groep 1: de alkalimetalen
het woord “alkali “is afgeleid van een Arabisch woord dat”as” betekent. Veel natrium – en kaliumverbindingen werden geïsoleerd uit houtas (Na2CO3 en K2CO3 worden nog af en toe aangeduid als “natriumcarbonaat” en “potas”). In de alkali groep, als we naar beneden de groep hebben we elementen Lithium( Li), natrium (Na), kalium (K), Rubidium (Rb), Cesium (Cs) en Francium (Fr). Verschillende fysische eigenschappen van deze elementen worden vergeleken in Tabel \(\Paginindex{1}\). Deze elementen hebben allemaal maar één elektron in hun buitenste schil. Alle elementen vertonen metaaleigenschappen en hebben valentie +1, vandaar dat ze elektron gemakkelijk opgeven.
| 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 |
Als we naar beneden de groep (van Li Fr), zijn de volgende trends zijn waargenomen (Tabel \(\Pagina{1}\)):
- hebben Allemaal een enkel elektron in een ‘s’ valence orbital
- Het smeltpunt verlaagt
- De dichtheid toeneemt
- De atomic straal toeneemt
- De ionisatie-energie afneemt (eerste ionisatie-energie)
De alkali-metalen hebben de laagste \(I_1\) de waarden van de elementen
in Deze vertegenwoordigt het relatieve gemak waarmee de eenzame elektron in de buitenste ‘s’ orbital kan worden verwijderd.
de alkalimetalen zijn zeer reactief, verliezen gemakkelijk 1 elektron om een ion te vormen met een 1 + lading:
\
wegens deze reactiviteit, worden de alkalimetalen in de natuur slechts als samenstellingen gevonden. De alkalimetalen combineren rechtstreeks met de meeste nonmetals:
- Reageren met waterstof te vormen solide hydriden
\
(Opmerking: waterstof aanwezig is in de metaal hydride als de hydride H – ion)
- Reageren met zwavel formulier solide sulfiden
\
Reageren met chloor formulier solide chloriden
\
alkalimetalen reageren met water tot waterstof gas-en alkali-metaal-hydroxiden; dit is een zeer exotherme reactie (figuur \(\Paginindex{1}\)).
\
de reactie tussen alkalimetalen en zuurstof is complexer:
- Een veel voorkomende reactie is de vorming van oxiden bevatten de O2 – ion
\
Andere alkali metalen kunnen vormen metaal peroxiden (bevat O22 – ion)
\
K, Rb en Cs kan ook vorm superoxides (O2 – ion)
\
Kleuren via Absorptie
De kleur van een chemische stof is geproduceerd als een valentie-elektronen in een atoom is enthousiast van het ene energieniveau naar het andere, door de zichtbare straling. In dit geval wordt de specifieke lichtfrequentie die het elektron opwekt geabsorbeerd. Dus, het resterende licht dat je ziet is wit licht verstoken van een of meer golflengten (dus verschijnen gekleurd). Alkalimetalen, die hun buitenste elektronen hebben verloren, hebben geen elektronen die door zichtbare straling kunnen worden opgewekt. Alkalimetaalzouten en hun waterige oplossing zijn kleurloos, tenzij ze een gekleurd anion bevatten.
Kleuren via emissie
wanneer alkalimetalen in een vlam worden geplaatst, worden de ionen gereduceerd (krijgen een elektron) in het onderste deel van de vlam. Het elektron wordt opgewekt (springt naar een hogere orbitaal) door de hoge temperatuur van de vlam. Wanneer het opgewekte elektron terugvalt naar een lagere orbitaal komt er een foton vrij. De overgang van het valentie-elektron van natrium van de 3P naar de 3S-subschelp resulteert in het vrijkomen van een foton met een golflengte van 589 nm (geel)
kleuren van vlammen:
- Lithium: karmozijnrood
- natrium: geel
- kalium: lila