فلز قلیایی

در حالی که تمام تلاش برای پیروی از قوانین سبک استناد شده است ، ممکن است اختلافاتی وجود داشته باشد. اگر سوالی دارید ، لطفاً به کتابچه راهنمای مناسب یا منابع دیگر مراجعه کنید.

ویراستاران ما آنچه را که شما ارسال کرده اید را مرور می کنند و تعیین می کنند که آیا مقاله را تجدید نظر کنید.

در حالی که تمام تلاش برای پیروی از قوانین سبک استناد شده است ، ممکن است اختلافاتی وجود داشته باشد. اگر سوالی دارید ، لطفاً به کتابچه راهنمای مناسب یا منابع دیگر مراجعه کنید.

ویراستاران ما آنچه را که شما ارسال کرده اید را مرور می کنند و تعیین می کنند که آیا مقاله را تجدید نظر کنید.

فلزات قلیایی شش عنصر شیمیایی در گروه 1 هستند ، سمت چپ ترین ستون در جدول تناوبی. آنها لیتیوم (LI) ، سدیم (NA) ، پتاسیم (K) ، Rubidium (RB) ، سزیم (CS) و Francium (FR) هستند.(مانند سایر عناصر موجود در گروه 1 ، هیدروژن (H) دارای یک الکترون در بیرونی ترین پوسته خود است ، اما به عنوان یک فلز قلیایی طبقه بندی نمی شود زیرا این فلز نیست بلکه یک گاز در دمای اتاق است.)

فلزات قلیایی به این دلیل نامگذاری شده اند زیرا وقتی با آب واکنش نشان می دهند ، قلیایی تشکیل می شوند. قلیایی ها ترکیبات هیدروکسید از این عناصر مانند هیدروکسید سدیم و هیدروکسید پتاسیم هستند. قلیایی ها پایه های بسیار محکمی هستند که سوزناک هستند. به عنوان مثال ، چاودار هیدروکسید سدیم است. قلیایی ها برای تشکیل نمک با اسیدها واکنش نشان می دهند.

فلزات قلیایی نقاط ذوب کم دارند. لیتیوم در دمای 180. 5 درجه سانتیگراد (356. 9 درجه فارنهایت) ذوب می شود. سزیم در دمای 28. 4 درجه سانتیگراد (83. 1 درجه فارنهایت) ذوب می شود. این عناصر همچنین هادی های عالی گرما و برق هستند. فلزات قلیایی بسیار واکنشی هستند و بنابراین معمولاً در ترکیباتی با عناصر دیگر مانند نمک (کلرید سدیم ، NaCl) و کلرید پتاسیم (KCL) یافت می شود.

متداول ترین فلز قلیایی سدیم است که 2. 8 درصد از پوسته زمین است. رایج ترین ترکیب سدیم کلرید سدیم (NaCl) ، نمک است. رایج ترین بعدی پتاسیم است که 2. 6 درصد از پوسته زمین است. فلزات قلیایی دیگر بسیار نادر هستند. روبیدیم ، لیتیوم و سزیم به ترتیب 0. 01 ، 0. 002 و 0. 0007 درصد از پوسته زمین هستند. Francium رادیواکتیو است و فقط مقادیر دقیقه ای از آن در طبیعت وجود دارد.

خلاصه ای از این موضوع را بخوانید

فلز قلیایی ، هر یک از شش عنصر شیمیایی که گروه 1 (IA) جدول تناوبی را تشکیل می دهند - یعنی لیتیوم (LI) ، سدیم (NA) ، پتاسیم (K) ، روبیدیوم (RB) ، سزیم (CS) و وFrancium (FR). فلزات قلیایی به اصطلاح خوانده می شوند زیرا واکنش با آب قلیایی ها را تشکیل می دهد (یعنی پایه های قوی قادر به خنثی کردن اسیدها). سدیم و پتاسیم ششم و هفتمین عناصر فراوان هستند که به ترتیب 2. 6 و 2. 4 درصد از پوسته زمین را تشکیل می دهند. فلزات قلیایی دیگر به طور قابل توجهی نادر تر هستند و به ترتیب Rubidium ، Lithium و سزیم به ترتیب ، 0. 03 ، 0. 007 و 0. 0007 درصد از پوسته زمین را تشکیل می دهند. Francium ، یک ایزوتوپ رادیواکتیو طبیعی ، بسیار نادر است و تا سال 1939 کشف نشده است.

