Gruppe 1: Alkalimetallene
ordet «alkali» er avledet Fra et arabisk ord som betyr «aske». Mange natrium – og kaliumforbindelser ble isolert fra treaske (Na2CO3 OG K2CO3 blir fortsatt noen ganger referert til som «soda» og «potash»). I alkali-gruppen, når vi går ned i gruppen, har vi elementer Litium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb), Cesium (Cs) og Francium (Fr). Flere fysiske egenskaper av disse elementene sammenlignes I Tabell \(\PageIndex{1}\). Disse elementene har alle bare en elektron i deres ytre skall. Alle elementene viser metalliske egenskaper og har valens + 1, derfor gir de opp elektron lett.
| 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 |
| Rubidium | \(5s^1\) | 39 | 1.53 | 2.47 | 403 |
| Cesium | \(6s^1\) | 28 | 1.88 | 2.65 | 376 |
Når vi beveger oss ned i gruppen (Fra Li Til Fr), observeres følgende trender (Tabell \(\PageIndex{1}\)):
- alle har et enkelt elektron i en’ s ‘ valens orbital
- smeltepunktet minker
- tettheten øker
- atomradien øker
- ioniseringsenergien minker (første ioniseringsenergi)
alkalimetallene har de laveste \(I_1\) verdiene av elementene
dette representerer den relative enkelheten som den ensomme elektronen i den ytre ‘s’ orbitalen kan fjernes med.
alkalimetallene er svært reaktive, og mister lett 1 elektron for å danne et ion med en 1 + ladning:
\
på grunn av denne reaktiviteten finnes alkalimetallene bare i naturen som forbindelser. Alkalimetallene kombineres direkte med de fleste ikke-metaller:
- Reagerer med hydrogen for å danne faste hydrider
\
(Merk: hydrogen er tilstede i metallhydrid som hydrid H-ion)
- Reagerer med svovel for å danne faste sulfider
\
Reagere med klor for å danne faste klorider
\
Alkalimetaller reagerer med vann for å produsere hydrogengass og alkalimetallhydroksider; dette er en veldig eksoterm reaksjon (Figur \(\PageIndex{1}\)).
\
reaksjonen mellom alkalimetaller og oksygen er mer kompleks:
- en vanlig reaksjon er å danne metalloksider som inneholder O2-ion
\
andre alkalimetaller kan danne metallperoksider (inneholder O22-ion)
\
K, Rb og Cs kan også danne superoksider (O2-ion)
\
Farger Via Absorpsjon
fargen på et kjemikalie produseres når et valenselektron i et atom er begeistret fra ett energinivå til et annet ved synlig stråling. I dette tilfellet absorberes den spesielle frekvensen av lys som spenner elektronen. Dermed er det gjenværende lyset som du ser, hvitt lys uten en eller flere bølgelengder (dermed vises farget). Alkalimetaller, som har mistet sine ytre elektroner, har ingen elektroner som kan bli begeistret av synlig stråling. Alkalimetallsalter og deres vandige løsning er fargeløse med mindre de inneholder en farget anion.
Farger Via Utslipp
når alkalimetaller plasseres i en flamme, reduseres ionene (får et elektron) i den nedre delen av flammen. Elektronen er begeistret (hopper til en høyere orbital) ved flammens høye temperatur. Når den eksiterte elektronen faller tilbake til en lavere orbital, frigjøres en foton. Overgangen av valenselektronen av natrium fra 3p ned til 3s-underskallet resulterer i frigjøring av en foton med en bølgelengde på 589 nm (gul)
Flamme farger:
- Litium: crimson rød
- Natrium: gul
- Kalium: lilla