Group 1: The Alkali Metals
La parola “alkali” deriva da una parola araba che significa “ceneri”. Molti composti di sodio e potassio sono stati isolati dalle ceneri di legno (Na2CO3 e K2CO3 sono ancora occasionalmente indicati come “carbonato di sodio” e “potassio”). Nel gruppo alcalino, mentre scendiamo nel gruppo abbiamo elementi Litio (Li), Sodio (Na), Potassio (K), Rubidio (Rb), Cesio (Cs) e Francio (Fr). Diverse proprietà fisiche di questi elementi sono confrontate nella tabella \(\PageIndex{1}\). Questi elementi hanno tutti un solo elettrone nei loro gusci più esterni. Tutti gli elementi mostrano proprietà metalliche e hanno valenza + 1, quindi rinunciano facilmente all’elettrone.
| 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 |
| Rubidio | \(5s^1\) | 39 | 1.53 | 2.47 | 403 |
| Cesio | \(6s^1\) | 28 | 1.88 | 2.65 | 376 |
Come ci si sposta in basso il gruppo (da Li a Fr), le seguenti tendenze sono osservati (Tabella \(\PageIndex{1}\)):
- Tutti sono un singolo elettrone in un ‘s’ stretching orbitale
- Il punto di fusione diminuisce
- La densità aumenta
- Il raggio atomico aumenta
- L’energia di ionizzazione diminuisce (energia di prima ionizzazione)
I metalli alcalini hanno il più basso \(I_1\) i valori degli elementi
Questo rappresenta la relativa facilità con cui il solitario elettrone esterno ‘s’ orbitale può essere rimosso.
I metalli alcalini sono molto reattivi, perdendo facilmente 1 elettrone per formare uno ion con una carica 1+ :
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A causa di questa reattività, i metalli alcalini si trovano in natura solo come composti. I metalli alcalini combinare direttamente con la maggior parte dei metalloidi:
- Reagire con l’idrogeno per formare un solido idruri
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(Nota: l’idrogeno è presente in metallo idruro come l’idruro H – ion)
- Reagisce con lo zolfo per formare un solido solfuri
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Reagisce con il cloro per formare un solido cloruri
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i metalli Alcalini reagiscono con l’acqua per produrre idrogeno e idrossidi dei metalli alcalini; questa è una reazione molto esotermica (Figura \ (\PageIndex{1}\)).
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La reazione tra metalli alcalini e ossigeno è più complessa:
- Una reazione comune è quello di formare ossidi di metallo che contengono O2 – ion
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Altri metalli alcalini possono formare metallo perossidi (contiene O22 – ion)
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K, Rb e Cs può anche superoxides (O2 – ion)
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Colori via di Assorbimento
Il colore di una sostanza chimica viene prodotta quando una valenza di elettroni in un atomo viene eccitato da un livello energetico a un altro radiazione visibile. In questo caso, la particolare frequenza della luce che eccita l’elettrone viene assorbita. Quindi, la luce rimanente che vedi è luce bianca priva di una o più lunghezze d’onda (quindi appare colorata). I metalli alcalini, avendo perso i loro elettroni più esterni, non hanno elettroni che possono essere eccitati dalla radiazione visibile. I sali di metalli alcalini e la loro soluzione acquosa sono incolori a meno che non contengano un anione colorato.
Colori tramite emissione
Quando i metalli alcalini sono collocati in una fiamma gli ioni sono ridotti (guadagno di un elettrone) nella parte inferiore della fiamma. L’elettrone è eccitato (salta ad un orbitale più alto) dall’alta temperatura della fiamma. Quando l’elettrone eccitato ricade su un orbitale inferiore, viene rilasciato un fotone. Il passaggio di elettroni di valenza di sodio da 3p giù per il 3s subshell risultati nel rilascio di un fotone con una lunghezza d’onda di 589 nm (giallo)
Fiamma colori:
- Litio: rosso cremisi
- Sodio: giallo
- Potassio: lilla