Grupa 1: Metale alkaliczne
słowo ” alkalia „pochodzi od arabskiego słowa oznaczającego”popiół”. Wiele związków sodu i potasu zostało wyizolowanych z popiołów drzewnych(Na2CO3 i K2CO3 są nadal sporadycznie określane jako „soda kalcynowana” i „potaż”). W grupie alkalicznej, idąc w dół grupy mamy pierwiastki lit (Li), sód (Na), potas (K), rubid (Rb), CEZ (Cs) i Francium (Fr). Kilka właściwości fizycznych tych elementów jest porównywanych w tabeli \(\PageIndex{1}\). Pierwiastki te mają tylko jeden elektron w swoich zewnętrznych skorupach. Wszystkie pierwiastki wykazują właściwości metaliczne i mają wartość + 1, stąd łatwo oddają elektron.
| 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 |
| cezu | \(6s^1\) | 28 | 1.88 | 2.65 | 376 |
w miarę przesuwania się w dół grupy (z Li do Fr) obserwuje się następujące trendy (Table \(\PageIndex{1}\)):
- wszystkie mają pojedynczy elektron w orbitalu walencyjnym „s”
- temperatura topnienia maleje
- gęstość wzrasta
- promień atomowy wzrasta
- energia jonizacji maleje (pierwsza energia jonizacji)
metale alkaliczne mają najniższe wartości \(I_1\) pierwiastków
oznacza to względną łatwość, z jaką samotny elektron w zewnętrznym orbitalu ” s ” może zostać usunięty.
metale alkaliczne są bardzo reaktywne, łatwo tracą 1 elektron, tworząc Jon z ładunkiem 1+ :
\
ze względu na tę reaktywność metale alkaliczne występują w przyrodzie tylko jako związki. Metale alkaliczne łączą się bezpośrednio z większością niemetali:
- reagują z wodorem tworząc stałe wodorki
\
(Uwaga: Wodór występuje w wodorku metalu jako wodorkowy jon H)
- reagują z siarką tworząc stałe siarczki
\
reagują z chlorem tworząc stałe chlorki
\
metale alkaliczne reagują z wodą, tworząc Gaz wodorowy i wodorotlenki metali alkalicznych; jest to bardzo egzotermiczna reakcja (rysunek \(\PageIndex{1}\)).
\
reakcja między metalami alkalicznymi a tlenem jest bardziej złożona:
- wspólną reakcją jest wytworzenie tlenków metali, które zawierają jon O2
\
inne metale alkaliczne mogą tworzyć nadtlenki metali (zawierają jon O22)
\
K, RB i Cs mogą również tworzyć superoxides (O2-ion)
\
Kolory poprzez absorpcję
kolor chemiczny jest wytwarzany, gdy elektron walencyjny w atomie jest wzbudzony z jednego poziomu energii do drugiego przez promieniowanie widzialne. W tym przypadku, szczególna częstotliwość światła, które wzbudza elektron jest absorbowana. Tak więc pozostałe światło, które widzisz, to białe światło pozbawione jednej lub więcej długości fal (pojawiające się w ten sposób w Kolorze). Metale alkaliczne, które utraciły swoje najbardziej zewnętrzne elektrony, nie mają elektronów, które mogą być wzbudzone przez promieniowanie widzialne. Sole metali alkalicznych i ich wodny roztwór są bezbarwne, chyba że zawierają barwny anion.
Kolory poprzez emisję
gdy metale alkaliczne są umieszczone w płomieniu, jony są redukowane (zyskują elektron) w dolnej części płomienia. Elektron jest wzbudzany (przeskakuje na wyższy orbital) przez wysoką temperaturę płomienia. Gdy wzbudzony elektron opada z powrotem na niższy orbital, uwalniany jest Foton. Przejście elektronu walencyjnego sodu z 3P w dół do podpowłoki 3S powoduje uwolnienie fotonu o długości fali 589 nm (żółty)
Kolory płomienia:
- lit: karmazynowy czerwony
- sód: żółty
- potas: liliowy