Kim loại kiềm khiến dân tình xuýt xoa vì cuồng nước mãnh liệt

Kim loại kiềm nghiêm túc nằm trong sách giáo khoa và các tài liệu tham khảo; nhưng có lẽ ít người biết …kim loại kiềm ngoài đời hoàn toàn khác …cuồng si H₂O như điên như dại!

1. Nhóm IA có phải nhóm kim loại kiềm không?

Nhóm IA gồm [H] Li Na K Rb Cs Fr. Để dễ nhớ, người ta ngâm thơ là

• Lúc Này Không Rảnh Coi Fim, hoặc
• Lính Nào Không Rượu Cà Fê, hoặc
• Li Na Không Rời Bỏ Cộng sản Fáp, hoặc
• [nếu thêm H] Hoa Liti Nở Khắp Rừng Châu Fi.

Nhưng kim loại kiềm không tính Fr, bởi vì Fr có tính phóng xạ, nên Hóa học gởi qua cho các nhà Vật lý hạt nhân nghiên cứu giúp!. Cuối cùng, kim loại kiềm gồm

Li Na K Rb Cs

2. Kim loại kiềm có tính khử như thế nào?

+Là nguyên tố s. Cấu hình electron lớp ngoài cùng giống nhau đều là ns¹ (ns¹ cũng là cấu hình electron hóa trị) ⇒ đều có 1e ở lớp ngoài cùng, electron này ở xa hạt nhân nhất ⇒ dễ tách khỏi nguyên tử:

M → M⁺ + 1e

(ion M⁺ có cấu hình electron bền của nguyên tử khí hiếm đứng ngay trước)

+Số oxi hóa trong hợp chất: duy nhất chỉ +1.

2.1. Tính khử mạnh vô địch luôn

Các giá trị sau đây của kim loại kiềm đều rất nhỏ:

• Năng lượng nguyên tử hóa (E cần để tách nguyên tử ra khỏi mạng tinh thể kim loại).
• Năng lượng ion hóa thứ nhất I₁ (E cần để tách 1 electron ra khỏi nguyên tử) nhỏ nhất trong các kim loại.
• E⁰ rất âm (E⁰ là giá trị thể hiện tính oxi hóa, tính khử trong (dung dịch) nước, càng bé thì tính khử càng mạnh).

Điều này có nghĩa: kim loại kiềm có tính khử (tính cho electron) rất mạnh (tính khử vô địch luôn đó!)

2.2. Ai có tính khử đứng đầu trong các nhà vô địch?

+Từ Li —-I₁ giảm dần—>Cs; tức là I₁ của Li > Na > K > Rb > Cs. Điều này có nghĩa là tính khử của Li < Na < K < Rb < Cs.

+Vậy cuối cùng, Cs có tính kim loại (tính khử) mạnh nhất trong nhóm IA và đương nhiên… trong tất cả các kim loại đã biết trên cuộc đời này.

3. Mạng tinh thể của kim loại kiềm ảnh hưởng lý tính

Kiểu mạng tinh thể giống nhau (nguyên nhân làm các tính chất vật lí biến đổi có qui luật): lập phương tâm khối (kém đặc khít nhất).
Nhớ thêm: các kim loại nhóm IIA có kiểu mạng tinh thể khác nhau (nguyên nhân làm các tính chất vật lí biến đổi không có qui luật): Be, Mg mạng lục phương; Ca, Sr mạng lập phương tâm diện ; Ba mạng lập phương tâm khối.

Do R nguyên tử lớn; cấu tạo mạng kém đặc khít; lực liên kết kim loại trong mạng tinh yếu nên kim loại kiềm:

• có khối lựơng riêng nhỏ, Li là kim loại nhẹ nhất.
• có t⁰nc ; t⁰s  đều thấp hơn 2000⁰C (nói chung t⁰_nc và t⁰_s giảm dần từ Li đến Cs).
• rất mềm, có thể cắt bằng dao, Cs là kim loại mềm nhất.

4. Tính khử vô địch của kim loại kiềm

+Với phi kim 

4Na + O₂ → 2Na₂O   (natri oxit), trong không khí khô 

2Na + O₂ → Na₂O₂ (natri peoxit – rắn), trong khí O₂ khô

2Na + Cl₂ → 2NaCl

+Với axit, phản ứng nổ rất mạnh, nguy hiểm lắm

2Li + 2HCl → 2LiCl + H₂­

2Na + H₂SO₄ loãng → Na₂SO₄ + H₂­                      

KL IA + H₂SO₄ đặc → Na₂SO₄ + SO₂­_{mùi hắc} (S _{rắn màu vàng} , H₂S­ _{mùi trứng thối}) + H₂O

