元素周期表上的碱金属是什么?
什么是碱金属?
碱金属是元素周期表最左边的第 1 组中的六种化学元素。它们是锂 (Li)、钠 (Na)、钾 (K)、铷 (Rb)、铯 (Cs) 和钫 (Fr)。 (除了氢(H)在其最外层有一个电子,但它不属于碱金属,因为它在室温下不是金属而是气体。)
碱金属之所以如此命名,是因为当它们与水反应时,它们会形成碱金属。碱是这些元素的氢氧化物,例如氢氧化钠和氢氧化钾。碱是非常强的碱,具有腐蚀性。例如,碱液是氢氧化钠。碱与酸反应生成盐。
纯金属形式的碱金属是柔软、有光泽、熔点低的金属。碱金属容易与空气和水分发生反应。由于它们的反应性,在使用和储存这些金属时必须采取特别的预防措施。
碱金属在标准温度和压力下是高活性金属,并且容易失去其最外层电子以形成带+1电荷的阳离子。由于它们的柔软性,它们都可以用刀轻松切割,露出闪亮的表面,由于大气水分和氧气(如果是锂,氮气)的氧化,在空气中会迅速失去光泽。
由于它们的高反应性,它们必须储存在油中以防止与空气发生反应,并且仅天然存在于盐中,而不是游离元素。铯是第五种碱金属,是所有金属中最活泼的。所有碱金属都与水发生反应,较重的碱金属比轻的碱金属反应剧烈。
元素周期表中的碱金属
碱金属是锂 (Li)、钠 (Na)、钾 (K)、铷 (Rb)、铯 (Cs) 和钫 (Fr)。该组位于元素周期表的 s 区,因为所有碱金属的最外层电子都位于 s 轨道中。
碱金属提供了元素周期表中属性组趋势的最佳示例,元素表现出相似的属性。例如,当向下移动表格时,所有已知的碱金属都显示:
- 增加原子半径,
- 降低电负性
- 提高反应性
- 降低熔点和沸点
一般来说,它们的密度会随着向下移动而增加,但钾除外,它的密度低于钠。
碱金属的性质
碱金属是元素周期表中的一组化学元素,具有以下物理和化学性质:
- 闪亮
- 软
- 银色
- 在标准温度和压力下具有高反应性
- 容易失去最外层的电子,形成带 +1 电荷的阳离子
碱金属具有低熔点。锂在 180.5 °C (356.9 °F) 时熔化;铯仅在 28.4 °C (83.1 °F) 时熔化。这些元素也是热和电的优良导体。碱金属具有很强的活性,因此通常存在于与其他元素的化合物中,例如盐(氯化钠,NaCl)和氯化钾(KCl)。
由于它们的柔软性,它们都可以用塑料刀轻松切割,并且它们闪亮的表面由于氧化而在空气中迅速失去光泽。由于碱金属的反应活性很高,因此必须将碱金属储存在油中,以防止与空气发生反应。
在现代 IUPAC 命名法中,碱金属包括第 1 组元素,不包括氢。所有碱金属都与水发生反应,较重的碱金属比轻的碱金属反应剧烈。
碱金属的性质:
属性 | 锂 | 钠 | 钾 | 铷 | 铯 | 钫 |
原子序数 | 3 | 11 | 19 | 37 | 55 | 87 |
原子量 (或最稳定的同位素 ) | 6.941 | 22.99 | 38.098 | 86.468 | 132.905 | 223 |
元素颜色 | 银 | 银 | 银 | 银 | 银 | — |
熔点 (°c) | 180.5 | 97.72 | 63.38 | 39.31 | 28.44 | 27 |
沸点 (°c) | 1,342 | 883 | 759 | 688 | 671 | 677 |
20 °c 时的密度(克每立方厘米) | 0.534 | 0.971 | 0.862 | 1.532 | 1.873 | — |
熔化体积增加(百分比) | 1.51 | 2.63 | 2.81 | 2.54 | 2.66 | — |
