Kim loại kiềm

Kim loại kiềm là một số nguyên tố phản ứng mạnh nhất trong bảng tuần hoàn. Chúng dễ phản ứng đến mức chúng phản ứng với nước, không khí và các nguyên tố khác để tạo thành hợp chất. Trong các phản ứng này, kim loại kiềm thường giải phóng nhiệt và năng lượng.

Kim loại kiềm cũng có nhiệt độ nóng chảy thấp nên rất hữu ích cho việc hàn và hàn thiếc. Cùng Phế liệu Tuấn Phát tìm hiểu về kim loại kiềm là một cách tuyệt vời để hiểu thêm về tính chất và công dụng của chúng.

Kim loại kiềm là gì?

Kim loại kiềm là một nhóm các nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn, bao gồm lithium (Li), natri (Na), kali (K), rubidi (Rb), xesi (Cs) và franci (Fr). Chúng có tính kim loại mềm, có điểm nóng chảy thấp, độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao và có tính khử mạnh.

Tất cả các kim loại kiềm đều có một electron lớp ngoài cùng, do đó chúng dễ dàng tạo ra ion dương +1 khi tương tác với các nguyên tố khác. Kim loại kiềm được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm trong việc sản xuất pin, các hợp chất hóa học và các hợp kim.

Xem thêm Kim loại cứng nhất

Tính chất vật lý của các kim loại kiềm

Kim loại kiềm được đặc trưng bởi màu trắng bạc và ánh kim loại do chúng là chất dẫn điện tốt. Điều này là do các electron hóa trị đơn trên mỗi nguyên tử kim loại, cho phép vận chuyển điện dễ dàng.

Điểm nóng chảy và sôi của chúng cũng tương đối thấp, với liti có điểm nóng chảy lần lượt là 180,54°C, natri 97,81°C, kali 63,65°C và rubidi 39,31°C. Hơn nữa, kim loại kiềm là một trong những kim loại mềm nhất được biết đến; lithium mềm nhất ở thang độ cứng 0,5 Mohs trong khi Caesium cứng nhất ở thang độ cứng 1 Mohs; tất cả đều thấp hơn talc cũng được đặt ở mức 1 trên thang Moh.

Độ cứng thấp có thể là do chúng thiếu sức mạnh trong các lực liên phân tử do kích thước nhỏ so với các nguyên tố khác trong bảng tuần hoàn; do đó làm cho chúng dễ dàng hơn để cắt hoặc nghiền bằng tay trần khi được lấy ở dạng khối như thanh hoặc khối mang lại cảm giác như sáp khi chạm vào .

Các Tính chất hóa học của kim loại kiềm

Các kim loại kiềm có một số tính chất hóa học như sau:

•  Kim loại kiềm có năng lượng ion hóa thấp nên có tính khử mạnh, có khả năng khử các nguyên tử phi kim thành ion âm.
• Kim loại kiềm có tính oxi hóa yếu do có năng lượng ion hóa nhỏ.
• Tính khử theo chiều tăng dần từ liti đến xesi: Tính khử của kim loại kiềm tăng dần theo thứ tự từ liti đến xesi.
•  Kim loại kiềm có số oxi hóa là +1 trong các hợp chất.
•  Kim loại kiềm có khả năng tác dụng với oxi để tạo ra các hợp chất ôxit và peoxit.
• Kim loại kiềm có khả năng khử các nguyên tử phi kim thành ion âm.
• Kim loại kiềm có khả năng khử mạnh ion H+ trong dung dịch axit HCl và H2SO4 loãng thành khí hiđro.
• Kim loại kiềm có khả năng khử nước dễ dàng ở nhiệt độ thường và giải phóng khí hiđro.

Xem thêm Tính chất hóa học Kim loại kiềm – Thầy Trần Hoàng Phi

Ứng dụng kim loại kiềm

Kim loại kiềm được sử dụng rộng rãi để tạo ra các hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp, có thể dễ dàng tạo khuôn và đúc thành các hình dạng mong muốn. Một trong những ví dụ là hợp kim lithium-nhôm rất nhẹ, thường được sử dụng trong kỹ thuật hàng không vì đặc tính tiết kiệm trọng lượng của nó.

