A. Kim loại kiềm
I. Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử
Kim loại kiềm thuộc nhóm IA của bảng tuần hoàn, gồm các nguyên tố: liti [Li], natri [Na], kali [K], rubiđi [Rb], xesi [Cs] và franxi [Fr]*.
Cấu hình electron nguyên tử:
Li: [He] 2s1 ; Na: [Ne] 3s1 ; K: [Ar]4s1 ; Rb: [Kr] 5s1 ; Cs: [Xe] 6s1
II. Tính chất vật lí
Các kim loại kiềm có màu trắng bạc và có ánh kim, dẫn điện tốt, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, khối lượng riêng nhỏ, độ cứng thấp [do kim loại kiềm có mạng tinh thể lập phương tâm khối, cấu trúc tương đối rỗng, ngoài ra trong tinh thể các nguyên tử và ion liên kết với nhau bằng liên kết kim loại yếu].
II. Tính chất hóa học
Các nguyên tử kim loại kiềm có năng lượng ion hóa nhỏ nên có tính khử rất mạnh. Tính khử tăng dần từ liti đến xesi.
$M \to {M^ + } + e$
Trong hợp chất, các kim loại kiềm có số oxi hóa +1.
1 Tác dụng với phi kim
Kim loại kiềm khử dễ dàng các nguyên tử phi kim thành ion âm:
- Tác dụng với oxi
Natri cháy trong khí oxi khô tạo ra natri peoxit [Na2O2], trong không khí khô ở nhiệt độ thường tạo ra natri oxit [Na2O].
- Tác dụng với clo
$2K + C{l_2} \to 2KCl$
2. Tác dụng với axit
Kim loại kiềm khử mạnh ion H+ trong dung dịch axit HCl và H2SO4 loãng thành khí hiđro:
$2Na + 2HCl \to 2NaCl + {H_2} \uparrow $
Tất cả các kim loại kiềm đều nổ khi tiếp xúc với axit.
3. Tác dụng với nuớc
Kim loại kiềm khử nước dễ dàng ở nhiệt độ thường, giải phóng khí hiđro.
$2K + 2{H_2}O \to 2KOH + {H_2} \uparrow $
Vì các kim loại kiềm dễ tác dụng với nước, với oxi trong không khí nên để bảo quản, người ta ngâm chìm các kim loại kiềm trong dầu hỏa.
IV. Ứng dụng, trạng thái tự nhiên và điều chế
1. Ứng dụng
- Dùng chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp.
- Hợp kim liti - nhôm siêu nhẹ, được dùng trong kĩ thuật hàng không.
- Xesi được dùng làm tế bào quang điện.
2. Trạng thái tự nhiên
Các kim loại kiềm không có ở dạng đơn chất mà chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Trong nước biển có chứa một lượng tương đối lớn muối NaCl. Đất cũng chứa một số hợp chất của kim loại kiềm ở dạng silicat và aluminat.
3. Điều chế
Muốn điều chế kim loại kiềm từ các hợp chất, cần phải khử các ion của chúng.
${M^ + } + e \to M$
Vì ion kim loại kiềm rất khó bị khử nên phải dùng dòng điện [phương pháp điện phân]. Quan trọng nhất là điện phân muối halogenua của kim loại kiềm nóng chảy.
B. Một số hợp chất quan trọng của kim loại kiềm
I. Natri hiđroxit
1. Tính chất
- Natri hiđroxit [NaOH] hay xút ăn da là chất rắn, không màu, dễ nóng chảy [tnc = 322oC], hút ẩm mạnh [dễ chảy rữa], tan nhiều trong nước và tỏa ra một lượng nhiệt lớn nên cần phải cẩn thận khi hòa tan NaOH trong nước.
- Khi tan trong nước, NaOH phân li hoàn toàn thành ion
- Natri hiđroxit tác dụng được với oxit axit, axit và muối:
2. Ứng dụng
Natri hiđroxit là hóa chất quan trọng, đứng hàng thứ hai sau axit sunfuric.
Natri hiđroxit được dùng để nấu xà phòng, chế phẩm nhuộm, tơ nhân tạo, tinh chế quặng nhôm trong công nghiệp luyện nhôm và dùng trong công nghiệp chế biến dầu mỏ,...
II. Natri hiđrocacbonat
1. Tính chất
Natri hiđrocacbonat [NaHCO3] là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước, dễ bị nhiệt phân hủy tạo ra Na2CO3 và khí CO2.
NaHCO3 có tính lưỡng tính [vừa tác dụng được với dung dịch axit, vừa tác dụng được với dung dịch bazơ].
2. Ứng dụng
NaHCO3 được dùng trong công nghiệp dược phẩm [chế thuốc đau dạ dày,...] và công nghiệp thực phẩm [làm bột nở,...].
III. Natri cacbonat
1. Tính chất
Natri cacbonat [Na2CO3] là chất rắn màu trắng, tan nhiều trong nước. Ở nhiệt độ thường, natri cacbonat tồn tại ở dạng muối ngậm nước Na2CO3.10H2O, ở nhiệt độ cao muối này mất dần nước kết tinh trở thành natri cacbonat khan, nóng chảy ở 850oC.
