Alkaliska metaller Fysiska och kemiska egenskaper, användningar, erhållning

De alkaliska metaller Dessa är de element som är en del av grupp I i ​​det periodiska tabellen, utom väte: litium (LI), natrium (NA), kalium (k), rubidid. Till skillnad från de flesta metaller har de låga densiteter och är mycket reaktiva. På grund av denna stora kemiska reaktivitet finns de aldrig i naturen i sin elementära form.

Dessa metaller bildar enkla och stabila joniska föreningar som för det mesta är lösliga i vatten; Alkaliska metaller kombineras vanligtvis med halogenid, sulfat, karbonat och silikatjoner. Vissa element bildar emellertid ett begränsat antal komplexa och organometala föreningar.

I allmänhet har de fysiska och kemiska egenskaperna hos alkaliska metaller studerats väl, med undantag för Francio på grund av dess radioaktiva natur.

[TOC]

Fysikaliska egenskaper

- Alkaliska metaller är silver, utom cesium, vilket är gyllene. De leder elektricitet och värme och har låga smältpunkter som också minskar med ökningen av atomantalet, eftersom kopplingen mellan atomer försvagas genom att öka atomradie.

- Det faktum att ha bara en elektron av Valencia av Atom gör också sin metallbindning svag. Följaktligen är alkaliska metaller också mjuka för att klippa dem med en kniv eller en spatel.

- Alla element adopterar en kubisk struktur centrerad på kroppen. Eftersom denna typ av kristallin struktur inte är förpackad och atomradioerna för alkaliska metaller är stora, har de låga tätheter jämfört med andra metaller. I själva verket flyter litium, natrium och kalium i vatten.

- Energiskillnader mellan orbitalerna i Valencia -skiktet av alkaliska metaller sammanfaller med våglängder för synligt ljus. På grund av detta, vid uppvärmning av föreningarna som bildas av dessa metaller i en låga, genereras karakteristiska färger.

Det kan tjäna dig: Trinitrotolueno (TNT): Struktur, egenskaper, användningar, risker, explosion

- I fallande ordning ger litiumsalter en röda färg, natriumsalter en gul färg, kalium en violett färg, rubidium en blåaktig röd färg och upphör en blå färg.

Kemiska egenskaper

Alla alkaliska metaller har likheter i sina kemiska egenskaper.

- De har en elektronisk konfiguration av Valencia NS1, som översätter till ett oxidationstillstånd +1. I sin tur betyder detta att de lätt tappar en elektron för att uppnå ädla gaskonfiguration.

- I allmänhet har alkaliska metaller de lägsta joniseringsenergierna i alla element, som också minskar när atomradie ökar i gruppen eftersom Valencia -skiktet är allt mer avlägset från kärnan. Detta förklarar reaktiviteten hos alkaliska metaller och bildningen av M+ -joner under lätt vattenhaltiga förhållanden.

- Den termodynamiska tendensen att bilda M+ -joner bekräftas av standardpotentialerna för M+/M -par, som alla är stora och negativa. En sådan trend innebär att alkaliska metaller lätt oxiderar och kan fungera som kraftfulla reducerande medel.

- Dessa element måste förvaras i en icke -reaktiv olja för att undvika reaktion med atmosfärisk syre. Även om litium, natrium och kalium kan manipuleras i luften under korta perioder, måste rubidium och cesium hanteras under en inert atmosfär hela tiden.

Få alkaliska metaller

Natrium

Det bästa sättet att få metallisk natrium involverar elektrolys av smält natriumklorid. Eftersom smältpunkten för natriumklorid är ganska hög (808 ° C) och mycket energi krävs för att upprätthålla stora mängder av det smälta ämnet, tillsätts kalciumklorid (CaCl2) vanligtvis för att minska smältpunkten till cirka 600 ° C.

Kan tjäna dig: turbidimetri

Natrium erhålls i ett flytande tillstånd i katoden med en renhet av 99,95% under en inert atmosfär.