价 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
最常见同位素的质量数(陆地丰度,百分比) | 6 (7.59), 7 (92.41) | 23 (100) | 39 (93.2581)、40 (0.0117)、41 (6.7302) | 85 (72.17), 87 (27.83) | 133 (100) | — |
赋予火焰的颜色 | 红色 | 黄色 | 紫罗兰色 | 黄紫色 | 蓝色 | — |
主要光谱发射线(波长,埃) | 6,708; 6,104 | 5,890; 5,896 | 7,699; 7,665 | 4,216; 4,202 | 4,593; 4,555 | — |
熔化热(每摩尔卡路里/每摩尔千焦) | 720 (3) | 621 (2.6) | 557 (2.33) | 523 (2.19) | 500 (2.09) | 500 (2) |
比热 (焦耳每克开尔文) | 3.582 | 1.228 | 0.757 | 0.363 | 0.242 | — |
电电阻率 在 293–298 k(微欧厘米) | 9.5 | 4.9 | 7.5 | 13.3 | 21 | — |
磁化率 (cgs 单位) | 14.2 (10 −6 ) | 16 (10 −6 ) | 20.8 (10 −6 ) | 17 (10 −6 ) | 29 (10 −6 ) | — |
晶体结构 | 体心立方 | 体心立方 | 体心立方 | 体心立方 | 体心立方 | — |
半径:原子(埃) | 1.67 | 1.9 | 2.43 | 2.65 | 2.98 | — |
半径:离子(+1 离子,埃) | 0.9 | 1.16 | 1.52 | 1.66 | 1.81 | 1.94 |
半径:金属(埃,12 坐标) | 1.57 | 1.91 | 2.35 | 2.5 | 2.72 | 2.8 |
第一电离能 (千焦每摩尔) | 520.2 | 495.8 | 418.8 | 403 | 375.7 | 380 |
在 25 °c(伏特)下从 0 氧化态氧化到 +1 氧化态的氧化电位 | 3.04 | 2.71 | 2.93 | 2.92 | 2.92 | 2.92 |
电负性 (鲍林) | 0.98 | 0.93 | 0.82 | 0.82 | 0.79 | 0.7 |
碱金属清单
碱金属是:
- 锂 (Li)
- 钠 (Na)
- 钾 (K)
- 铷 (Rb)
- 铯 (Cs)
- 钫 (Fr)
国际纯粹与应用化学联合会 (IUPAC) 将氢 (H) 排除在碱金属之外,因为它在常温常压下以气体形式存在。然而,氢表现出与该族元素相关的许多特性,并且在极高的压力下确实会变成碱金属。
碱金属示例
碱金属是元素周期表最左边的第 1 组中的六种化学元素。它们是锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)和钫(Fr)。
锂
锂是迄今为止发现的最轻的金属。它是唯一与氮反应的金属。氧化锂是两性的(具有酸和碱特性)。除锂外,其他碱金属元素主要是离子的。锂的电荷密度比其他碱金属强,因此它被大量水合。
锂是由 Johan Arfvedson 于 1817 年在透晶石 LiAlSi4O10 分析中发现的。锂这个词来源于希腊词“lithos”,意思是石头。锂存在于许多伟晶岩矿物、粘土、盐水、海洋和所有生物中。
锂的用途
- 锂用于耐热陶瓷和玻璃。
- 锂合金用于飞机制造。
- 氘化锂用作热核武器的聚变燃料。
- 与其他金属相比,锂电池蕴含大量能量。手机和电脑等革命性设备使用锂电池。
