碱金属单质_碱金属单质与水反应

1.碱金属的单质与离子

2.碱金属是什么意思

碱金属单质的熔点顺序为Li＞Na＞K＞Rb＞Cs。

碱金属包含锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、钦(Rb)、艳(Cs)、窃(Fr)六种元素.

碱金属的熔点低.熔点最高的锂为180.5℃，艳的熔点是28.4°C.随着原子序数的增加，单质的熔点逐渐降低.

碱金属的单质与离子

金属（jiǎn jīn shǔ）是元素周期表中第IA族元素锂、钠、钾、铷、铯、钫六种金属元素的统称，也是它们对应单质的统称。(钫因为是放射性元素所以通常不予考虑)因它们的氢氧化物都易溶于水（除LiOH溶解度稍小外），且呈强碱性，故此命名为碱金属。氢虽然是第IA族元素，但它在普通状况下是双原子气体，不会呈金属状态。只有在极端情况下（1.4兆大压力），电子可在不同氢原子之间流动，变成金属氢。

碱金属盐类溶解性的最大特点是易溶性，它们的盐类大都易溶于水。已知LiF，Li2CO3，Li3PO4及固体Li2SiO3是难溶（微溶）的，少数大的阴离子的碱金属盐也是难溶的，如Na2C2H5N4O3（脲酸钠）、Na[Sb(OH)6]（六羟基合锑酸钠）、K2PtCl6（氯铂酸钾）、KClO4（高氯酸钾）、KHC4H4O6（酒石酸氢钾）等。它们在溶液中完全电离。

碱金属都是银白色的（铯略带金**），比较软的金属，密度比较小，熔点和沸点都比较低。他们生成化合物时都是正一价阳离子，碱金属原子失去电子变为离子时最外层一般是8个电子，但锂离子最外层只有2个电子。

在古代埃及把天然的碳酸钠叫做neter或nitrum，在洗涤时使用。14世纪时，阿拉伯人称植物的灰烬为kali，逐渐演变到叫做碱，但这时钠和钾的区别还不清楚，统称为苏打（soda）。一直到18世纪才分清从食盐得到的泡碱和从植物灰得到的钾碱不是同一种东西。

碱金属都能和水发生激烈的反应，生成强碱性的氢氧化物，随原子量增大反应能力越强。在氢气中，碱金属都生成白色粉末状的氢化物。碱金属都可在氯气中燃烧，而碱金属中只有锂能在常温下与氮气反应。由于碱金属化学性质都很活泼，为了防止与空气中的水发生反应，一般将他们放在煤油或石蜡中保存。

碱金属都是活泼金属。碱金属单质以金属键相结合。因原子体积较大，只有一个电子参加成键，所以在固体中原子间相互作用较弱。碱金属的熔点和沸点都较低，硬度较小（如钠和钾可用小刀切割）。

碱金属元素原子的价电子层结构是ns1，因此化合价为+1。碱金属原子次外层有8个电子（锂是2个电子），对核电荷的屏蔽效应较强，最外层的一个价电子离核又较远，特别容易失去。跟同周期的其他元素相比，碱金属原子半径最大（除稀有气体元素外），第一电离能最低，电负性最小。碱金属在成键形成化合物时，以离子键为特征。

碱金属在自然界中都以化合态存在。它在化学反应中常用作还原剂。

碱金属的一般保存方法：

锂：液体石蜡封

钠、钾：放入煤油

铷、铯：保存在真空玻璃管中

铷和铯又都是又轻又软的金属，用小刀可以毫不费力地切开它们。铯在28℃时熔化，在常温下呈现半液体状。铷的熔点是38℃，在常温下呈糊状。在金属家族中，它们是“软骨头”。

这两种元素的另一个特殊本领是：它们都对光线特别敏感，即使在极其微弱的光线照射下，它们也会放出电子来。把铷和铯喷镀到银片上，即可制成“光电管”——一受光照，它便会产生电流，光线越强，电流越大。在自动控制技术中，光电管就象是机器的“眼睛”，所以有人把铷和铯叫做“长眼睛的金属”。

