ب) خواص کلی گروهی
همگی در لایه ظرفیت اتم خود، تنها یک الکترون در تراز s دارند که به آسانی می توانند آن را از دست بدهند و به کاتیون +M با آرایش گاز بی اثر دوره ماقبل در آیند. از این رو، تنها با عدد اکسایش 1+ در ترکیبات شرکت می کنند.
کوچکترین و کمترین مقدار انرژی یونش را در بین عناصر دارند، از این رو، جزو فعالترین فلزها محسوب می شوند. به طوری که در دمای معمولی با آب و اکسیژن هوا ترکیب می شوند و به کمک گرما، با بسیاری از نافلزها نیز به خوبی واکنش می دهند.
تمام ترکیبات آنها یونی اند یا به طور عمده خصلت یونی دارند (البته در فاز گازی، در مولکول دو اتمی خود، پیوند کووالانسی تشکیل می دهند و یا در ترکیبهای آلی فلزی، پیوند اتم آنها با اتمهای N,O و C تا حدی خصلت کووالانسی دارد). از این رو، تمام ترکیبهای آنها در آب حل می شوند. البته، نمکهای اسیدهای ضعیف با لیتیم در آب کم حل می شود. تنها ترکیب نامحلول سدیم استات سدیم روی – اوانیل : NaZn(UO2)3(CH3COO)9.6H2O است. ولی آنیونهای حجیم مانند ، ،، و ... با کاتیونهای K+ ، Rb+ ، Cs+ و در آب خوب حل نمی شود. در ترکیبهای لیتیم مانند LiClO4.3H2O حتی در حالت جامد، کاتیون به صورت آبپوش شده (هیدراته) شرکت دارد.
همه فلزهای این گروه در سیستم مکعبی مرکز پر متبلور می شوند، به علت نیم انباشته بودن این سیستم تبلور و زیاد بودن فاصله ذرات در شبکه بلور، انرژی شبکه بلور آنها نسبتا کم است. از این رو، دمای ذوب آنها پایین است (آلیاژی از 2ر77 درصد پتانسیم با سدیم، در oC3ر12- ذوب می شود). همگی جلای نقره ای دارند غیر از سزیم که جلای زرد طلایی دارد. لیتیم از فلزهای دیگر این گروه سخت تر ولی از سرب نرمتر است. خواص فیزیکی فلزهای این گروه در جدول 1 خواص اتمی آنها در جدول 2 گردآوری شده است.
همان طور که در جدول 2 آمده است، پتانسیل کاهش لیتیم در نگاه اول، غیر عادی به نظر می رسد و با روند کاهش مقدار نسبت به کاهش عدد اتمی سازگار نیست. علت آن، کوچک بودن اتم لیتیم و زیاد بودن انرژی آبپوشی یون گازی Li+ است. زیر مقدار به نیم واکنش بستگی دارد و تغییرات انرژی آزاد مربوط است. انرژی یونش که تغییرات آنتالپی در نیم واکنش است، تنها جزئی از آن است.
روند تغییرات خواص عناصر این گروه( ج
بر خلاف بسیاری از گروههای دیگر، تغییرات خواص عنصرهای این گروه نسبت به عدد اتمی، روندی نسبتا منظم دارد. برای مثال، نقطه ذوب، انرژی یونش، انرژی شبکه بلور آنها با افزایش عدد اتمی کاهش یافته، شعاعهای اتمی و یونی آنها افزایش می یابد.
خواص شیمیایی( د
لیتیم نسبتا کم اثر است و با آب به آرامی واکنش می دهد (برخلاف عناصر دیگر گروه، با استیلن واکنش نمی دهد اما برخلاف آنها، با نیتروژن در دمای oC25 واکنش می دهد و Li3N تشکیل می شود. از اینرو، برای جذب نیتروژن به کار می رود). اصولا لیتیم در بسیاری از خواص، مشابه منیزیم است (تشابه قطری). سدیم به شدت، پتاسیم با اشتعال و روییدیم و سزیم با انفجار با آب واکنش می دهد.