- 锂盐可用作情绪稳定药物。
- Lithium-6 是氚生产的主要来源。
- 锂用于铜和铜合金的脱氧。
- 锂化合物用作烟花中的烟火着色剂,可产生红色亮度。
- 润滑脂由锂制成。
钠
钠是我们每天在食物中以氯化钠(食盐)的形式摄入的化学物质。钠是由氯化钠电解产生的。钠元素具有高活性。
1806 年,化学家汉弗莱戴维爵士通过将电流通过熔融氢氧化钠来获得钠。钠最初是通过恒星中的核聚变产生的,即两个碳原子的聚变。当氖原子获得质子时,它也可以在恒星中产生。
钠的用途
- 钠在金属中用作光泽。
- 液态钠在核反应堆中用作冷却剂。
- 脂肪酸的钠盐用于肥皂中。
- NaK 是一种钠和钾的合金,是一种重要的传热剂。
- 钠化合物用于造纸、纺织、石油和化学工业。
- 碘化钠用于治疗广泛的癣。
- 钠用于路灯和钠蒸气灯,因为它可以发出明亮的黄色光芒。
- 氢氧化钠用作烤箱清洁剂。
钾
钾是元素周期表中的第 19 种元素。钾在我们身体的正常运作中起着至关重要的作用。它是一种必需的矿物质,应该在生物体中保持。如果钾水平不平衡,可能会导致高钾血症或低钾血症。
钾暴露在空气中会变成灰色。为了防止氧化和防潮,钾储存在石油中。
钾的用途
- 氯化钾对植物的生长至关重要。它用于肥料。
- 钾肥可提高粮食作物的保水性、产量、营养价值、味道、颜色、质地和抗病性。
- 氯酸钾和硝酸钾用于炸药和烟花。
- 硝酸钾用作食品防腐剂。
- 钾可以维持我们体内的血压和酸度水平。
- 铬酸钾用于皮革鞣制以及制造油墨、火药、染料、安全火柴等,
- 钾对于正常的细胞呼吸和电解质功能至关重要,因为我们 95% 的细胞都是由钾构成的。
- 氢氧化钾用于制造洗涤剂。
- 钾有助于将液体泵入心脏和神经。
铷
铷是一种放射性元素。它来源于拉丁词rubius,意思是最深的红色。
铷的用途
- 铷 82 用于心肌灌注。
- 铷用于制造原子钟、电子管和光电管。
- 铷用作蒸汽涡轮机的工作流体。
- 它被用作航天器发动机的组件。
- 铷蒸气用于激光冷却。
- 氯化铷用于诱导细胞吸收 DNA。
- 用于热电发电机。
- 碳酸铷用于制造光学玻璃。
- 由于铷能级的超精细结构,它被用于原子钟。
- 由铷、银和碘组成的化合物具有一定的电特性,用于制造薄膜电池。
铯
铯是一种活性金属。在化学上,铯是最具正电性的元素,它与阴离子结合形成化合物。它是一种剧毒元素。氢氧化铯是迄今为止发现的最强碱。
它有许多同位素,其中铯 133 是一种稳定同位素,是测量时间的最重要标准(铯钟或原子钟)。铯在室温或接近室温时呈液态。
铯的用途
- Cesium-134 用于核电行业。
- 因其快速电子发射而用于光电电池。
- 铯用作某些有机化合物加氢的催化剂。
- 用于推进系统。
- 它可以去除真空管中的空气痕迹。
- 铯用于光伏电池、电视图像设备和夜视设备。
- 磁力计使用铯蒸气。
- Cesium-137 用于近距离放射治疗癌症。 (近距离放射治疗是一种使用放射性元素的癌症治疗方法)
- 氯化铯溶液在分子生物学中用于密度梯度超速离心,主要用于从生物样品中分离病毒颗粒、亚细胞器和组分以及核酸。
- 铯被用作分光光度法的标准
- 用于军用飞机。
钫
在所有已知元素中,钫的电负性最低。它是一种高放射性金属,也是这些金属中最重的。钫是由质子轰击钍或中子轰击镭产生的。
这种元素很少见,用得不多。它主要用于实验室的科学研究。由于它的半衰期短,它会迅速衰减。
碱金属对我们很有用,但在没有专家指导的情况下不应使用,因为它们在反应过程中会发生剧烈反应,并且由于有毒,因此应谨慎处理。
常见问题解答。
碱金属叫什么?