Na2CO3 là muối của axit yếu [axit cacbonic] và có những tính chất chung của muối.
Muối cacbonat của kim loại kiềm trong dung dịch nước cho môi trường kiềm.
2. Ứng dụng
Na2CO3 là hóa chất quan trọng trong công nghiệp thủy tinh, bột giặt, phẩm nhuộm, giấy, sợi,...
IV. Kali nitrat
1. Tính chất
Kali nitrat [KNO3] là những tinh thể không màu, bền trong không khí, tan nhiều trong nước. Khi đun nóng ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy [333oC], KNO3 bắt đầu bị phân hủy thành O2 và KNO2.
2. Ứng dụng
KNO3 được dùng làm phân bón [phân đạm, phân kali] và được dùng để chế tạo thuốc nổ.
Page 2
SureLRN
Chắc hẳn các bạn đang khá đau đầu với môn hóa học bởi kiến thức rất đa dạng, đòi hỏi chúng ta phải ghi nhớ, hiểu và phân biệt các hợp chất.Tuy nhiên, đã có Toppy ở đây nên các bạn đừng quá lo lắng! Hôm nay, chúng tôi sẽ chia sẻ đến các bạn nội dung tổng hợp về các kim loại kiềm trong bài viết này. Cùng học hóa với Toppy ngay nhé!
Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron nguyên tử của các kim loại kiềm
Những nguyên tố nào được xếp vào nhóm kim loại kiềm?
Kim loại kiềm thuộc nhóm IA trong bảng tuần hoàn hóa học. 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
Tính chất vật lý của các kim loại kiềm
Ở khía cạnh vật lý, các kim loại kiềm có một số tính chất chung như:
- Có màu trắng bạc và có ánh kim
- Dẫn điện tốt
- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp
- Khối lượng riêng nhỏ
- Độ cứng tương đối thấp do kim loại kiềm có mạng tinh thể lập phương tâm khối, cấu trúc tương đối rỗng, ngoài ra trong tinh thể các nguyên tử và ion liên kết với nhau bằng liên kết kim loại yếu, dễ bị bẻ gãy.
Tính chất hóa học của kim loại kiềm
Các nguyên tử kim loại kiềm có năng lượng ion hóa nhỏ [tính oxi hóa yếu] nên có tính khử rất mạnh, tính khử theo chiều tăng dần từ liti đến xesi.
M→M++e
Kim loại kiềm có số oxi hóa là +1 trong các hợp chất
Hiện tượng của một số kim loại kiềm khi tác dụng với oxi
Tác dụng với phi kim
Kim loại kiềm khử các nguyên tử phi kim thành ion âm, một số trường hợp tác dụng cụ thể như:
- Tác dụng với oxi
- Natri cháy trong khí oxi khô tạo ra hợp chất natri peoxit [Na2O2].
- Và Natri cháy trong không khí khô ở nhiệt độ thường tạo ra hợp chất natri oxit [Na2O].
- Tác dụng với clo: 2K + Cl2 → 2KCl
Tác dụng với axit
Kim loại kiềm khử mạnh ion H+ trong dung dịch axit HCl và H2SO4 loãng thành khí hiđro:
2Na + 2HCl → 2NaCl + H2↑
Lưu ý: tất cả kim loại kiềm đều có hiện tượng nổ khi tiếp xúc với axit.
Kim loại kiềm tác dụng với nước
Kim loại kiềm có khả năng khử nước dễ dàng ở nhiệt độ thường và giải phóng khí hiđro: 2K + 2H2O → 2KOH + H2↑
Vì kim loại kiềm dễ tác dụng với nước, với oxi trong không khí nên để bảo quản, người ta ngâm chìm các kim loại kiềm trong dầu hỏa.
Ứng dụng, trạng thái tự nhiên và điều chế kim loại kiềm
- Ứng dụng của các kim loại kiềm: dùng chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp; hợp kim liti – nhôm siêu nhẹ, được dùng trong kĩ thuật hàng không; xesi được dùng làm tế bào quang điện.
- Trạng thái tự nhiên của các kim loại kiềm: không có ở dạng đơn chất mà chỉ tồn tại ở dạng hợp chất, muối NaCl tồn tại trong nước biển, đất cũng chứa một số hợp chất ở dạng silicat và aluminat.
Điều chế kim loại kiềm
Để điều chế kim loại kiềm từ các hợp chất, ta cần phải khử các ion của chúng với phương trình tổng quát: M++e→M
Phương pháp điện quân được sử dụng phổ biến trong điều chế kim loại kiềm. Vì ion của kim loại kiềm rất khó bị khử, đặc biệt là điện phân muối halogenua của kim loại kiềm nóng chảy.
>>> Xem thêm:
Các kim loại kiềm thổ – Nắm vững kiến thức hóa học 12
Axit amin là gì? – Khám phá kiến thức hóa học cùng Toppy
Một số hợp chất quan trọng của kim loại kiềm
Hợp chất của các kim loại kiềm được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất và cuộc sống
Natri hiđroxit
- Tính chất: Natri hiđroxit [NaOH] hay xút ăn da có tính chất:
- Là chất rắn,
- Không màu,
- Dễ nóng chảy [tnc = 322oC],
- Hút ẩm mạnh [dễ chảy rữa],
- Tan nhiều trong nước
- Tỏa ra một lượng nhiệt lớn.