Loại hợp kim này nhẹ hơn nhiều so với các vật liệu máy bay truyền thống khác như nhôm và thép, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng để chế tạo máy bay và tàu vũ trụ. Hợp kim có điểm nóng chảy thấp này cũng có độ bền và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời do sự hiện diện của các nguyên tử liti trong cấu trúc của nó.

Một ứng dụng khác của kim loại kiềm có thể được tìm thấy trong lĩnh vực y tế nơi chúng được sử dụng để chế tạo pin cho máy điều hòa nhịp tim, máy trợ thính và các thiết bị y tế điện tử khác.

Bản chất nhẹ của các thành phần này khiến chúng trở nên hoàn hảo để cấy ghép bên trong cơ thể mà không gây ra bất kỳ sự khó chịu hay đau đớn nào. Ngoài ra, nghiên cứu đang được thực hiện về việc sử dụng hydrua kim loại kiềm làm nguồn tế bào nhiên liệu hydro tiềm năng mà cuối cùng có thể thay thế động cơ chạy bằng xăng trong ô tô. Những kim loại này cũng đã được chứng minh là cải thiện hiệu suất của pin khi kết hợp với các thành phần khác như coban oxit hoặc vanadi pentoxit.

Các loại Kim loại kiềm

Kim loại kiềm bao gồm 6 nguyên tố đó là : liti (Li), natri (Na), kali (K), rubiđi (Rb), xesi (Cs) và franxi (Fr)*. Cấu hình electron nguyên tử của kim loại kiềm cụ thể là: Li: [He] 2s1 Na: [Ne] 3s1 K: [Ar]4s1 Rb: [Kr] 5s1 Cs: [Xe] 6s1

 liti (Li)

Liti là một kim loại mềm, màu trắng bạc, thuộc họ kim loại kiềm nên nó có tính phản ứng cao. Nó có thể được tìm thấy trong một số mỏ tự nhiên và cũng được sản xuất tổng hợp. Kim loại liti được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như chất tạo hợp kim trong gốm và thủy tinh và cho các thành phần lõi của lò phản ứng hạt nhân. Ngoài nhiều ứng dụng trong công nghiệp, lithium đã được nghiên cứu để sử dụng tiềm năng như một nguồn nhiên liệu thay thế.

Xét về tính chất hóa học, liti là một trong những nguyên tố nhẹ nhất trong bảng tuần hoàn với khối lượng nguyên tử là 7g/mol. Nó có ba đồng vị: Li-6 (7%), Li-7 (93%) và Li-8 (lượng vết). Điểm nóng chảy của nó là 180,54 ° C trong khi điểm sôi của nó là 1342 ° C.

Giá trị độ âm điện của liti cao hơn giá trị của bất kỳ nguyên tố nào khác ngoại trừ flo và oxy; điều này làm cho nó rất dễ phản ứng với nước và không khí, tạo thành khí hydro khi tiếp xúc với nước hoặc không khí chứa oxy ở nhiệt độ phòng.

Nó phản ứng mạnh mẽ với các hợp chất hữu cơ như rượu, amin và halogen; những phản ứng này tạo ra nhiều hợp chất thú vị đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như y học, nhiếp ảnh và điện tử.

Natri (Na)

Natri là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có số nguyên tử là 11 và trọng lượng nguyên tử là 22,98976928. Nó là một trong những nguyên tố phong phú nhất trên Trái đất, chiếm khoảng 2,6% khối lượng vỏ Trái đất.

Natri được tìm thấy tự nhiên ở nhiều dạng bao gồm muối biển, khoáng chất và thậm chí cả các hệ thống sinh học như thực vật và động vật; nó cũng có thể được sản xuất tổng hợp thông qua quá trình điện phân hoặc các phương pháp khác. Natri có nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm ứng dụng công nghiệp, chế biến thực phẩm, điều trị y tế, dự trữ năng lượng, v.v.

Xét về tính chất vật lý, natri là một kim loại mềm nóng chảy ở 97°C (206°F). Nó có nhiệt độ sôi thấp (883 °C) và độ dẫn điện cao khi hòa tan trong nước hoặc dung dịch amoniac lỏng. Natri phản ứng với oxy để tạo thành oxit khi đun nóng; phản ứng này tạo ra ngọn lửa màu vàng cam đặc trưng khiến nó được sử dụng nhiều trong các màn bắn pháo hoa.

