金屬(jiǎn jīn shǔ)是元素周期表中第IA族元素鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁六種金屬元素的統(tǒng)稱(chēng),也是它們對(duì)應(yīng)單質(zhì)的統(tǒng)稱(chēng).(鈁因?yàn)槭欠派湫栽厮酝ǔ2挥杩紤])因它們的氫氧化物都易溶于水(除LiOH溶解度稍小外),且呈強(qiáng)堿性,故此命名為堿金屬.氫雖然是第IA族元素,但它在普通狀況下是雙原子氣體,不會(huì)呈金屬狀態(tài).只有在極端情況下(1.4兆大壓力),電子可在不同氫原子之間流動(dòng),變成金屬氫.
堿金屬鹽類(lèi)溶解性的最大特點(diǎn)是易溶性,它們的鹽類(lèi)大都易溶于水.已知LiF,Li2CO3,Li3PO4及固體Li2SiO3是難溶(微溶)的,少數(shù)大的陰離子的堿金屬鹽也是難溶的,如Na2C2H5N4O3(脲酸鈉)、Na[Sb(OH)6](六羥基合銻酸鈉)、K2PtCl6(氯鉑酸鉀)、KClO4(高氯酸鉀)、KHC4H4O6(酒石酸氫鉀)等.它們?cè)谌芤褐型耆婋x.
堿金屬都是銀白色的(銫略帶金黃色),比較軟的金屬,密度比較小,熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都比較低.他們生成化合物時(shí)都是正一價(jià)陽(yáng)離子,堿金屬原子失去電子變?yōu)殡x子時(shí)最外層一般是8個(gè)電子,但鋰離子最外層只有2個(gè)電子.
在古代埃及把天然的碳酸鈉叫做neter或nitrum,在洗滌時(shí)使用.14世紀(jì)時(shí),阿拉伯人稱(chēng)植物的灰燼為kali,逐漸演變到叫做堿,但這時(shí)鈉和鉀的區(qū)別還不清楚,統(tǒng)稱(chēng)為蘇打(soda).一直到18世紀(jì)才分清從食鹽得到的泡堿和從植物灰得到的鉀堿不是同一種東西.
堿金屬都能和水發(fā)生激烈的反應(yīng),生成強(qiáng)堿性的氫氧化物,隨原子量增大反應(yīng)能力越強(qiáng).在氫氣中,堿金屬都生成白色粉末狀的氫化物.堿金屬都可在氯氣中燃燒,而堿金屬中只有鋰能在常溫下與氮?dú)夥磻?yīng).由于堿金屬化學(xué)性質(zhì)都很活潑,為了防止與空氣中的水發(fā)生反應(yīng),一般將他們放在煤油或石蠟中保存.
堿金屬都是活潑金屬.堿金屬單質(zhì)以金屬鍵相結(jié)合.因原子體積較大,只有一個(gè)電子參加成鍵,所以在固體中原子間相互作用較弱.堿金屬的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都較低,硬度較小(如鈉和鉀可用小刀切割).
堿金屬元素原子的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)是ns1,因此化合價(jià)為+1.堿金屬原子次外層有8個(gè)電子(鋰是2個(gè)電子),對(duì)核電荷的屏蔽效應(yīng)較強(qiáng),最外層的一個(gè)價(jià)電子離核又較遠(yuǎn),特別容易失去.跟同周期的其他元素相比,堿金屬原子半徑最大(除稀有氣體元素外),第一電離能最低,電負(fù)性最小.堿金屬在成鍵形成化合物時(shí),以離子鍵為特征.
堿金屬在自然界中都以化合態(tài)存在.它在化學(xué)反應(yīng)中常用作還原劑.
堿金屬的一般保存方法:
鋰:液體石蠟封
鈉、鉀:放入煤油
銣、銫:保存在真空玻璃管中
銣和銫又都是又輕又軟的金屬,用小刀可以毫不費(fèi)力地切開(kāi)它們.銫在28℃時(shí)熔化,在常溫下呈現(xiàn)半液體狀.銣的熔點(diǎn)是38℃,在常溫下呈糊狀.在金屬家族中,它們是“軟骨頭”.
這兩種元素的另一個(gè)特殊本領(lǐng)是:它們都對(duì)光線特別敏感,即使在極其微弱的光線照射下,它們也會(huì)放出電子來(lái).把銣和銫噴鍍到銀片上,即可制成“光電管”——一受光照,它便會(huì)產(chǎn)生電流,光線越強(qiáng),電流越大.在自動(dòng)控制技術(shù)中,光電管就象是機(jī)器的“眼睛”,所以有人把銣和銫叫做“長(zhǎng)眼睛的金屬”.
銣,化學(xué)符號(hào)Rb,原子序數(shù)37,原子量85.4678,屬元素周期表第IA族,為堿金屬的成員和稀有金屬.1861年德國(guó)R.W.本生和G.R.基爾霍夫從薩克森地方的鋰云母中提取溶液,然后用光譜分析發(fā)現(xiàn)一種新的堿金屬元素,取名rubidium,該字來(lái)源于希臘文rubidus,含義是“最深的紅色”.銣在地殼中的含量為0.028%,但極其分散,至今尚未發(fā)現(xiàn)單純的銣礦物,而是存在于其他礦物中,銣在鋰云母中的含量為3.75%;銣在光鹵石中的含量雖不高,但儲(chǔ)量很大;海水中含銣量為0.121克/噸.銣有兩種天然同位素:銣85和銣87,后者具有放射性.
銣?zhǔn)倾y白色金屬,質(zhì)軟,可用小刀切割.熔點(diǎn)38.89℃,沸點(diǎn)686℃,密度1.532克/厘米3(20℃).化學(xué)性質(zhì)比鉀還要活潑,在室溫和空氣中能自燃,因此必須在嚴(yán)密隔絕空氣情況下保存在液體石蠟中.銣與水,甚至是與溫度低到-100℃的冰相接觸時(shí),也能發(fā)生猛烈反應(yīng),生成氫氧化銣和氫氣.與有限量氧氣作用,生成氧化銣,在過(guò)量氧氣中燃燒,生成超氧化物.銣也能與鹵素反應(yīng).氧化態(tài)為+1,只生成+1價(jià)化合物.銣離子能使火焰染成紫紅色,可用焰色反應(yīng)和火焰光度計(jì)檢測(cè).
由于銣非常活潑,不能用電解法生產(chǎn),而要用金屬熱還原法.用鈣還原氯化銣,用鎂還原碳酸銣,都可以制得金屬銣.銣在光的作用下易放出電子,可用于制造光電池.和鉀、鈉、銫形成的合金可用于除去高真空系統(tǒng)的殘余氣體.碘化銣銀是良好的電子導(dǎo)體,可用作固體電池的電解質(zhì).銣的特征共振頻率為6835兆赫,可用作時(shí)間標(biāo)準(zhǔn),銣原子鐘的特點(diǎn)是體積小、重量輕、所需功率小.
總結(jié)堿金屬族的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì),元素的原子半徑怎么樣變化?
總結(jié)堿金屬族的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì),元素的原子半徑怎么樣變化?
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