Vì vậy mà cần phải cẩn thận khi hòa tan NaOH trong nước. Khi tan trong nước, NaOH phân li hoàn toàn thành ion. Natri hiđroxit có khả năng tác dụng được với các hợp chất: oxit axit, axit và muối.
- Ứng dụng: Natri hiđroxit được dùng trong sản xuất xà phòng, chế phẩm nhuộm, sản xuất tơ nhân tạo, tinh chế quặng nhôm và có được ứng dụng cả trong công nghiệp chế biến dầu mỏ,…
Natri hiđrocacbonat [NaHCO3]
- Tính chất: là chất rắn màu trắng, ít tan trong nước, dễ bị nhiệt phân hủy tạo ra Na2CO3 và khí CO2; có tính lưỡng tính.
- Ứng dụng: dùng để chế thuốc đau dạ dày trong công nghiệp dược phẩm hay sản xuất làm bột nở trong công nghiệp thực phẩm.
Natri cacbonat [Na2CO3]
- Tính chất
- Là chất rắn màu trắng, tan nhiều trong nước, tồn tại ở dạng muối ngậm nước Na2CO3.10H2O trong nhiệt độ thường và kết tinh trở thành natri cacbonat khan trong nhiệt độ cao, nhiệt độ nóng chảy là 850oC.
- Na2CO3 là muối của axit yếu [axit cacbonic], sở hữu những đặc tính chung của loại muối này.
- Ứng dụng: được ứng dụng trong công nghiệp thủy tinh, phẩm nhuộm,bột giặt,…
Kali nitrat [KNO3]
- Tính chất: là những tinh thể không màu, bền trong không khí, tan nhiều trong nước. Khi đun nóng ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy [333 oC], KNO3 bắt đầu bị phân hủy thành O2 và KNO2.
- Ứng dụng: dùng làm phân đạm, phân kali sử dụng trong nông nghiệp và dùng trong để chế tạo thuốc nổ.
Lời kết,
Trên đây là một số thông tin về Các kim loại kiềm mà Toppy chúng tôi muốn chia sẻ đến các bạn. Hy vọng bài viết bổ ích sẽ góp phần củng cố lại thông tin đã học và có thêm một số khám phá mới mẻ. Chắc hẳn các yêu cầu cấu tạo, tính chất, ứng dụng hay kim loại nào sau đây là kim loại kiềm sẽ không còn là nỗi ám ảnh của các bạn nữa. Chúc các bạn đạt kết quả học tập thật tốt nhé!
> Xem thêm các bài viết có nội dung cùng chủ đề
Giải pháp toàn diện giúp con đạt điểm 9-10 dễ dàng cùng Toppy
Với mục tiêu lấy học sinh làm trung tâm, Toppy chú trọng việc xây dựng cho học sinh một lộ trình học tập cá nhân, giúp học sinh nắm vững căn bản và tiếp cận kiến thức nâng cao nhờ hệ thống nhắc học, thư viện bài tập và đề thi chuẩn khung năng lực từ 9 lên 10.
Kho học liệu khổng lồ
Kho video bài giảng, nội dung minh hoạ sinh động, dễ hiểu, gắn kết học sinh vào hoạt động tự học. Thư viên bài tập, đề thi phong phú, bài tập tự luyện phân cấp nhiều trình độ.Tự luyện – tự chữa bài giúp tăng hiệu quả và rút ngắn thời gian học. Kết hợp phòng thi ảo [Mock Test] có giám thị thật để chuẩn bị sẵn sàng và tháo gỡ nỗi lo về bài thi IELTS.
Học online cùng Toppy
Nền tảng học tập thông minh, không giới hạn, cam kết hiệu quả
Chỉ cần điện thoại hoặc máy tính/laptop là bạn có thể học bất cứ lúc nào, bất cứ nơi đâu. 100% học viên trải nghiệm tự học cùng TOPPY đều đạt kết quả như mong muốn. Các kỹ năng cần tập trung đều được cải thiện đạt hiệu quả cao. Học lại miễn phí tới khi đạt!
Tự động thiết lập lộ trình học tập tối ưu nhất
Lộ trình học tập cá nhân hóa cho mỗi học viên dựa trên bài kiểm tra đầu vào, hành vi học tập, kết quả luyện tập [tốc độ, điểm số] trên từng đơn vị kiến thức; từ đó tập trung vào các kỹ năng còn yếu và những phần kiến thức học viên chưa nắm vững.
Trợ lý ảo và Cố vấn học tập Online đồng hành hỗ trợ xuyên suốt quá trình học tập
Kết hợp với ứng dụng AI nhắc học, đánh giá học tập thông minh, chi tiết và đội ngũ hỗ trợ thắc mắc 24/7, giúp kèm cặp và động viên học sinh trong suốt quá trình học, tạo sự yên tâm giao phó cho phụ huynh.