元素周期表的第 1A 族(或 IA)是碱金属:氢 (H)、锂 (Li)、钠 (Na)、钾 (K)、铷 (Rb)、铯 (Cs) 和钫 (Fr) .这些是(氢除外)柔软、有光泽、低熔点、高活性的金属,暴露在空气中会失去光泽。
碱金属的5个特性是什么?
碱金属的特性:
- 位于元素周期表的第 1A 列。
- 在它们的最外层电子中有一个电子。
- 容易电离。
- 银色、柔软且不致密。
- 低熔点。
- 令人难以置信的反应。
关于碱金属的三个事实是什么?
- 碱金属非常活泼。
- 它们会与水发生反应。它有时会在与空气和水接触时爆炸。
- 它们是可延展的,是热和电的良好导体。
碱金属有什么用途?
工业应用包括耐热玻璃和陶瓷、锂基润滑脂、用于铁、钢和铝生产的助焊剂添加剂。移动设备和电动汽车依赖锂离子电池。
铝是碱金属吗?
铯是第五种碱金属,是所有金属中最活泼的。所有碱金属都与水发生反应,较重的碱金属比轻的碱金属反应剧烈。
碱金属在哪里被发现?
碱金属:关于元素周期表第一列元素的事实。现在你身边到处都是碱金属。钠存在于食盐中,锂存在于手机电池中,钾存在于香蕉中。碱金属构成了元素周期表第一列中的六种不同元素。
天然存在的碱金属在哪里?
碱金属是元素周期表中的第一族。它们在自然界中从未被发现是未结合的,因为它们不稳定并且对其他元素反应迅速。它们与除稀有气体以外的所有元素结合良好。当它们在空气中时,它们会迅速变黑。
最活泼的 2 种碱金属是什么?
碱金属的反应性从组的顶部到底部增加,因此锂(Li)是最不活泼的碱金属,钫(Fr)是最活泼的。由于碱金属的活性很高,它们在自然界中只能与其他元素结合。
碱是由什么制成的?
工业碱的制造通常是指生产纯碱(Na2CO3;碳酸钠)和烧碱(NaOH;氢氧化钠)。其他工业碱包括氢氧化钾、钾碱和碱液。大量消费品的生产在某个阶段依赖于碱的使用。
为什么碱金属非常活泼?
碱金属具有极强的反应性,因为它们在最外层有一个电子。单价电子的存在使碱金属非常活泼。它们失去电子以获得稀有气体的构型。
碱金属存在于什么块中?
元素周期表中的 s 区占据碱金属和碱土金属,也称为第 1 族和第 2 族。氦也是 s 区的一部分。主量子数“n”填充 s 轨道。最多有两个电子可以占据s轨道。
为什么自然界中存在碱金属?
碱金属具有低电离焓值。因此,它们很容易失去价电子并且具有高反应性。因此,在自然界中,它们不处于元素状态。结合态,它们以卤化物、氧化物、硅酸盐、硼酸盐和硝酸盐的形式存在。
为什么碱金属在水中会爆炸?
碱金属与水反应产生热量、氢气和相应的金属氢氧化物。该反应产生的热量可能会点燃氢气或金属本身,从而导致火灾或爆炸。
为什么在地球上没有发现碱金属?
碱金属具有低电离焓值。因此,它们很容易失去价电子并且具有高反应性。因此,在自然界中,它们并不处于元素状态。
为什么碱金属会储存在油中?
第 1 族元素称为碱金属。它们被放置在元素周期表左侧的垂直列中。所有第 1 组元素都非常活泼。它们必须存放在油中,以防止空气和水进入。
金属