فلزهای قلیایی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
(تغییرمسیر از فلزات قلیایی)
Alkali metals in the periodic table
Element 1: هیدروژن (H), Other non-metal
Element 2: هلیوم (He), Noble gas
Element 3: لیتیم (Li), Alkali metal
Element 4: برلیم (Be), Alkaline earth metal
Element 5: بور (B), Metalloid
Element 6: کربن (C), Other non-metal
Element 7: نیتروژن (N), Halogen
Element 8: اکسیژن (O), Halogen
Element 9: فلوئور (F), Halogen
Element 10: نئون (Ne), Noble gas
Element 11: سدیم (Na), Alkali metal
Element 12: منیزیم (Mg), Alkaline earth metal
Element 13: آلومینیم (Al), Other metal
Element 14: سیلسیم (Si), Metalloid
Element 15: فسفر (P), Other non-metal
Element 16: گوگرد (S), Other non-metal
Element 17: کلر (Cl), Halogen
Element 18: آرگون (Ar), Noble gas
Element 19: پتاسیم (K), Alkali metal
Element 20: کلسیم (Ca), Alkaline earth metal
Element 21: اسکاندیم (Sc), Transition metal
Element 22: تیتانیم (Ti), Transition metal
Element 23: وانادیم (V), Transition metal
Element 24: کروم (Cr), Transition metal
Element 25: منگنز (Mn), Transition metal
Element 26: آهن (Fe), Transition metal
Element 27: کبالت (Co), Transition metal
Element 28: نیکل (Ni), Transition metal
Element 29: مس (Cu), Transition metal
Element 30: روی (Zn), Other metal
Element 31: گالیم (Ga), Other metal
Element 32: ژرمانیم (Ge), Metalloid
Element 33: آرسنیک (As), Metalloid
Element 34: سلنیم (Se), Other non-metal
Element 35: برم (Br), Halogen
Element 36: کریپتون (Kr), Noble gas
Element 37: روبیدیم (Rb), Alkali metal
Element 38: استرانسیم (Sr), Alkaline earth metal
Element 39: ایتریم (Y), Transition metal
Element 40: زیرکونیم (Zr), Transition metal
Element 41: نیوبیم (Nb), Transition metal
Element 42: مولیبدن (Mo), Transition metal
Element 43: تکنسیم (Tc), Transition metal
Element 44: روتنیم (Ru), Transition metal
Element 45: رودیم (Rh), Transition metal
Element 46: پالادیم (Pd), Transition metal
Element 47: نقره (Ag), Transition metal
Element 48: کادمیم (Cd), Other metal
Element 49: ایندیم (In), Other metal
Element 50: قلع (Sn), Other metal
Element 51: آنتیموان (Sb), Metalloid
Element 52: تلوریم (Te), Metalloid
Element 53: ید (I), Halogen
Element 54: زنون (Xe), Noble gas
Element 55: سزیم (Cs), Alkali metal
Element 56: باریم (Ba), Alkaline earth metal
Element 57: لانتان (La), Lanthanoid
Element 58: سریم (Ce), Lanthanoid
Element 59: پرازئودیمیم (Pr), Lanthanoid