铷，化学符号Rb，原子序数37，原子量85.4678，属元素周期表第IA族，为碱金属的成员和稀有金属。1861年德国R.W.本生和G.R.基尔霍夫从萨克森地方的锂云母中提取溶液，然后用光谱分析发现一种新的碱金属元素，取名rubidium，该字来源于希腊文rubidus，含义是“最深的红色”。铷在地壳中的含量为0.028％，但极其分散，至今尚未发现单纯的铷矿物，而是存在于其他矿物中，铷在锂云母中的含量为3.75％；铷在光卤石中的含量虽不高，但储量很大；海水中含铷量为0.121克／吨。铷有两种天然同位素：铷85和铷87，后者具有放射性。

铷是银白色金属，质软，可用小刀切割。熔点38.89℃，沸点686℃，密度1.532克／厘米3(20℃)。化学性质比钾还要活泼，在室温和空气中能自燃，因此必须在严密隔绝空气情况下保存在液体石蜡中。铷与水，甚至是与温度低到－100℃的冰相接触时，也能发生猛烈反应，生成氢氧化铷和氢气。与有限量氧气作用，生成氧化铷，在过量氧气中燃烧，生成超氧化物。铷也能与卤素反应。氧化态为＋1，只生成＋1价化合物。铷离子能使火焰染成紫红色，可用焰色反应和火焰光度计检测。

由于铷非常活泼，不能用电解法生产，而要用金属热还原法。用钙还原氯化铷，用镁还原碳酸铷，都可以制得金属铷。铷在光的作用下易放出电子，可用于制造光电池。和钾、钠、铯形成的合金可用于除去高真空系统的残余气体。碘化铷银是良好的电子导体，可用作固体电池的电解质。铷的特征共振频率为6835兆赫，可用作时间标准，铷原子钟的特点是体积小、重量轻、所需功率小。 周期律性质

主条目：元素周期律

碱金属位于ⅠA族，其周期律性质主要表现为

·自上而下，碱金属元素的金属性逐渐增强

·每一种碱金属元素都是同周期元素中金属性最强的元素

锂的特殊性

锂的反常性

ⅠA族的周期性十分明显，但锂还是和同族的其它碱金属元素有很大不同，这种不同主要表现在锂化合物的共价性，这是由锂的原子半径过小导致的。

锂-镁对角线规则

主条目：对角线规则

元素周期表中，碱金属锂与位于其对角线位置的碱土金属镁（Mg）存在一定的相似性，这里体现了元素周期表中局部存在的“对角线规则”。锂与镁的相似性表现在：

·单质与氧气作用生成正常氧化物

·单质可以与氮气直接化和（和锂同族的其它碱金属单质无此性质）

·氢氧化物为中强碱，溶解度小，加热易分解

·氟化物、碳酸盐、磷酸盐难溶于水

·碳酸盐受热易分解

·氯化物能溶于有机溶剂中（共价性）

·锂离子、镁离子的水合能力强

究其原因，锂-镁对角线规则可以用周期表中离子半径的变化来说明，同一周期从左到右，离子半径因有效电荷的增加而减少，同族元素自上而下离子半径因电子层数的增加而增大，锂与镁因为处于对角线处，镁正好在锂的“右下方”，其离子半径因周期的递变规律而减小，又因族的递变规律而增大，二者抵消后就出现了相似性。[7]

碱金属是什么意思

碱金属单质的标准电极电势很小，具有很强的反应活性，能直接与很多非金属元素形成离子化合物，与水反应生成氢气，能还原许多盐类（比如四氯化钛），除锂外，所有碱金属单质都不能和氮气直接化合。

与水反应

2Li+2H2O==2LiOH+H2(g)

2Na+2H2O==2NaOH+H2(g)

2K+2H2O==2KOH+H2(g)

