bài giảng kim loại kiềm

Chương
6
KIM LOẠI KIỀM
KIM LOẠI KIỀM THỔ
NHÔM
KIM LOẠI KIỀM

Bài
28
NỘI DUNG BÀI HỌC
I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO
1. Vị trí của kim loại kiềm trong bảng tuần hoàn:
I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO:
I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO:
Dựa vào bảng tuần hoàn, nhận xét vị trí của các
nguyên tố kim loại kiềm?
Dựa vào bảng tuần hoàn, nhận xét vị trí của các
nguyên tố kim loại kiềm?

Kim loại kiềm là những nguyên tố hóa học thuộc phân nhóm chính nhóm
IA trong bảng tuần hoàn.

Gồm các nguyên tố: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr ( Franxi là nguyên tố phóng xạ
nên không xem xét).

Các nguyên tố này đứng đầu mỗi chu kì.
I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO:
I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO:
2. Cấu tạo và tính chất của kim koại kiềm:
Nguyên tố Li Na K Rb Cs
Cấu hình electron [He]2s

1
[Ne]3s
1
[Ar]4s
1
[Kr]5s
1
[Xe]6s
1
Bán kính nguyên tử (nm) 0,123 0,157 0,203 0,216 0,235
Năng lượng ion hóa I
1
(kJ/ mol)
520 497 419 403 376
Độ âm điện 0,98 0,93 0,82 0,82 0,79
E
O
M
+

/M
(V) -3,05 -2,71 -2,93 -2,98 -2,92
Mạng tinh thể Lập phương tâm khối
I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO:
I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO:
Dựa vào bảng 6.1 nhận xét về cấu hình e, bán kính nguyên
tử, năng lượng ion hóa, số oxi hóa và thế điện cực chuẩn
của các KLK?
Dựa vào bảng 6.1 nhận xét về cấu hình e, bán kính nguyên
tử, năng lượng ion hóa, số oxi hóa và thế điện cực chuẩn

của các KLK?
I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO:
I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO:
•
Cấu hình e: [khí hiếm]ns
1
. So với các e khác, e ở ns
1
ở xa hạt nhân nguyên tử
nhất, do đó dễ tách khỏi nguyên tử.
•
Năng lượng ion hóa nhỏ nhất so với các nguyên tố cùng chu kì. Do vậy, KLK
có tính khử rất mạnh: M

 M
+
+ e . Năng lượng ion hóa giảm dần từ Li  Cs.
•
Số oxi hóa: chỉ có số oxi hóa +1 trong các hợp chất.
•
Thế điện cực chuẩn: có giá trị rất âm.


II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ:
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ:
Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các KLK thấp hơn nhiều so với các kim loại
khác.
 Giải thích: Liên kết kim loại trong mạng tinh thể kim loại kiềm kém bền vững.
1. Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi:
2. Khối lượng riêng:

Tương tự, khối lượng riêng của KLK cũng nhỏ hơn các kim loại khác.
 Giải thích: Bán kính nguyên tử lớn và cấu tạo mạng tinh thể kém đặc khít.
3. Tính cứng:
Các KLK đều mềm dễ, cắt bằng dao.
 Giải thích: Liên kết kim loại trong mạng tinh thể yếu.
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ:
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ:
Nguyên tố Nhiệt độ nóng chảy (t
0
C ) Nhiệt độ sôi
(t
0
C )
Khối lượng riêng
(g/cm
3
)
Độ cứng
(Độ cứng kim cương = 10 )
Li 180 1330 0.53 0.6
Na 98 892 0.97 0.4
K 64 760 0.86 0.5
Rb 39 688 1.53 0.3
Cs 29 690 1.90 0.2
Bảng 6.2: Một số hằng số vật lí của kim loại kiềm
Nhận xét:
Các đại lượng vật lí giảm dần từ Li  Cs.
 Giải thích: Từ Li đến Cs, khoảng cách giữa các ion và kim loại trong mạng tinh thể tăng dần
( do bán kính nguyên tử tăng) làm cho độ bền tinh thể giảm nên nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ
sôi giảm dần.

