Ví dụ về dung dịch kiềm

I.  Vị trí nguyên tố

Ví dụ về dung dịch kiềm

Mạng tinh thể lập phương tâm khối

II. Tính chất vật lí

- R lớn nhất trong 1 chu kì   => Liên kết kim loại yếu
- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp Li Cs
- Độ cứng nhỏ
- D < 5 g/cm3

III. Tính chất hóa học

R mã , độ âm điện nhỏ, I1 thấp => tính khử mạnh

M →      M+     +       e    (tăng dần Li  Cs)

 1. Tác dụng với phi kim

2M  +       H2      →      2MH

Thí dụ:
4Na +  O2  2Na2O
2Na +       O2         →      Na2O2
                                                             natripeoxit
        6Li    +       N2      →      2LiN3

 2. Tác dụng với nước (EoM+/M  < 0)

Na  + H2O →  NaOH  +  ½ H2
M + H2O →  M+   +   OH-  +  ½ H2

3. Tác dụng với dd axit

Na   +    HCl       →      NaCl    +     ½ H2↑
Na dư         +      H2O    →      NaOH    +   ½ H2­↑

 4. Tác dụng với dd muối

Khi cho Na tác dụng với dd muối CuSO4
2 Na +2H2O →2NaOH +H2↑
2 NaOH+ CuSO4→Na2SO4  +Cu(OH)2$

IV.  Ứng dụng 

Kim lọai kiềm có nhiều ứng dụng quan trọng như:
- Chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp dùng trong thiết bị báo cháy,…
- Các kim lọai Na và K dùng làm chất trao đổi nhiệt trong 1 vài lọai lò phản ứng hạt nhân
- Kim lọai xesi dùng chế tạo tế bào quang điện
- Điều chế 1 số kim lọai hiếm bằng phương pháp nhiệt luyện
- Dùng nhiều trong tổng hợp hữu cơ

V. Điều chế

- Trong tự nhiên kim lọai kiềm chỉ tồn tại ở dạng hợp chất.
- Phương pháp thường dùng để điều chế kim lọai kiềm là điện phân nóng chảy muối halogenua hoặc hiđroxit của kim loại kiềm trong điều kiện không có không khí.
Thí dụ :
*Na được điều chế bằng cách điện phân nóng chảy hỗn hợp NaCl với 25%  NaF và 12% KCl ở nhiệt độ cao, cực dương than chì và cực âm làm bằng Fe.                        

  2NaCl →  2Na   +  Cl2

* Li được điều chế bằng cách điện phân hỗn hợp LiCl và KCl
* Rb và Cs được điều chế bằng cách dung kim loại Ca khử các clorua ở nhiệt độ cao và trong chân không:

2RbCl  + Ca → CaCl2 +  2Rb
CaC2  +  2CsCl →   2C + CaCl2 +   2Cs

Bài viết liên quan:

Kim loại kiềm là một trong những chủ đề quan trọng trong chương trình Hóa cấp 3 và xuất hiện nhiều trong các bài thi. Vậy kim loại kiềm là gì, có những tính chất lý hóa và ứng dụng gì trong cuộc sống? Trong bài viết dưới đây, Marathon Education sẽ cùng các em tìm hiểu rõ hơn về nhóm kim loại này và các hợp chất quan trọng liên quan khác.

>>> Xem thêm: Kim loại kiềm thổ là gì? Cấu tạo và tính chất của kim loại kiềm thổ

Vị trí và cấu hình electron của kim loại kiềm

Ví dụ về dung dịch kiềm
Kim loại kiềm là gì? Vị trí và cấu hình electron của kim loại kiềm (Nguồn: Internet)

Kim loại kiềm là tập hợp những kim loại thuộc nhóm IA trong bảng tuần hoàn hoá học, bao gồm 6 nguyên tố là liti (Li), kali (K), natri (Na), rubiđi (Rb), xesi (Cs) và franxi (Fr). Trong đó, franxi là nguyên tố phóng xạ và không có đồng vị bền. Chúng ta sẽ không tìm hiểu về franxi trong bài viết này.

Cấu hình electron nguyên tử của các kim loại kiềm lần lượt như sau:

  • Li: [He] 2s1 
  • Na: [Ne] 3s1 
  • K: [Ar]4s1 
  • Rb: [Kr] 5s1 
  • Cs: [Xe] 6s1

Tính chất vật lý của kim loại kiềm

Ví dụ về dung dịch kiềm
Tính chất vật lý của kim loại kiềm (Nguồn: Internet)

Các kim loại kiềm có một số tính chất vật lý chung như sau:

  • Màu trắng bạc, ánh kim
  • Khả năng dẫn điện tốt
  • Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, giảm dần từ Li đến Fr
  • Khối lượng riêng nhỏ
  • Độ cứng tương đối thấp do các kim loại kiềm có mạng tinh thể lập phương tâm khối, cấu trúc tương đối rỗng, trong tinh thể các nguyên tử và ion liên kết với nhau bằng liên kết kim loại yếu nên rất dễ bị bẻ gãy

Tính chất hóa học của kim loại kiềm

Do có năng lượng ion hoá nhỏ (tính oxi hoá yếu) nên các kim loại kiềm có tính khử rất mạnh. Tính khử của nhóm kim loại này tăng dần theo chiều từ liti đến xesi.

