VỊ TRÍ, CẤU TẠO, TÍNH CHẤT, ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG CỦA KIM LOẠI KIỀM

 

I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO

 

1. Vị trí của kim loại kiềm trong bảng tuần hoàn

${\displaystyle \mathrm{ -\; Nhóm\; I}}$${\displaystyle }$${\displaystyle }$${\displaystyle \mathrm{<span\; style="font-family:times\; new\; roman,times,serif;">A</span>}}$${\displaystyle }$${\displaystyle }$, đứng ở mỗi đầu chu kì (trừ chu kì 1 )

 

2. Cấu tạo của kim loại kiềm

 * Nhận xét:

 - Có 1e lớp ngoài cùng (rất ít) nhưng bán kính nguyên tử lớn (lớn nhất so với các nguyên tố trong cùng 1 chu kì) → dễ tách khỏi nguyên tử (năng lượng ion hóa nhỏ).

M → M⁺ + 1e

 

 - Liên kết kim loại trong mạng tinh thể kim loại kiềm kém bền vững.

 - Năng lượng ion hóa giảm dần từ Li → Cs.

 - Bán kính nguyên tử tăng dần từ Li → Cs.

 - Độ âm điện giảm dần từ Li → Cs.

 - Thế điện cực chuẩn rất âm và tăng dần từ từ Li → Cs.

 - Mạng tinh thể của kim loại kiềm lập phương tâm khối → rỗng và xốp.

→ Kim loại kiềm có tính khử rất mạnh và tăng dần từ Li → Cs. 

 

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

 - Các kim loại kiềm có cấu tạo mạng tinh thể lập phương tâm khối là kiểu mạng kém đặc khít (rỗng và xốp).

 - Liên kết kim loại trong mạng tinh thể kim loại kiềm kém bền vững.

 → Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các kim loại kiềm thấp hơn nhiều so với các kim loại khác. 

 → Khối lượng riêng của các kim loại kiềm cũng nhỏ hơn so với các kim loại khác.

  →  Các kim loại kiềm đều mềm, có thể cắt chúng bằng dao. 

III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

 - Kim loại kiềm có tính khử rất mạnh và tăng dần từ Li → Cs.

 

1. Tác dụng với phi kim

 - Hầu hết các kim loại kiềm có thể khử được các phi kim.

  + Tác dụng với oxi → hỗn hợp oxit và peoxit

 Ví dụ: 4Na + O₂ → 2Na₂O 

            2Na + O₂ → Na₂O₂

  + Tác dụng với halogen → muối halogenua

 Ví dụ: 2Na + Cl₂ → 2NaCl  

  + Tác dụng với lưu huỳnh → muối sunfua

 Ví dụ: 2Na + S → 2Na₂S 

 

2. Tác dụng với axit 

 - Kim loại kiềm dễ dàng khử H⁺ của dung dịch axit của HCl, H₂SO₄ thành H₂ (phản ứng gây nổ nguy hiểm)

Ví dụ: 2Na + 2HCl → 2NaCl + H₂

H2

3. Tác dụng với nước

 

 - Liti: viên liti chạy trên mặt nước và bốc cháy

 

 - Natri: khá giống với Li, đám cháy lâu hơn và gây ra vụ nổ nhỏ

 - Kali: vụ nổ lớn, phản ứng vô cùng mãnh liệt

 - Rb, Cs, Fr: các bạn hãy dự đoán khả năng phản ứng

 

Tổng quát: 2M + 2H₂O  → 2MOH + H₂

 

 

Do vậy, các kim loại kiềm được bảo quản bằng cách ngâm chìm trong dầu hỏa.

IV. ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG

1. Điều chế

 

 - Phương pháp thường dùng để điều chế kim loại kiềm là điện phân nóng chảy muối halogenua của kim loại kiềm.

 

 Ví dụ: Điện phân nóng chảy muối NaCl

Catot ( – )   NaCl   Anot ( + ) 
2 Na⁺ + e → Na                  2Cl^- → Cl₂ + 2e

Phương trình điện phân là:

2NaCl → 2Na + Cl₂ 

2. Ứng dụng

Kim loại kiềm có nhiều ứng dụng quan trọng:
 - Chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp dùng trong thiết bị báo cháy,...

 - Các kim loại kali và natri dùng làm chất trao đổi nhiệt trong một vài lò phản ứng hạt nhân.

 - Kim loại xesi dùng chế tạo tế bào quang điện.

 - Kim loại kiềm được dùng để điều chế một số kim loại hiếm bằng phương pháp nhiệt luyện.

 - Kim loại kiềm được dùng nhiều trong tổng hợp hữu cơ.

 Trung tâm luyện thi, gia sư - dạy kèm tại nhà NTIC Đà Nẵng