Element 60: نئودیمیم (Nd), Lanthanoid
Element 61: پرومتیم (Pm), Lanthanoid
Element 62: ساماریم (Sm), Lanthanoid
Element 63: اروپیم (Eu), Lanthanoid
Element 64: گادولینیم (Gd), Lanthanoid
Element 65: تربیم (Tb), Lanthanoid
Element 66: دیسپروزیم (Dy), Lanthanoid
Element 67: هولمیم (Ho), Lanthanoid
Element 68: اربیم (Er), Lanthanoid
Element 69: تولیم (Tm), Lanthanoid
Element 70: ایتربیم (Yb), Lanthanoid
Element 71: لوتتیم (Lu), Lanthanoid
Element 72: هافنیم (Hf), Transition metal
Element 73: تانتال (Ta), Transition metal
Element 74: تنگستن (W), Transition metal
Element 75: رنیم (Re), Transition metal
Element 76: اوسمیم (Os), Transition metal
Element 77: ایریدیم (Ir), Transition metal
Element 78: پلاتین (Pt), Transition metal
Element 79: طلا (Au), Transition metal
Element 80: جیوه (Hg), Other metal
Element 81: تالیم (Tl), Other metal
Element 82: سرب (Pb), Other metal
Element 83: بیسموت (Bi), Other metal
Element 84: پولونیم (Po), Other metal
Element 85: آستاتین (At), Metalloid
Element 86: رادون (Rn), Noble gas
Element 87: فرانسیم (Fr), Alkali metal
Element 88: رادیم (Ra), Alkaline earth metal
Element 89: آکتینیم (Ac), Actinoid
Element 90: توریم (Th), Actinoid
Element 91: پروتاکتینیم (Pa), Actinoid
Element 92: اورانیم (U), Actinoid
Element 93: نپتونیم (Np), Actinoid
Element 94: پلوتونیم (Pu), Actinoid
Element 95: امریسیم (Am), Actinoid
Element 96: کوریم (Cm), Actinoid
Element 97: برکلیم (Bk), Actinoid
Element 98: کالیفرنیم (Cf), Actinoid
Element 99: اینشتینیم (Es), Actinoid
Element 100: فرمیم (Fm), Actinoid
Element 101: مندلیفیم (Md), Actinoid
Element 102: نوبلیم (No), Actinoid
Element 103: لارنسیم (Lr), Actinoid
Element 104: رادرفوردیم (Rf), Transition metal
Element 105: دوبنیم (Db), Transition metal
Element 106: سیبورگیم (Sg), Transition metal
Element 107: بوهریم (Bh), Transition metal
Element 108: هاسیم (Hs), Transition metal
Element 109: مایتنریم (Mt)
Element 110: دارمشتادیم (Ds)
Element 111: رونتگنیم (Rg)
Element 112: کوپرنیسیم (Cn), Other metal
Element 113: نیهونیم (Nh)
Element 114: فلروویم (Fl)
Element 115: مسکوویم (Mc)
Element 116: لیورموریم (Lv)
Element 117: تنسین (Ts)
Element 118: اوگانسون (Og)
↓ دوره (جدول تناوبی)
عنصر دوره ۲ Lithium metal stored under paraffin
3
Li
عنصر دوره ۳ Sodium metal
11
Na
عنصر دوره ۴ Potassium metal
19
K
عنصر دوره ۵ Rubidium metal in a glass ampoule
37
Rb
عنصر دوره ۶ Caesium metal in a glass ampoule
55
Cs
عنصر دوره ۷ 87
Fr