Litium och kalium

Litium kan också erhållas från sina klorider gjutna genom elektrolys, men det är inte fallet med kalium eftersom det är för lösligt i klorid (KCl) och inte flyter på cellens yta. Dessutom förångas det lätt till driftstemperaturen, så det skapar farliga förhållanden.

Därför erhålls kalium genom reduktion av smält KCl med flytande natrium. Natrium som finns i kalium elimineras genom att kondensera ångan vid 892 ° C och genomföra en fraktionerad destillation av flytande metaller.

Rubidio och cesio

Elektronisk cesiumkonfiguration. Källa: Pumbaa (originalverk av Greg Robson) / CC BY-SA 2.0 Storbritannien (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/2.0/Storbritannien/gärning.i)

Rubidio och Cesium kan erhållas på liknande sätt, men med hjälp av kalcium som reducerande medel. Metalliskt cessium kan också erhållas genom smält cesiumcyanidelektrolys (CSCN).

Huvudanvändning och applikationer

Natrium som reducerande medel

Eftersom natrium mycket lätt oxideras är dess viktigaste applikation som ett reducerande medel för att erhålla metaller som titan, surround och hafnio. Det används också som värmeväxlare i kärnreaktorer i dess flytande tillstånd.

Kalium som gödselmedel

Kaliumklorid, en gödningsmedel. Källa: Abbas cucanisis/CC BY-SA (https: // Creativecommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)

Det mesta av kalium som bearbetas går till gödselmedel i form av kaliumklorid. I sin tur används klorid vid produktion av andra föreningar och lösningar såsom kaliumhydroxid, som används vid tillverkning av flytande tvålar.

Kaliumcyanid används för metallekstraktion eller beläggning för att underlätta koppar-, silver- och guldavlagring. Kalium kan också hittas i vissa sprängämnen och som fyrverkerier färgämne.

Kan tjäna dig: radio: struktur, egenskaper, användningar, erhålla

Litium som legeringsmedel

Metallisk litium används som legeringsmedel vid produktion av aluminium och magnesiumflyg- och flyg- och flyg- och rymdlegeringar. Men med tidens gång har det funnit ökande användbarhet som en alkalisk batterianod.

Metallisk litium gör det också möjligt att minska smältning och sintringstemperaturer för vissa typer av glas och keramik, förutom att minska dess expansionskoefficient. Litiumkarbonat används allmänt för att behandla bipolära förhållanden, medan litiumstearat är ett smörjmedel som används allmänt i bilindustrin.

Rubidio och cesio

Rubidio och Cesium används vanligtvis i samma applikationer, så ett av dessa element kan ersättas av den andra. Tillämpningar inkluderar fiberoptiskt glas inom telekommunikationsindustrin, nattvisionutrustning och fotoelektriska celler. CESIO -klockan (atomklocka) används för det internationella standardmåttet och för definitionen av den andra.

Referenser

1. Chang, R., & Goldsby, K. TILL. (2016). Kemi (12: e upplagan.). New York: Mc-Graw Hill.
2. Halka, m., & Nordström, f. (2010). Alkali och alkaliska jordmetaller. New York: Infobase Publishing.
3. Miesler, g. L., Fischer, s. J., & Tarr, D. TILL. (2014). Oorganisk kemi (5: e upplagan.). New York: Pearson.
4. Mishra, f., & Majumdar, g. (2017). Alkali Metals Production (Li, Na, K). Referensmodul i materialvetenskap och materialteknik. Annars.
5. Petrucci, r. H., Sill, f. G., Bissonnette, c., & Mogna, j. D. (2017). Allmän kemi: Principer och moderna tillämpningar (11: e upplagan.). New York: Pearson.
6. Shriver, D., Weller, m., Overton, T., Rourke, J., & Armstrong, f. (2014). Oorganisk kemi (6: e upplagan.). New York: W. H. Fri man.