لیتیم با اکسیژن به Li2O (همراه با کمی Li2O2) و سدیم، با اکسیژن به Na2O2 تبدیل می شود (در فشار و دمای بالاتر کمی NaO2 نیز تشکیل می شود)، ولی عناصر دیگر این گروه به سوپروکسید تبدیل می شوند که بر اثر آب تجزیه می شوند :
در سرما
در گرما
کاربرهای مهم( ه
لیتیم برای افزودن استحکام آلیاژهای روی، منیزیم و آلومینیم مصرف می شود. سدیم به صورت آلیاژ با سرب (برای تهیه تتراتیل سرب) و ترکیبات زیادی که مصارف مهمی در صنعت دارند مورد استفاده قرار می گیرد. آلیاژ سدیم با پتاسیم مایع است و در انتقال گرما و خنک کردن راکتورها مصرف می شود. سدیم پخش شده بر روی کربنات سدیم، به عنوان کاتالیزور در بسیاری از واکنشهای آلکنها و نیز به عنوان کاهنده کاربرد دارد.
آلیازی از سدیم (6 درصد)، کلسیم (6 درصد) و لیتیم (5 درصد) در تهیه یاتاقان مصرف می شود. سزیم در تهیه سلول فوتوالکتریک بکار می رود.
و) شناسایی فلزهای قلیایی و ترکیبهای آنها بر اساس رنگ شعله
همه فلزهای قلیایی رنگ متمایزی در شعله ایجاد می کنند که به سهولت برانگیختگی الکترون لایه خارجی اتم آنها مربوط است و اساس تشخیص و تعیین مقدار آنها را به روش نور شعله سنجی (فلیم فتومتری) و طیف نهایی جذب اتمی تشکیل می دهند. رنگها و طول موجهای نشر (یا جذب) اصلی مربوط به فلزهای قلیایی در جدول 3 داده شده است. باید توجه داشت که همه این خطهای طیفی به یک جهش الکترونی مربوط نیست. برای مثال، خط D دوتایی سدیم در ر589 و 6ر589 نانومتر از جهش در اتمهای سدیم ناشی می شود و بر اثر کاهش Na+ در شعله تشکیل می شود. در صورتی که خط قرمز لیتیم به تشکیل گونه LiOH که عمر کوتاهی دارد، مربوط است.
|
نام عنصر |
نشانه اتمی |
آرایش الکترونی |
عدداتمی |
جرم اتمی |
نقطه ذوب |
چگالی |
شعاع اتمی |
شعاع یونی |
رنگ شعله |
|
لیتیم |
Li |
3 |
6.94 |
453.7 |
0.534 |
0.152 |
0.068 |
قرمز | |
|
سدیم |
Na |
11 |
22.99 |
371 |
0.971 |
0.185 |
0.098 |
زرد | |
|
پتاسیم |
k |
19 |
39.10 |
336.8 |
0.862 |
0.227 |
0.133 |
بنفش | |
|
اوبیدیم |
Rb |
37 |
85.47 |
312.2 |
1.532 |
0.247 |
0.148 |
قرمز | |
|
سزیم |
CS |
55 |
132.91 |
301.6 |
1.873 |
0.265 |
0.167 |
آبی | |
|
فرانسیم |
Fr |
|
|
|
|
|
|
|
واکنش با آب
از بالا به پایین ، به شدت واکنش با آب افزوده میشود. لیتیم به آرامی با آب واکنش داده و حبابهای هیدروژن آزاد میکند. سدیم بشدت و همراه با مشتعل شدن با آب واکنش نشان داده و با شعله نارنجی میسوزد. پتاسیم در اثر برخورد با آب به شدت مشتعل شده و با شعله بنفش میسوزد. سزیم در آب ته نشین شده و به سرعت تولید هیدروژن میکند. آزاد کردن هیدروژن همراه با ایجاد امواج ضربهای شدید است که میتواند باعث شکستن محفظه شیشهای شود.
Na در آمونیاک حل شده و ایجاد محلول آبی تیره میکند که بعنوان عامل کاهنده در واکنشها استفاده میشود. در غلظتهای بالا رنگ محلول برنزی شده و جریان الکتریکی را همانند فلز هدایت میکند.
چند مورد غیر عادی در شیمی Li دیده میشود. کوچک بودن اندازه کاتیون Li در نشان دادن خاصیت کووالانسی در برخی ترکیبات و ایجاد پیوند دیاگونالی با منیزیم از آن جمله است.
