물과 격렬하게 반응하여 수소 기체를 생성하고 수산화칼륨과 같은 알칼리 금속 수산화물은 비누 제조에 자주 사용되는 염기입니다. 이온화 에너지가 더 낮은 무거운 알칼리 금속의 반응은 더욱 격렬해집니다.반응하는 동안 발생하는 열은 방출된 수소 기체를 점화시켜 화재나 폭발로 이어질 수도 있습니다. 알칼리 금속은 또한 수소와 반응하여 보통 강염기로 사용되는 알칼리 금속 수소화물을 생성할 수 있습니다. 이 반응에서 수소 원자는 전자를 얻고 수소화 이온으로 존재합니다.알칼리 금속은 높은 반응성으로 하여금 공기에 노출되면 쉽게 산화되기 때문에 미네랄 오일 속에 보관합니다. 알칼리 금속 염을 불길 속에 넣고 기체상태의 금속 원자로 환원시키면 독특한 색을 발산합니다. 열을 가하면 원자가 전자는 더 높은 에너지 준위로 들뜬 상태가 됩니다.들뜬 전자가 바닥 상태로 돌아갈 때 에너지가 가시 영역의 복사 형태로 방출됩니다. 각 원소의 방출 스펙트럼은 고유하며 원소를 질적으로 식별하는 데 사용됩니다.

8.6:

알칼리 금속

그룹 1 요소는 부드럽고 빛나는 금속 고형체입니다. 그들은 가단, 연성, 열과 전기의 좋은 도체입니다. 알칼리 금속의 융점은 금속의 경우 비정상적으로 낮으며 그룹 아래로 내려가는 감소입니다. 밀도는 칼륨(표 1)을 제외한 동일한 방향으로도 감소합니다.

표 1: 알칼리 금속의 특성

요소	전자 구성	원자 반경 (오후)	IE₁(kJ/몰)	융점(°C)	밀도 25°C(g/cm³⁾
리튬	[그분] 2s¹	152	520	181	0.53
Na	【네】 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

그룹을 아래로 이동하면 주 양자 번호 n은 각 요소에 대해 하나씩 증가합니다. 따라서, 외부 전자는 핵에서 더 멀리 얻고, 원자 반경은 리튬에서 세슘으로 증가한다.

이러한 요소의 전자 구성은 valence 쉘에 하나의 전자 (표 1)만 있음을 보여줍니다. 이 전자의 손실은 고귀한 가스 구성으로 양이온을 생성합니다. 따라서, 알칼리 금속은 이 전자를 포기하고 낮은 첫 번째 이온화 에너지를 가지고 좋은 경향을 가지고, 이는 그룹을 감소. 전자를 쉽게 잃을 수있는 능력은 매우 반응성이 뛰어나고 우수한 감소 제입니다.

알칼리 금속은 할로겐과 같은 비금속과 격렬하게 반응합니다. 염화 나트륨을 생산하는 나트륨과 염소의 반응은 외설적이다. 알칼리 금속은 또한 물과 격렬하게 반응하고 수소 가스와 알칼리 금속 수산화물이 생산됩니다. 반응 중에 생성된 열은 방출된 수소 가스에 불을 붙일 수 있으며 폭발로 이어질 수 있습니다. 이 두 반응 모두 낮은 이온화 에너지로 인해 더 무거운 알칼리 금속에 대해 더 외동적이됩니다.

산소와 반응하여 산화물을 형성하기 위해 공기에 노출되면 알칼리 금속의 금속 광택이 줄어듭니다. 리튬은 산화리튬을 제공하기 위해 산소와 반응하며, 나트륨과 같은 다른 알칼리 금속은 산화물과 과산화물을 형성합니다. 과산화수소 이온은 단일 산소 공유 결합을 가지고 있으며 강력한 수소 이온 수용자이며 알칼리 금속의 과산화물을 강력한 염기입니다. 칼륨, 루비듐 및 세슘과 같은 알칼리 금속도 초산화물을 생산합니다. 슈퍼 옥사이드는 O_2의존재를^{특징으로한다 –}. 수퍼옥사이드 칼륨은 560°C에서 분해되는 노란색 고체입니다.

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 섹션 6.5: 요소 속성의 주기적인 변형에서 적용됩니다.