KL IA + HNO₃ loãng/đặc → NaNO₃ + NO₂­ (NO­, N₂O­, N₂­, NH₄NO₃) + H₂O  

+Với nước, tác dụng vô cùng dễ dàng và rất mạnh (cháy nổ). Từ Li đến Cs phản ứng với nước xảy ra mãnh liệt dần (do tính khử tăng dần từ Li đến Cs mà, xem lại lí thuyết bên trên nếu quên)

2H₂O → 2NaOH + H₂ + nhiệt

­2R + 2H₂O→ 2ROH + H₂ + nhiệt

Do có tính khử quá mạnh nên phải bảo quản kim loại kiềm bằng cách: ngâm trong dầu hoả để tránh tiếp xúc với oxi (do sẽ tạo oxit Na₂O), hơi nước (tạo NaOH), khí CO₂ (NaOH tiếp tục phản ứng với CO₂ tạo NaHCO₃-Na₂CO₃) có trong không khí ⇒ bề mặt kim loại kiềm bị mờ đi khi để trong không khí.

5. Lưu ý khi cho kim loại kiềm vào dung dịch muối

• Luôn xảy ra phản ứng với nước trước: 2R + 2H₂O → 2ROH + H₂.­
• Sau đó, viết phản ứng trao đổi ion xảy ra giữa kiềm ROH + Muối (nếu có).
• Lưu ý trường hợp ROH + muối Al³⁺ ; Cr³⁺ ; Zn²⁺  tạo tủa Al(OH)₃ ; Cr(OH)₃ ; Zn(OH)₂ lưỡng tính.

6. Nguyên tắc sản xuất kim loại kiềm

+Nguyên tắc: khử ion kim loại kiềm M⁺ thành kim loại M (M⁺ + 1e → M)

Nhớ lại 3 phương pháp sản xuất kim loại được SGK trình bày như sau:

+Phương pháp: không có chất khử nào khử được M⁺ (vì tính oxi hoá của ion M⁺ yếu quá đi, nó cương quyết không nhận electron của chất khử tầm thường) ⇒ phải dùng dòng điện làm chất khử ⇔ phương pháp điện phân nóng chảy muối clorua, muối bromua! hoặc hiđroxit!. Ví dụ                   

2NaCl —^đpnc→ 2Na + Cl₂­

2KBr —^đpnc→  2K    +   Br₂          

2NaOH —^đpnc→ 2Na + O₂ + H₂O !

Ngoài ra 2Na₂O —^đpnc→ 4Na + O₂ !

Khi điện phân nóng chảy NaCl, NaOH ; em thấy Na⁺¹ → Na⁰ (soh giảm) ⇒ nói Na⁺ là chất oxi hóa hay là chất bị khử.

Nhưng khi

• điện phân dung dịch NaOH chỉ là điện phân H₂O (tạo H₂, O₂ ; tức NaOH còn nguyên).
• điện phân dung dịch NaCl (xem dưới)

7. Nhận biết (ion) kim loại kiềm

Đốt trên ngọn lửa không màu, nếu là

• Li⁺ / Li ⇒ nhuộm lửa thành màu đỏ tía (đỏ thẫm)
• Na⁺ / Na ⇒ nhuộm lửa thành màu vàng chói
• K⁺ / K ⇒ nhuộm lửa thành màu tím nhạt
• Rb⁺ / Rb ⇒ nhuộm lửa thành màu hồng tím
• Cs⁺ / Cs ⇒ nhuộm lửa thành màu chàm (màu hoa violet)

8. Natri hiđroxit NaOH

+Chất rắn không màu, hút ẩm, tan nhiều trong nước. Là bazơ mạnh

Điện li hoàn toàn thành ion trong nước: NaOH → Na⁺ + OH^–

Phản ứng với axit, oxit axit, dung dịch muối. Xét với CO₂, SO₂

1NaOH + 1CO₂ → NaHCO₃ tan                  

2NaOH + 1CO₂ → Na₂CO₃ tan + H₂O

+Điều chế: điện phân dung dịch NaCl có vách ngăn

2Na⁺Cl^– + 2H⁺₂O –^{đpdd có vách ngăn}→ H₂ + Cl₂ + 2Na⁺OH

Nếu không có vách ngăn thì Cl₂ pứ với NaOH tạo nước Gia-ven

Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O

+Tác dụng với Cl₂ ở 100⁰C

3Cl₂ + 6NaOH —100 ⁰C→ 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O

3Cl₂ + 6KOH —100 ⁰C→ 5KCl + KClO₃ + 3H₂O

9. Hai hợp chất khác của kim loại kiềm

Chúng mình đọc thêm về NaHCO₃ và Na₂CO₃.

---

10. Liên kết nhanh

Đọc thêm các bài viết về Kim loại và Hóa lớp 12 tại đây.

Đừng quên chia sẻ bài viết lên mạng xã hội để nhiều người cùng học nha bạn.