M → M+ + e

Các kim loại kiềm có số oxi hoá là +1 trong các hợp chất.

>>> Xem thêm: Dãy Hoạt Động Hóa Học Của Kim Loại Là Gì? Ý Nghĩa Và Mẹo Nhớ Nhanh

Tác dụng với nước

Ở nhiệt độ thường, kim loại kiềm có khả năng khử nước dễ dàng và giải phóng khí hidro.

Ví dụ:

2K + 2H2O → 2KOH + H2↑

Vì vậy, khi bảo quản các kim loại kiềm người ta sẽ thường ngâm chúng trong dầu hoả.

Tác dụng với phi kim

Khi tác dụng với phi kim, các kim loại kiềm sẽ khử các nguyên tử phi kim thành ion âm.

Ví dụ:

2K + Cl2 → 2KCl

Li + O2 → Li2O

Na + O2 → Na2O

>>> Xem thêm: Kim Loại Và Tính Chất Hóa Học Của Kim Loại – Lý Thuyết Và Bài Tập

Tác dụng với axit

Kim loại kiềm có khả năng khử mạnh ion H+ trong dung dịch axit HCl và H2SO4 loãng tạo thành khí hidro theo phương trình phản ứng chung như sau: 

2M + H2O → 2MOH + H2↑

Ví dụ:

2K + 2HCl → 2KCl + H2↑

K + H2SO4 → K2SO4 + H2↑

Chú ý: Tất cả các kim loại kiềm đều gây ra hiện tượng nổ khi tiếp xúc với axit. Do đó, người làm thí nghiệm cần cẩn thận để đảm bảo an toàn.

>>> Xem thêm: Axit Là Gì? Lý Thuyết Về Tính Chất Hóa Học Của Axit

Ví dụ về dung dịch kiềm

Phương pháp điều chế và ứng dụng của kim loại kiềm

Phương pháp điều chế

Để điều chế kim loại kiềm, ta có các cách sau:

  • Điều chế từ hợp chất: Ta tiến hành khử các ion của chúng theo phương trình tổng quát: M+ + e → M
  • Phương pháp điện phân nóng chảy: Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến trong điều chế kim loại kiềm do ion của kim loại rất khó bị khử, đặc biệt là điện phân muối halogenua của kim loại kiềm nóng chảy.

Ứng dụng

Kim loại kiềm được ứng dụng nhiều trong cuộc sống như sau:

  • Các kim loại này được dùng để chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp (thường được dùng trong các thiết bị báo cháy)
  • Một số các kim loại kiềm như natri hay kali cũng được sử dụng để làm chất trao đổi nhiệt trong một vài lò phản ứng hạt nhân.
  • Kim loại xesi được ứng dụng trong chế tạo tế bào quang điện.

Dưới đây là một số các hợp chất quan trọng của kim loại kiềm, ứng dụng nhiều trong thực tế đời sống:

Natri Hidroxit (NaOH)

Natri Hidroxit (NaOH) là chất rắn không màu, dễ hút ẩm, dễ nóng chảy và tan nhiều trong nước. NaOH mang đầy đủ những tính chất của 1 bazơ điển hình khi có thể tác dụng với oxit axit, axit, một số dung dịch muối.

Phương pháp điều chế: Điện phân nóng chảy dung dịch NaCl có màng ngăn

2NaCl + 2H_2O \xrightarrow{đpnc} H_2­ + Cl_2­ + 2NaOH

Natri Hydrocarbonat (NaHCO3)

  • Natri Hydrocarbonat (NaHCO3) là chất rắn ít tan trong nước. 
  • NaHCO3 có tính lưỡng tính, dễ bị phân huỷ bởi nhiệt, có thể tác dụng với cả dung dịch axit và dung dịch bazơ.
  • NaHCO3 được ứng dụng nhiều trong y học (điều chế thuốc chữa đau dạ dày), trong ngành thực phẩm, nước giải khát

Natri Cacbonat (Na2CO3)

  • Natri Cacbonat (Na2CO3) là một loại muối dễ tan trong nước, nóng chảy ở nhiệt độ 850oC.
  • Na2CO3 có khả năng tác dụng với các dung dịch axit và một số dung dịch muối.
  • Na2CO3 ứng nhiều trong sản xuất giấy, thuỷ tinh, xà phòng và các chất tẩy rửa.

Tham khảo ngay các khoá học online của Marathon Education

Trên đây là tổng hợp các kiến thức liên quan đến kim loại kiềm bao gồm tính chất lý hóa, ứng dụng và các hợp chất quan trọng của các kim loại này. Các em hãy ôn tập kỹ các kiến thức nêu trên để phục vụ tốt cho quá trình học và thi của mình. Các em hãy theo dõi website của Marathon Education để học online nhiều kiến thức hữu ích khác. Chúc các em học tập tốt và đạt điểm cao!