与氧气反应

4Li（s）+O?（g）==2Li2O（s）

4Na（s）+O?（g）==2Na2O（s）

2Na（s）+O?（g）=△=Na2O?（s）

R（s）+O?（g）==RO2（s）R=K、Rb、Cs

与卤素（X）反应

2R（s）+X?（g）==2RX（s）

与氢气（H?）反应

2R（s）+H?（g）=高温=2RH（s）

与硫反应

2R（s）+S（s）==R2S（s），反应爆炸

与磷反应

3R（s）+P（s）==R3P（s）

锂与氮气反应

6Li（s）+N2（s）==2Li3N（s）

焰色反应（物理性质）

碱金属离子及其挥发性化合物在无色火焰中燃烧时会显现出独特的颜色，这可以用来鉴定碱金属离子的存在，锂、铷、铯也是这样被化学家发现的，电子跃迁可以解释焰色反应，碱金属离子的吸收光谱落在可见光区，因而出现了标志性颜色。

除了鉴定外，焰色反应还可以用于制造焰火和信号弹。

下表给出碱金属离子的焰色反应相关表格，波长数据取自《无机化学（第五版）》,2008 380 类别 锂 钠 钾 铷 铯 颜色 紫红 黄 淡紫 紫 蓝 波长/nm 670.8 589.2 766.5 780.0 455.5 碱金属的相关热力学及电化学数据见下

数据取自《无机化学（第五版）》,2008 .375

电子亲和能数据取自《化学-物质结构与性质（选修）》,2007年 .24

单位均为标准单位 类别 锂 钠 钾 铷 铯 标准摩尔升华焓 159.37 107.32 89.24 80.88 76.065 标准摩尔水合焓 -535.27 -420.48 -337.64 -312.27 -287.24 离子标准摩尔生成焓（aq） 150.51 188.88 176.62 177.83 170.72 第一电离能（I） 526.41 502.04 425.02 409.22 381.90 电子亲和能（E） 59.6 52.9 48.4 46.9 45.5 标准电极电势E⊕ -3.040 -2.714 -2.936 -2.943 -3.027 由表中可以看出碱金属的标准电极电势都在-3.000V左右，表明其单质很容易失去电子，电离能不断增加，电子亲和能不断递减，表明其单质的还原性不断增强，锂的标准摩尔水合焓最大，但事实上锂与水最不易反应，这是因为锂的标准摩尔升华焓太大，且锂与水的反应产物氢氧化锂不溶于水，覆盖在锂上，影响了反应。

碱金属的氢氧化物易溶于水，呈强碱性，故叫碱金属

碱金属都是活泼金属。碱金属单质以金属键相结合。因原子体积较大，只有一个电子参加成键，所以在固体中原子间相互作用较弱。碱金属的熔点和沸点都较低，硬度较小（如钠和钾可用小刀切割）。

碱金属元素原子的价电子层结构是ns1，因此化合价为+1。碱金属原子次外层有8个电子（锂是2个电子），对核电荷的屏蔽效应较强，最外层的一个价电子离核又较远，特别容易失去。

碱金属在自然界中都以化合态存在。它在化学反应中常用作还原剂。碱金属的盐类大多为离子晶体，而且大部分可溶于水，其中不溶的盐类有

强碱分为有机强碱和无机强碱。

无机强碱中以氨基化合物（如氨基钾，氨基钠等），部分硅化物（如Mg?Si的Pk大于150）和碱金属氢化物（NaH,KH等）碱性最强，然后才是上述氢氧化物。

有机强碱中，以有机金属化物碱性最强，如有机金属锂化合物（如丁基锂，二异丙基氨锂，苄基锂等），格氏试剂，烷基铜锂等。然后是醇钠或醇钾（如甲醇钠，乙醇钠，乙醇钾，叔丁醇钠等）。以上有机强碱碱性均比氢氧化钠强。胍和季铵碱也是有机强碱，其碱性与氢氧化钠相当。