碱金属

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碱金属由化学元素锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、和钫(Fr)组成。它们与氢一起构成第1组,位于元素周期表的s区。所有碱金属在s轨道中都有它们的最外层电子:这种共享的电子配置导致它们具有非常相似的特性。事实上,碱金属提供了元素周期表中属性群趋势的最佳示例,元素表现出良好表征的同源行为。该元素族因其主导元素而被称为锂族。 碱金属在标准温度和压力下都是有光泽、柔软、高活性的金属...

什么是碱金属

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碱金属由化学元素锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、和钫(Fr)组成。它们与一起构成第1组,位于元素周期表的s区。所有碱金属在s轨道中都有它们的最外层电子:这种共享的电子配置导致它们具有非常相似的特性。事实上,碱金属提供了元素周期表中属性群趋势的最佳示例,元素表现出良好表征的同源行为。该元素族因其主导元素而被称为锂族。

碱金属在标准温度和压力下都是有光泽、柔软、高活性的金属,很容易失去最外层的电子,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(在锂的情况下,氮气)的氧化,在空气中迅速失去光泽。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并且从不作为自由元素。铯是第五种碱金属,是所有金属中最活泼的。所有碱金属都与水反应,较重的碱金属比较轻的碱金属反应更剧烈。

所有已发现的碱金属都以其化合物的形式存在于自然界中:按丰度排列,钠含量最多,其次是钾、锂、铷、铯,最后是钫,钫因其极高的放射性而非常稀有;钫在自然界中仅作为自然衰变链中一些不起眼的分支的中间步骤而以微量存在。已经进行了实验以尝试合成ununennium(Uue),它很可能是该组的下一个成员;没有一个是成功的。然而,由于相对论效应,ununennium可能不是碱金属,据预测,相对论效应会对化学性质产生很大影响超重元素;即使它确实是一种碱金属,预计它的物理和化学性质与其较轻的同系物会有一些差异。

大多数碱金属有许多不同的应用。纯元素最著名的应用之一是在原子钟中使用铷和铯,其中铯原子钟构成了第二个原子钟的基础。钠化合物的一个常见应用是钠蒸汽,它可以非常有效地发光。自古以来就使用食盐氯化钠。锂可用作精神药物和锂电池的阳极。钠和钾也是必需元素,作为电解质具有重要的生物学作用。,虽然其他碱金属不是必需的,但它们对身体也有各种影响,有利也有弊。

周期性趋势

碱金属彼此之间比任何其他组中的元素彼此之间更相似。例如,当向下移动时,所有已知的碱金属都显示出增加的原子半径,降低的电负性,增加的反应性,和降低的熔点和沸点以及热聚变和蒸发。:75一般来说,它们的密度会随着桌子向下移动而增加,但钾的密度低于钠的密度除外。

原子和离子半径

碱金属的原子半径沿基团向下增加。由于屏蔽效应,当一个原子具有多个电子壳时,每个电子都会感受到来自其他电子的电排斥以及来自原子核的电吸引力。在碱金属中,最外层的电子只感觉到+1的净电荷,因为一些核电荷(等于原子序数)被内部电子抵消;碱金属的内电子数总是比核电荷少一。因此,影响碱金属原子半径的xxx因素是电子层数。由于这个数字在组中增加,原子半径也必须在组中增加。

碱金属的离子半径远小于它们的原子半径。这是因为碱金属的最外层电子与内层电子位于不同的电子壳层中,因此当它被移除时,生成的原子具有更少的电子壳层并且更小。此外,有效核电荷增加,因此电子被更强烈地吸引向核,离子半径减小。

xxx电离能

元素或分子的xxx电离能是从元素或分子的一摩尔气态原子移动最松散保持的电子以形成一摩尔带电荷+1的气态离子所需的能量。影响xxx电离能的因素是核电荷、内层电子的屏蔽量以及与原子核最松散的电子的距离,原子核始终是主族元素中的外层电子.前两个因素改变了最松散电子感受的有效核电荷。由于碱金属的最外层电子总是感受到相同的有效核电荷(+1),因此影响xxx电离能的xxx因素是最外层电子到原子核的距离。由于该距离沿基团向下增加,因此最外层电子感受到来自原子核的吸引力较小,因此xxx电离能降低。(这种趋势在钫中被打破,由于相对论7s轨道的稳定和收缩,使钫的价电子比非相对论计算所预期的更接近原子核。这使得钫的最外层电子感受到更多来自原子核的吸引力,使其xxx次电离能略高于铯。):1729