•
Kim loại kiềm có màu trắng bạc, có ánh kim, dẫn điện tốt, nhiệt độ nóng chảy,
nhiệt độ sôi thấp, mềm, khối lượng riêng nhỏ.
•
Mạng lập phương tâm khối, cấu
trúc rỗng, trong tinh thể có liên kết
kim loại yếu.
Mạng lập phương tâm khối
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ:
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ:
Kết luận:
Nêu đặc điểm cấu tạo nguyên tử kim loại kiềm, từ đó
dự đoán tính chất hóa học chung ?
Nêu đặc điểm cấu tạo nguyên tử kim loại kiềm, từ đó
dự đoán tính chất hóa học chung ?
Đặc điểm:
Đặc điểm:
•
Lớp ngoài cùng: ns
1
nên trong các hợp chất có số oxi hóa +1
.
•

Năng lượng ion hóa khá nhỏ.
•
Bán kính nguyên tử lớn
•
Thế điện cực chuẩn có giá trị rất âm.
 Năng lượng dùng để tách electron hóa trị lớn.

Có tính khử rất mạnh
M  M
+
+ e
Có tính khử rất mạnh
M  M
+
+ e
III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC:
III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC:
Tính khử tăng dần từ Li  Cs ( do bán kính nguyên tử tăng, năng lượng ion hóa
giảm).
III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC:
III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC:
Kim loại kiềm có các tính chất sau:
Kim Tác
III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC:
III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC:
1. Tác dụng với phi kim:
Kim loại kiềm khử dễ dàng các nguyên tử phi kim thành ion âm.
a. Tác dụng với Oxi:
Không khí khô: 4Na + O
2
 2Na
2
O
Oxi khô: 2Na + O
2
 Na
2

O
2

Tổng quát:
Với O
2
: 4M + O
2
 2M
2
O (không khí khô)
2M + O
2
 M
2
O
2
(Oxi khô)

Chú ý : Các KLK khi cháy trong Oxi cho ngọn lưa màu khác nhau.
Vd: Với Na: ngọn lửa màu vàng.
Với K: màu tím hoa cà.
b. Tác dụng với Clo:
2Na + Cl
2
 2NaCl
Tổng quát:
Các kim loại khác đều tương tự như Na:
2M + Cl
2

2MCl
Natri clorua
M
III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC:
III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC:
2. Tác dụng với axit (HCl, H
2
SO
4
loãng…)
Do thế chuẩn của kim loại kiềm rất âm nên nó khử mạnh ion H
+
. Tất cả các kim loại kiềm
đều nổ khi tiếp xúc với dung dịch axit.
2Na + 2HCl  2NaCl + H
2
2Na + H
2
SO
4
 Na
2
SO
4
+ H
2
Tổng quát:
M + H
+
 M

+
+ ½ H
2

 Mức độ phản ứng tăng từ Li  Cs.
III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC:
III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC:
3. Tác dụng với nước:
Kim loại kiềm phản ứng dễ dàng với nước ở nhiệt độ thường.
Thí nghiệm: Na phản ứng với nước.
2Na + 2H
2
O  2NaOH + H
2
Tổng quát:
M + H
2
O  MOH + 1/2H
2
III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC:
III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC:
Từ Li

Cs: khả năng phản ứng với nước tăng dần. Cụ thể:

Li phản ứng chậm với H
2
O.