فلزات قلیایی به قدری واکنشی هستند که به طور کلی در طبیعت همراه با سایر عناصر یافت می شوند. مواد معدنی ساده ، مانند هالیت (کلرید سدیم ، NaCl) ، سیلویت (کلرید پتاسیم ، KCl) و کارنالیت (یک کلرید پتاسیم-منزیم ، KCL · MGCL₂· 6 ساعت₂o) ، در آب محلول هستند و بنابراین به راحتی استخراج و تصفیه می شوند. با این حال ، مواد معدنی محلول در آب پیچیده تر ، در پوسته زمین بسیار فراوان هستند. گاز بسیار رقیق سدیم اتمی (حدود 1000 اتم در هر سانتی متر مکعب [حدود 16000 اتم در هر اینچ مکعب]) در مزوسفر زمین (ارتفاع حدود 90 کیلومتر [60 مایل]) با فرسایش شهاب سنگ تولید می شود. واکنش بعدی سدیم با ازن و اکسیژن اتمی اتم های سدیم هیجان زده ایجاد می کند که نوری را که ما به عنوان "دم" یک شهاب سنگ و همچنین شبانه جوی پراکنده تر می بینیم ، منتشر می کند. مقادیر کمتری لیتیوم و پتاسیم نیز وجود دارد.

فلزات قلیایی دارای درخشش نقره مانند ، انعطاف پذیری زیاد و هدایت عالی برق و گرما به طور کلی با فلزات هستند. لیتیوم سبکترین عنصر فلزی است. فلزات قلیایی دارای نقاط ذوب کم هستند ، از سطح 179 درجه سانتیگراد (354 درجه فارنهایت) برای لیتیوم تا پایین 28. 5 درجه سانتیگراد (83. 3 درجه فارنهایت) برای سزیم. آلیاژهای فلزات قلیایی وجود دارند که به اندازه 78 درجه سانتیگراد (109 درجه فارنهایت) ذوب می شوند.

کشف کنید که چگونه می توان از ویروس باکتریایی خوش خیم برای افزایش عملکرد باتری های ذخیره سازی لیتیوم اکسیژن استفاده کرد

فلزات قلیایی به راحتی با اکسیژن جوی و بخار آب واکنش نشان می دهند.(لیتیوم همچنین با نیتروژن واکنش نشان می دهد.) آنها با آب و غالباً با آب واکنش نشان می دهند تا هیدروژن را آزاد کنند و محلول های سوز آور قوی را تشکیل دهند. متداول ترین مواد غیر فلزی مانند هالوژن ها ، اسیدهای هالوژن ، گوگرد و فسفر با فلزات قلیایی واکنش نشان می دهند. فلزات قلیایی خود با بسیاری از ترکیبات آلی ، به ویژه آنهایی که حاوی هالوژن یا یک اتم هیدروژن قابل تعویض هستند ، واکنش نشان می دهند.

سدیم از نظر استفاده صنعتی مهمترین فلز قلیایی است. این فلز در کاهش ترکیبات آلی و در تهیه بسیاری از ترکیبات تجاری استفاده می شود. به عنوان یک فلز آزاد ، از آن به عنوان یک مایع انتقال گرما در برخی از راکتورهای هسته ای استفاده می شود. صدها هزار تن ترکیبات تجاری که حاوی سدیم هستند سالانه استفاده می شود ، از جمله نمک معمولی (NaCl) ، جوش شیرین (NAHCO₃) ، کربنات سدیم (NA₂CO₃) ، و سودا سوز آور (NaOH). پتاسیم به طور قابل توجهی کمتر از سدیم به عنوان یک فلز آزاد است. با این حال ، نمک های پتاسیم در تولید کود در تناژهای قابل توجهی مصرف می شوند. فلز لیتیوم در آلیاژهای فلزی خاص و به عنوان یک واکنش دهنده در سنتزهای آلی استفاده می شود. استفاده مهم از لیتیوم در ساخت باتری های سبک وزن است. باتری های لیتیوم اولیه (قابل شارژ نیستند) در بسیاری از دستگاه ها مانند دوربین ها ، تلفن های همراه و ضربان ساز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. باتری های ذخیره سازی لیتیوم قابل شارژ که می توانند برای پیشرانش وسایل نقلیه یا ذخیره انرژی مناسب باشند ، موضوع تحقیقات فشرده هستند. روبیدیوم و سزیم و ترکیبات آنها از استفاده محدودی برخوردار هستند ، اما بخار فلز سزیم در ساعتهای اتمی استفاده می شود ، که آنقدر دقیق هستند که از آنها به عنوان استاندارد زمان استفاده می شود.