碱金属的第二个电离能远高于xxx个,因为第二个最松散的电子是完全填充的电子壳的一部分,因此难以去除。

反应性

碱金属的反应性随着组的下降而增加。这是两个因素结合的结果:碱金属的xxx电离能和原子化能。由于碱金属的xxx电离能沿基团降低,最外层的电子更容易从原子中脱离并参与化学反应,从而提高基团的反应性。原子化能量测量元素金属键的强度,随着原子半径的增加,金属键的强度下降,因此金属键的长度必须增加,从而使离域电子远离较重的碱金属原子核的吸引力。将原子化能量和xxx电离能量相加得到与碱金属与另一种物质反应的活化能密切相关(但不等于)的量。这个数量随着组的下降而减少,活化能也是如此。因此,化学反应可以更快地发生,并且反应性会随着组的增加而增加。

电负性

电负性是一种化学性质,描述了原子或官能团将电子(或电子密度)吸引到自身的趋势。如果氯化钠中的钠和氯之间的键是共价键,则共享电子对将被氯吸引,因为外部电子上的有效核电荷在氯中为+7,但在钠中仅为+1。电子对被如此靠近氯原子吸引,以至于它们实际上被转移到氯原子(离子键)。但是,如果钠原子被锂原子取代,电子将不会像以前那样被吸引到氯原子附近,因为锂原子更小,从而使电子对更强烈地被来自锂的更接近的有效核电荷吸引。因此,较大的碱金属原子(在基团的下方)将具有较小的负电性,因为键对对它们的吸引力较小。如前所述,预计钫是一个例外。

碱金属

由于锂的电负性较高,它的一些化合物具有更多的共价特性。例如,碘化锂(LiI)会溶解在有机溶剂中,这是大多数共价化合物的特性。氟化锂(LiF)是xxx不溶于水的碱金属卤化物,氢氧化锂(LiOH)是xxx不潮解的碱金属氢氧化物

熔点和沸点

物质的熔点是它从固态变为液态的点,而物质的沸点(液态)是液体蒸气压等于液体周围环境压力的点,所有的液体都变成了气体。当金属被加热到其熔点时,将原子保持在适当位置的金属键会减弱,因此原子可以四处移动,金属键最终会在金属的沸点完全断裂。因此,碱金属的熔点和沸点下降表明碱金属的金属键强度沿基团下降。这是因为金属原子通过从正离子到离域电子的电磁吸引力保持在一起。随着原子在基团中的尺寸增加(因为它们的原子半径增加),离子的原子核进一步远离离域电子,因此金属键变得更弱,因此金属更容易熔化沸腾,从而降低熔点和沸点。(由于屏蔽效应,增加的核电荷不是相关因素。)

密度

碱金属都具有相同的晶体结构(体心立方)因此,xxx相关的因素是可以适合某个体积的原子数量和其中一个原子的质量,因为密度被定义为每单位体积的质量。xxx个因素取决于原子的体积,因此原子半径会随着基团的增加而增加;因此,碱金属原子的体积随着基团的下降而增加。碱金属原子的质量也随着基团的下降而增加。因此,碱金属的密度趋势取决于它们的原子量和原子半径;如果这两个因素的数字已知,则可以计算出碱金属密度之间的比率。由此产生的趋势是碱金属的密度逐渐增加,但钾除外。锂、钠和钾是元素周期表中仅有的三种密度小于水的金属:事实上,锂是已知室温下密度最小的固体

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词条目录
  1. 什么是碱金属
  2. 周期性趋势
  3. 原子和离子半径
  4. 第一电离能
  5. 反应性
  6. 电负性
  7. 熔点和沸点
  8. 密度

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