Na phản ứng nhanh với H

2
O.

K phản ứng mãnh liệt với H
2
O ( bùng cháy)

Rb, Cs phản ứng nổ với H
2
O.
Vì vậy, trong thực tế, người ta bảo quản kim loại kiềm bằng cách ngâm trong
dầu hỏa.
Nhận xét:
\
IV. ỨNG DỤNG – TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN - ĐIỀU CHẾ
IV. ỨNG DỤNG – TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN - ĐIỀU CHẾ
1. Ứng dụng của kim loại kiềm:
KIM LOẠI KIỀM
Chế tạo hợp kim
Chế tạo hợp kim
Chất trao đổi nhiệt (Na, K )
Chất trao đổi nhiệt (Na, K )
Chế tạo tế bào quang điện ( Cs)
Chế tạo tế bào quang điện ( Cs)
Điều chế kim loại hiếm
Điều chế kim loại hiếm
Tổng hợp hữu cơ
Tổng hợp hữu cơ
`
IV. ỨNG DỤNG – TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN - ĐIỀU CHẾ

IV. ỨNG DỤNG – TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN - ĐIỀU CHẾ
2. Trạng thái tự nhiên:

Trong tự nhiên, kim loại kiềm chỉ tồn tại ở dạng hợp chất.

Trong nước biển có chứa một lượng tương đối lớn NaCl.

Đất có chứa một số hợp chất của kim loại kiềm ở dạng silicat và aluminat.
IV. ỨNG DỤNG – TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN - ĐIỀU CHẾ
IV. ỨNG DỤNG – TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN - ĐIỀU CHẾ
3. Điều chế:
a. Nguyên tắc:
Khử ion kim loại kiềm thành kim loại.
M
+
+ e  M

b. Phương pháp:
Điện phân nóng chảy muối halogenua hoặc hiđroxit của kim loại kiềm.
c. Ví dụ:
Ví dụ 1: Điên phân NaCl nóng chảy để điều chế Na
+
NaCl
Na Cl
Nóng chảy
Cato t
Bằng thép
Lưới thép
hình trụ
Ano t

Bằng than chì
Cl2
Na
Nóng chảy
Na
Cato t
Bằng thép
NaCl
(K) Na
+
Cl
-
(A)
Na
+
+ 1e =Na
2Cl
-
- 2e = Cl
2
2NaCl
2Na
+
Cl
2
dpnc
Sơ đồ điện phân:
Phương trình điện phân:
IV. ỨNG DỤNG – TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN - ĐIỀU CHẾ
IV. ỨNG DỤNG – TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN - ĐIỀU CHẾ

Ví dụ 2: Điện phân NaOH
23
NaOH
(K) Na
+
Na
+
+ 1e  Na
OH
-
(A)
4OH
-
O
2
+
2H
2
O
+4e
4NaOH 4Na
+
O
2
+
2H
2
O
dp
Phương trình điện phân:

IV. ỨNG DỤNG – TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN - ĐIỀU CHẾ
IV. ỨNG DỤNG – TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN - ĐIỀU CHẾ
KIM LOẠI KIỀM
KIM LOẠI KIỀM

Kim loại kiềm ở nhóm IA : Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

Có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, độ cứng thấp, khối lượng riêng nhỏ

Tính chất hoá học
•
Tác dụng với phi kim: O
2
, Cl
2
,…
•
Tác dụng với axít: HCl, H
2
SO
4
,gây nổ
•
Tác dụng với H
2
O

Ứng dụng
•
Chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp, hợp kim siêu

nhẹ
•
Cs làm tế bào quang điện

Điều chế
•
M
+
+ e M
O
•
Phương pháp: Quan trọng là điện phân nóng chảy muối halogenua
kim loại kiềm
V. CỦNG CỐ:
V. CỦNG CỐ:
V. CỦNG CỐ:
V. CỦNG CỐ:
Câu 1: Cấu hình electron lớp ngoài cùng của kim loại kiềm là?
A. ns
1
B. ns
2
C. ns
2
np
1
D. (n-1)d
x
ns
y

Câu 2: Cation M
+
có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 2s
2
2p
6
. M
+
là cation nào sau đây?
A. Ag
+
B. Cu
+
C. Na
+
D. K
+

Câu 3: Trong quá trình điện phân KCl nóng chảy, quá trình nào xảy ra ở anot?
A. Sự oxi hóa ion K
+

B. Sự oxi hóa ion Cl
-
C. Sự khử ion K
+
D. Sự khử ion Cl
-
A

A
C
C
B
B