Trong hóa học, natri thể hiện trạng thái oxy hóa +1 và tạo thành các hợp chất như NaCl (muối), NaOH (xút ăn da), Na2CO3 (natri cacbonat) trong số các hợp chất khác; các hợp chất này rất hữu ích cho nhiều sản phẩm gia dụng phổ biến như baking soda hoặc bột giặt do đặc tính làm sạch của chúng cũng như các ứng dụng công nghiệp khác trong các lĩnh vực khác nhau, từ nông nghiệp đến dược phẩm.

Kali (K)

Kali là một kim loại kiềm có hoạt tính cao. Số nguyên tử của nó là 19 và trọng lượng nguyên tử của nó là 39,098. Kali có ba đồng vị tự nhiên: K-39 (93,3%), K-41 (6,7%) và K-40 (0,012%).

Kali được tìm thấy trong tự nhiên, thường kết hợp với các nguyên tố khác, chẳng hạn như cacbonat và sunfat, nhưng cũng có thể được tìm thấy ở dạng tinh khiết dưới dạng bột trắng hoặc cấu trúc tinh thể.

Rubiđi (Rb)

Rubiđi (Rb) là một kim loại kiềm có số nguyên tử là 37 trong bảng tuần hoàn và được xếp trong nhóm 1. Rubiđi có màu bạc trắng, mềm, dẻo, có độ dẫn điện tốt. Rubiđi là một kim loại phản ứng mạnh với nước, oxi, halogen và các axit đặc biệt là axit clohidric và axit sulfuric loãng.

Rubiđi có điểm nóng chảy là 39 độ C và điểm sôi là 686 độ C. Trong tự nhiên, rubiđi tồn tại dưới dạng hỗn hợp của hai đồng vị đồng phân tự nhiên là Rb-85 và Rb-87. Rubiđi không có vai trò sinh học đáng kể, nhưng có thể được sử dụng trong các ứng dụng khoa học và kỹ thuật

Xesi (Cs)

Xesi (Cs) là một kim loại kiềm có số nguyên tử là 55 trong bảng tuần hoàn và được xếp trong nhóm 1. Xesi có màu vàng nâu, mềm, dẻo và có độ dẫn điện tốt. Xesi là một kim loại phản ứng rất mạnh với nước, oxi và halogen, và có thể phản ứng với một số axit để tạo ra muối của xesi.

Xesi cũng có tính khử rất mạnh, vì vậy nó có thể được sử dụng để khử oxit kim loại trong một số ứng dụng công nghiệp. Trong tự nhiên, xesi không tồn tại dưới dạng nguyên chất, nhưng được tìm thấy trong một số khoáng sản, đặc biệt là trong lepidolit, pollucit và zinnwaldit. Xesi cũng có thể được tách ra từ một số loại nhiên liệu hạt nhân.

Franxi (Fr)

Francium (Fr) là một kim loại kiềm có số nguyên tử là 87 trong bảng tuần hoàn và được xếp trong nhóm 1. Francium là một kim loại rất phóng xạ và có chu kỳ bán rã ngắn, chỉ trong vài phút.

Trong tự nhiên, francium được tìm thấy trong các khoáng sản urani và thorium, nhưng lượng tồn tại của nó rất ít, chỉ khoảng vài gram trên toàn Trái đất. Francium là một kim loại mềm, có độ dẫn điện và nhiệt tốt.

Tuy nhiên, vì tính chất phóng xạ của nó, francium rất độc hại và phải được sử dụng với cẩn thận và tuân thủ các quy định an toàn. Francium cũng có tính khử rất mạnh, tương tự như các kim loại kiềm khác trong nhóm của nó.

Trên đây là những thông tin về Kim loại kiềm quý khách nếu thấy có sự sai sót hoặc nhầm lẫn có thể liên hệ với Tuấn để Tuấn sửa đổi và bổ sung thông tin trên có lấy một số video trên youtube quý khách có thể tham khảo thêm