Kim loại kiềm là gì? Tính chất vật lý, hóa học đặc trưng

Kim loại kiềm là gì?

Kim loại kiềm là các nguyên tố nằm ở cột đầu tiên của bảng tuần hoàn hóa học. Dựa theo nguyên tắc sắc xếp thì chúng là kim loại mạnh nhất của bảng, chúng có một electron ở lớp ngoài cùng. Chính vì thế chúng rất dễ dàng mất đi một electron này để tạo thành cấu hình khí hiếm gần nhất.

Chúng phản ứng mạnh đến nỗi, có thể bốc cháy nếu cho một lượng đủ lớn vào nước, phải bảo quản trong dầu.

Chúng là nhóm nguyên tố thú vị nhất, đặc trưng nhất trong bảng tuần hoàn. Chính vì thế bạn nên tìm hiểu sâu về tính chất vật lý, tính chất hóa học, điều chế, ứng dụng... Vì sẽ gặp nhóm này rất nhiều trong bài tập hay làm kiểm tra ở cả THCS và THPT, bắt đầu nhé!

Tính chất vật lý của kim loại kiềm

-

Dẫn điện tốt, ánh kim, màu trắng bạc, độ cứng thấp(mềm có thể dung dao cắt), nhiệt độ soi và nóng chảy tương đối thấp, khối lượng riêng nhỏ (nhẹ, nhẹ nhất là Li).

Nguyên nhân:

- Có chung kiểu mạng tinh thể lập phương tâm khối (rỗng ruột) dẫn đến kim loại kiềm rất nhẹ.

- Kim loại kiềm có liên kết kim loại(yếu) nó không chặt chẽ như liên kết ion nên nhiệt độ sôi và nóng chảy thấp.

Tính chất hóa học kim loại kiềm

-

Trong nhóm kim loại kiềm, khi đi từ trên xuống dưới (tức là chiều tăng dần của điện tích hạt nhân Z) thì bán kính nguyên tử tăng, tính khử tăng, tính kim loại tăng, năng lượng ion hóa giảm, khả năng phản ứng với H2O tăng.

Kim loại kiềm có tính khử mạnh, tăng dần từ Li đến Cs trong phản ứng hóa học có số oxy hóa là +1. Bán phản ứng M => Mn + 1e.

Kim loại kiềm tác dụng với nước nên dễ dàng phản ứng với hơi nước trong không khí. Chính vì thế nên bảo quản bằng cách nhúng kim loại kiềm vào dầu hỏa.

R + H₂O => ROH + 1/2 H2

Chú ý: n_OH- = 2 n_H2

Kim loại kiềm tác dụng với axit loại 1: n_HCl = 2 n_H2 

R + 2HCl => 2RCl + H2

Kim loại kiềm tác dụng với axit loại 2: n_HCl = 1 n_H2

R + H₂SO4 => R₂SO4 + H2

Ứng dụng của kim loại kiềm

-

Dùng chế tạo hợp kim có độ nóng chảy thấp (Na - K) chế tạo chất trao đổi nhiệt trong lò phản ứng hạt nhân.

Tạo hợp kim siêu nhẹ (Li-Al) ứng dụng rất nhiều trong hàng không vũ trụ.

Cs ứng dụng chế tạo tế bào quang điện.

Kiến thức dùng làm bài tập

-

6.Oxit kim loại kiềm tác dụng với nước:

TQ: M₂O + H₂O => 2MOH

VD: K₂O + H₂O => 2K2O

7.Điều chế

*Điện phân nóng chảy muối clorua của kl kiềm:

TQ: MCl => M + 1/2 Cl₂ (đpnc)

Vd: NaCl => Na + 1/2 Cl₂ (đpnc)  

*Điện phân nóng chảy hydroxit của kl kiềm:

Vd: 2NaOH => 2Na + H₂O + 1/2 O₂ (đpnc)

Điện phân nóng chảy chính là phương pháp đặc trưng để điều chế kim loại kiềm với độ tinh khiết cao.

*Điện phân dung dịch muối clorua của kl kiềm:

Vd: điện phân dung dịch NaCl (có và không có vách ngăn)

NaCl + H₂O => NaOH + 1/2 Cl₂ + 1/2 H₂ (đpdd,có vách ngăn)

NaCl + H₂O => NaClO + H2 (đpdd,không có vách ngăn)

*Nhiệt phân muối cacbonat của kl kiềm:

Na2CO3 => (t^o) không bị nhiệt phân 

Hay cho ra trong bài tập (cho Na2CO3 và NaHCO3 thì chỉ có NaHCO3 bị nhiệt phân).

*Nhiệt phân muối hidrocacbonat của kl kiềm:

TQ: 2MHCO3 => (t^o) M2CO3 + CO2 + H₂O

Vd: 2KHCO3 => (t^o) K2CO3 + CO2 + H₂O

*Nhiệt phân muối nitrat của kl kiềm:

MNO3 => (t^o) MNO2 + 1/2 O₂

VD: 

NaNO3 => (t^o) NaNO2 + 1/2 O₂

KNO3 => (t^o) KNO2 + 1/2 O₂

KNO3 => (to) KNO2 + 1/2 O2

8.Viết phương trình chứng minh NaHCO3 có tính lưỡng tĩnh:

NaHCO3 + NaOH => Na2CO3 + H20

NaHCO3 + HCl => CO2 + H2O + NaCl

*Na2CO3 khi tan trong nước cho môi trường kiềm làm quỳ tím hóa xanh, dd phenolphthalein hóa hồng, tác dụng với dd axit và khí CO2.

Na2CO3 + H2SO4 => Na2SO4 + CO2 + H2O

Na2CO3 + H2O + CO2 => 2NaHCO3

9.Ứng dụng của NaHCO3

Phân bón (đạm, kali), thuốc nổ

Phản ứng nhiệt phân

KNO3 => KNO2 + 1/2 O2

Phản ứng cháy của thuốc súng

HKNO3 + C + S => CO2 + N2 + K2S

10.CO2 + dd kiềm NaOH/KOH

Lý thuyết

Nếu cho CO2 dư + NaOH (CO2 dư là môi trường axit, kết quả sẽ ra muối axit)

=> NaHCO3

Nếu cho CO2 + NaOH dư (bazo dư thì sẽ ra muối trung hòa, môi trường kiềm)

=> Na2CO3 + H2O