Legend
Alkali metal
Primordial
From decay

فلزات قلیایی به عناصر ستون اول جدول تناوبی گفته می‌شود که شامل فلزهای لیتیم، سدیم، پتاسیم، روبیدیم، سزیم و فرانسیم می‌باشد. هیدروژن نیز در گروه اول قرار می‌گیرد ولی از آنجا که دارای خصوصیات متفاوتی نسبت به دیگر اعضای این گروه می‌باشد، آن را در دسته فلزات قلیایی قرار نمی‌دهند.

دلیل نامگذاری فلزات قلیایی[ویرایش]

درگذشته انسان به این نکته پی برده که اگر خاکستر باقی‌مانده از سوختن چوب را با آب مخلوط کند، محلولی به دست می‌آید که می‌تواند چربی‌ها را در خود حل کند. آن‌ها این محلول را قلیا نامیدند. امروزه می‌دانیم که در خاکستر چوب برخی از ترکیب‌ها عنصرهای گروه اول جدول تناوبی وجود دارد از این رو عنصرهای این گروه را فلزهای قلیایی نامیده‌اند.

نگاه کلی[ویرایش]

عناصر گروه اول جدول تناوبی (به غیر از H)که به فلزات قلیایی معروفند، در لایه ظرفیت الکترونی دارای آرایش هستند که n، شماره دوره آن‌ها است. آخرین عنصر این گروه به نام فرانسیم، رادیواکتیو است که در اینجا مورد بحث قرار نمی‌گیرد. این عناصر، فلزاتی با رنگ نقره فام هستند، بسیار نرم بوده و به آسانی با چاقو بریده می‌شوند. سطح درخشان آن‌ها در معرض هوا به علت اکسیداسیون کدر می‌شود. این عناصر بسیار واکنش پذیر هستند و واکنش پذیری آن‌ها از بالا به پایین گروه یعنی از Li به Fr افزایش می‌یابد و از این لحاظ شبیه عناصر سایر گروه‌ها هستند.

منابع فلزات قلیایی[ویرایش]

این فلزات به دلیل واکنش‌پذیری زیاد به‌طور آزاد در طبیعت یافت نمی‌شوند و معمولاً به صورت ترکیب با سایر عناصر هستند. منبع اصلی سدیم، هالیت یا NaCl است که به صورت محلول در آب دریا یا به صورت رسوب در بستر دریا یافت می‌شود. پتاسیم به صورت فراوان در اکثر معادن به صورت کانی سیلویت (KCl) یافت می‌شود و همچنین از آب دریا هم استخراج می‌گردد.

فلزات قلیایی بسیار واکنش‌پذیر هستند و آن‌ها را نمی‌توان با جانشین کردن سایر فلزات به صورت آزاد تهیه کرد. فلزات قلیایی به صورت فلز آزاد را می‌توان از الکترولیز نمک‌های مذاب آن‌ها تهیه کرد.

خواص فیزیکی[ویرایش]

فلزات قلیایی از چند جهت با بقیه فلزات تفاوت دارند آن‌ها نرم بوده و دارای نقطه ذوب و نقطه جوش پایین هستند. چگالی پایینی دارند، بطوریکه چگالی K و Na و Li از چگالی آب پایین‌تر است. آنتالپی استاندارد ذوب و تبخیر کمتری دارند. به علت داشتن فقط یک الکترون در لایه ظرفیت معمولاً پیوندهای فلزی ضعیفی ایجاد می‌کنند. این فلزات وقتی در معرض شعله قرار می‌گیرند، رنگ آن را تغییر می‌دهند. وقتی عنصری در مقابل شعله قرار می‌گیرد، حرارت شعله انرژی کافی برای برانگیختن الکترون لایه ظرفیت را به لایه‌های بالاتر فراهم می‌کند.

الکترون در بازگشت به حالت پایه انرژی منتشر می‌کند و این انرژی دارای طول موج منطقه مرئی است که باعث می‌شود رنگ ایجاد شده در شعله دیده شود. شعاع یونی در فلزات قلیایی خاکی در مقایسه با شعاع اتمی آن‌ها خیلی کوچک‌تر است. چون اتم یک الکترون در لایه S خود دارد که عدد کوانتومی آن با عدد کوانتومی لایه داخلی متفاوت است؛ بنابراین این لایه نسبتاً دور از هسته‌است.

خواص شیمیایی[ویرایش]

فلزات قلیایی عامل کاهنده قوی هستند. پتانسیل الکترود منفی آن‌ها نشانگر میل شدید آن‌ها برای از دست دادن الکترون در تبدیل به کاتیون در محلول است. آن‌ها می‌توانند اکسیژن، کلر، آمونیاک و هیدروژن را احیا کنند. در اثر واکنش با اکسیژن هوا اکسید شده و تیره می‌شوند؛ بنابراین در زیر نفت نگهداری می‌شوند. به علت واکنش با آب و تولید هیدروژن و هیدروکسید قلیایی نمی‌توان آن‌ها را زیر آب نگهداری کرد.

