Grupp 1: alkalimetallerna
ordet ”alkali” härrör från ett arabiskt ord som betyder ”aska”. Många natrium-och kaliumföreningar isolerades från träaska (Na2CO3 och K2CO3 kallas fortfarande ibland ”soda” och ”potash”). I alkaligruppen, när vi går ner i gruppen har vi element litium (Li), natrium (Na), kalium (K), Rubidium (Rb), Cesium (Cs) och Francium (Fr). Flera fysikaliska egenskaper hos dessa element jämförs i tabell \(\PageIndex{1}\). Dessa element har alla bara en elektron i sina yttersta skal. Alla element visar metalliska egenskaper och har Valens +1, Varför de ger upp elektron lätt.
| 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 |
när vi flyttar ner gruppen (från Li till Fr) observeras följande trender (tabell \(\PageIndex{1}\)):
- alla har en enda elektron i en s-Valens orbital
- smältpunkten minskar
- densiteten ökar
- atomradien ökar
- joniseringsenergin minskar (första joniseringsenergin)
alkalimetallerna har de lägsta \(I_1\) värdena för elementen
detta representerar den relativa lätthet med vilken den ensamma elektronen i den yttre ’s’ orbitalen kan avlägsnas.
alkalimetallerna är mycket reaktiva och förlorar lätt 1 elektron för att bilda en jon med en 1 + laddning:
\
på grund av denna reaktivitet finns alkalimetallerna i naturen endast som föreningar. Alkalimetallerna kombineras direkt med de flesta icke-metaller:
- reagera med väte för att bilda fasta hydrider
\
(Obs: väte är närvarande i metallhydriden som hydrid H-Jon)
- reagera med svavel för att bilda fasta sulfider
\
reagera med klor för att bilda fasta klorider
\
alkalimetaller reagerar med vatten för att producera vätgas och alkalimetallhydroxider; detta är en mycket exoterm reaktion (figur \(\PageIndex{1}\)).
\
reaktionen mellan alkalimetaller och syre är mer komplex:
- en vanlig reaktion är att bilda metalloxider som innehåller O2-Jonen
\
andra alkalimetaller kan bilda metallperoxider (innehåller O22-Jon)
\
K, Rb och Cs kan också bilda superoxider (O2-Jon)
\
färger via Absorption
färgen på en kemikalie produceras när en valenselektron i en atom exciteras från en energinivå till en annan genom synlig strålning. I detta fall absorberas den speciella ljusfrekvensen som exciterar elektronen. Således är det återstående ljuset som du ser vitt ljus utan en eller flera våglängder (så att det verkar färgat). Alkalimetaller, som har förlorat sina yttersta elektroner, har inga elektroner som kan exciteras av synlig strålning. Alkalimetallsalter och deras vattenhaltiga lösning är färglösa såvida de inte innehåller en färgad anjon.
färger via Emission
när alkalimetaller placeras i en låga reduceras jonerna (få en elektron) i flammans nedre del. Elektronen är upphetsad (hoppar till en högre orbital) av flammens höga temperatur. När den upphetsade elektronen faller tillbaka till en lägre orbital släpps en foton. Övergången av valenselektronen av natrium från 3p ner till 3s subshell resulterar i frisättning av en foton med en våglängd av 589 nm (gul)
Flame färger:
- litium: rödröd
- natrium: gul
- kalium: lila