تاریخ

نمک های فلزی قلیایی به گذشتگان شناخته می شدند. عهد عتیق به نمک به نام نتر (کربنات سدیم) اشاره دارد که از خاکستر ماده سبزیجات استخراج شده است. نمک نمکی (نیترات پتاسیم) در باروت استفاده شد که در حدود قرن 9 میلادی در چین اختراع شد و تا قرن سیزدهم به اروپا معرفی شده بود.

در اکتبر 1807 ، شیمیدان انگلیسی سر همفری دیوی ، پتاسیم و سپس سدیم را جدا کرد. نام سدیم از نوشابه ایتالیایی گرفته شده است ، اصطلاحی که در قرون وسطی برای همه قلیایی ها اعمال می شود. پتاسیم از پتاس فرانسوی تهیه می شود ، نامی که برای باقیمانده باقی مانده در تبخیر محلول های آبی حاصل از خاکستر چوب استفاده می شود.

لیتیوم در سال 1817 توسط شیمیدان سوئد یوهان آرفوودسون در سال 1817 در حالی که تجزیه و تحلیل گلبرگ معدنی کشف شد ، کشف شد. نام لیتیوم از لیتوس ، کلمه یونانی برای "سنگی" گرفته شده است. این عنصر به شکل خالص جدا نشده بود تا اینکه دیوی یک دقیقه با الکترولیز لیتیوم کلرید یک دقیقه تولید کرد.

در حالی که شیمیدان آلمانی رابرت بونسن و گوستاو کیرچوف در سال 1860 در حال بررسی آبهای معدنی موجود در پلاتینات بودند ، آنها فیلتراتی به دست آوردند که توسط دو خط در منطقه آبی طیف آن مشخص می شد (نور ساطع می شود که نمونه در شعله قرار گرفت))بشرآنها وجود یک عنصر قلیایی جدید را پیشنهاد کردند و آن را سزیم ، مشتق شده از سزیوس لاتین ، که برای تعیین آبی آسمان استفاده می شود ، خواندند. همان محققان ، در مورد استخراج قلیایی ها از لپیدولیت معدنی ، محلول دیگری را از هم جدا کردند که دو خط طیفی از رنگ قرمز به دست آورد. آنها نام Rubidium را برای عنصر موجود در این محلول از لاتین Rubidus پیشنهاد دادند ، که برای تیره ترین رنگ قرمز استفاده شده است. فرانسیسیم تا سال 1939 توسط مارگریت پری از موسسه رادیوم در پاریس کشف نشد.

در قرن نوزدهم تنها استفاده از فلزات قلیایی ، اشتغال سدیم به عنوان یک معرف در ساخت آلومینیوم بود. هنگامی که فرآیند الکترولیتی برای تصفیه آلومینیوم برقرار شد ، به نظر می رسد که استفاده در مقیاس بزرگ از سدیم متوقف می شود. پیشرفت های بعدی در تولید الکترولیتی سدیم ، با این حال ، هزینه این عنصر را به حدی کاهش می دهد که می تواند از نظر اقتصادی برای تولید مواد افزودنی بنزینی ، معرفهای صنعت شیمیایی ، علف کش ها ، حشره کش ها ، نایلون ، داروهای دارویی و معرفت برای اصلاح فلز استفاده شود. بشرالکترولیز مداوم هیدروکسید سدیم ، تکنیکی به نام فرآیند Castner ، در سال 1926 توسط فرآیند سلول Downs جایگزین شد. این فرآیند ، که در آن یک مخلوط کلرید کلرید کلرید کلرید سدیم مذاب (برای کاهش نقطه ذوب) الکترولیز شده است ، هم فلز سدیم و هم کلر را تولید می کند.