Grupa 1: metale alcaline
cuvântul „alcalin” este derivat dintr-un cuvânt arab care înseamnă „cenușă”. Mulți compuși de sodiu și potasiu au fost izolați din cenușa de lemn (Na2CO3 și K2CO3 sunt încă denumiți ocazional „cenușă de sodă” și „potasiu”). În grupul alcalin, pe măsură ce coborâm grupul, avem elemente litiu (Li), sodiu (Na), potasiu (K), rubidiu (Rb), cesiu (Cs) și franciu (Fr). Mai multe proprietăți fizice ale acestor elemente sunt comparate în tabelul \(\PageIndex{1}\). Aceste elemente au un singur electron în cochiliile lor exterioare. Toate elementele prezintă proprietăți metalice și au valență + 1, prin urmare renunță ușor la electroni.
| Element | Electronic Configuration | Melting Point (°C) | Density (g/cm3) | Atomic Radius | Ionization Energy (kJ/mol) |
|---|---|---|---|---|---|
| Lithium | \(2s^1\) | 181 | 0.53 | 1.52 | 520 |
| Sodium | \(3s^1\) | 98 | 0.97 | 1.86 | 496 |
| Potassium | \(4s^1\) | 63 | 0.86 | 2.27 | 419 |
| rubidiu | \(5s^1\) | 39 | 1.53 | 2.47 | 403 |
| cesiu | \(6s^1\) | 28 | 1.88 | 2.65 | 376 |
pe măsură ce coborâm grupul (de la Li la Fr), se observă următoarele tendințe (tabelul \(\PageIndex{1}\)):
- toți au un singur electron într-un orbital de valență’ s ‘
- punctul de topire scade
- densitatea crește
- raza atomică crește
- energia de ionizare scade (prima energie de ionizare)
metalele alcaline au cele mai mici valori \(I_1\) ale elementelor
aceasta reprezintă ușurința relativă cu care electronul singuratic din orbitalul exterior poate fi îndepărtat.
metalele alcaline sunt foarte reactive, pierzând ușor 1 electron pentru a forma un ion cu o sarcină de 1+ :
\
datorită acestei reactivități, metalele alcaline se găsesc în natură numai ca compuși. Metalele alcaline se combină direct cu majoritatea nemetalelor:
- reacționează cu hidrogenul pentru a forma hidruri solide
\
(notă: hidrogenul este prezent în hidrura metalică ca hidrură h-ion)
- reacționează cu sulf pentru a forma sulfuri solide
\
reacționează cu clorul pentru a forma cloruri solide
\
metalele alcaline reacționează cu apa pentru a produce hidrogen gazos și hidroxizi de metale alcaline; aceasta este o reacție foarte exotermă (figura \(\PageIndex{1}\)).
\
reacția dintre metalele alcaline și oxigen este mai complexă:
- o reacție comună este de a forma oxizi metalici care conțin O2-ion
\
alte metale alcaline pot forma peroxizi metalici (conține O22-ion)
\
K, Rb și Cs pot forma, de asemenea, superoxizi (O2-ion)
\
culori prin absorbție
culoarea unei substanțe chimice este produsă atunci când un electron de valență dintr-un atom este excitat de la un nivel de energie la altul prin radiații vizibile. În acest caz, frecvența particulară a luminii care excită electronul este absorbită. Astfel, lumina rămasă pe care o vedeți este lumină albă lipsită de una sau mai multe lungimi de undă (apărând astfel colorate). Metalele alcaline, după ce și-au pierdut electronii exteriori, nu au electroni care să poată fi excitați de radiațiile vizibile. Sărurile metalelor alcaline și soluția lor apoasă sunt incolore, cu excepția cazului în care conțin un anion colorat.
culori prin emisie
când metalele alcaline sunt plasate într-o flacără, ionii sunt reduși (câștigă un electron) în partea inferioară a flăcării. Electronul este excitat (sare la un orbital mai mare) de temperatura ridicată a flăcării. Când electronul excitat cade înapoi la un orbital inferior, un foton este eliberat. Tranziția electronului de valență al sodiului de la 3P până la sub-coaja 3s are ca rezultat eliberarea unui foton cu o lungime de undă de 589 nm (galben)
culori de flacără:
- litiu: roșu purpuriu
- sodiu: galben
- potasiu: liliac