عدد اتمی عنصر تعداد الکترون/پوسته آرایش الکترونی[note ۱]
۳ لیتیم ۲، ۱ [He] 2s1
۱۱ سدیم ۲، ۸، ۱ [Ne] 3s1
۱۹ پتاسیم ۲، ۸، ۸، ۱ [Ar] 4s1
۳۷ روبیدیم ۲، ۸، ۱۸، ۸، ۱ [Kr] 5s1
۵۵ سزیم ۲، ۸، ۱۸، ۱۸، ۸، ۱ [Xe] 6s1
۸۷ فرانسیم ۲، ۸، ۱۸، ۳۲، ۱۸، ۸، ۱ [Rn] 7s1
۱۱۹ آن ان نیوم 2, 8, 18, 32, 32, 18, 8, 1 (predicted)[۱]: 1722  [Og] 8s1 (predicted)[۱]: 1722 

واکنش با آب[ویرایش]

از بالا به پایین، به شدت واکنش با آب افزوده می‌شود. (اما لیتیم کاهنده‌ترین فلز می‌باشد) لیتیم به آرامی با آب واکنش داده و حباب‌های هیدروژن آزاد می‌کند. سدیم به شدت 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 ته‌نشین 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 به‌عنوان عامل کاهنده در واکنش‌ها استفاده می‌شود. در غلظتهای بالا رنگ محلول برنزی شده و جریان الکتریکی را همانند فلز هدایت می‌کند.

چند مورد غیرعادی 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 جمله‌است.

اکسیدها[ویرایش]

فلزات قلیایی در اثر واکنش با اکسیژن هوا ترکیب جامد یونی به فرمول تولید می‌کنند. هر چند که Na غیر از این، ترکیب پروکسید به‌عنوان فراورده عمده و پتاسیم هم سوپر اکسید را به‌طور عمده تولید می‌کند.

هیدروکسیدها[ویرایش]

هیدروکسید فلزات قلیایی، جامدات یونی به فرم کریستالی در رنگ سفید و فرمول MOH است. قابل حل در آب هستند و همه بجز LiOH آبدار می‌شوند. محلول آبی آن‌ها باز قوی است. اسیدها را خنثی کرده و نمک تولید می‌کنند.

هالیدها[ویرایش]

هالیدهای این فلزات، همه جامد یونی به فرم کریستالی و به رنگ سفید بوده و قابل حل در آب هستند، جز LiF که بعلت داشتن انرژی شبکه بالا که ناشی از جاذبه الکتروستاتیکی بین یون کوچک +Li و -F است.

حالت اکسایش[ویرایش]

این فلزات حالت اکسایش ۰ و ۱+ دارند. تمام ترکیبات شناخته شده آن‌ها بر پایه +M است. اولین انرژی یونش آن‌ها پایین است، زیرا الکترون آخرین لایه به خوبی الکترون‌های لایه داخلی توسط جاذبه هسته محافظت نمی‌شود، بنابراین آسان‌تر برداشته می‌شود. انرژی دومین یونش بالا است، زیرا الکترون بعدی از لایه کامل برداشته می‌شود. همچنین به‌وسیله هسته، به‌خوبی جذب می‌شود.

انرژی یونیزاسیون از بالا به پایین با افزایش عدد اتمی و افزایش تعداد لایه‌ها بعلت دور شدن الکترون ظرفیت از هسته کاهش می‌یابد.

یادداشت[ویرایش]

  1. نماد گاز نجیب نماد گاز نجیب است که برای مختصر مورد استفاده قرار می‌گیرد، نزدیکترین گاز نجیب است که قبل از عنصر در سؤال نوشته شده‌است در اول، و سپس پیکربندی الکترونی است که از آن نقطه به جلو ادامه داده‌است.

منابع[ویرایش]

http://en.wikipedia.org/wiki/Alkali_metal

  1. ۱٫۰ ۱٫۱ Hoffman, Darleane C.; Lee, Diana M.; Pershina, Valeria (2006). "Transactinides and the future elements". In Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (eds.). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd ed.). Dordrecht, The Netherlands: اشپرینگر ساینس+بیزینس مدیا. ISBN 1-4020-3555-1.