THUYẾT TRÌNH VỀ KIM LOẠI KIỀM

KIM LOẠI KIỀM


DANH SÁCH NHÓM
• Huỳnh

Ngô Thục Mi

• Trần Thị Thanh Thủy
• Phan Văn Tuấn
• Lê

Hằng Thanh Thiện

GVHD: Hà Thị Hải Yến


A. KIM LOẠI KIỀM


I. Vị trí trong bảng tuần hoàn, cấu hình electron
nguyên tử


• Thuộc

nhóm IA của bảng tuần hoàn, gồm các nguyên tố: Li, Na, K, Rb, Cs
và Fr (nguyên tố phóng xạ)

• Cấu

hình electron nguyên tử:

Li: [He]2s1
Rb: [Kr]5s1

Na: [Ne]3s1
Cs: [Xe]6s1

K: [Ar]4s1


II. Tính chất vật lý


a)

Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp (giảm dần từ Li đến Cs) do mạng
tinh thể kim loại kiềm có kiểu lập phương tâm khối, trong đó liên kết kim
loại kém bền.

b)

Khối lượng riêng nhỏ (tăng dần từ Li đến Cs) do các kim loại kiềm có
mạng tinh thể rỗng hơn và nguyên tử có bán kính lớn hơn so với các kim
loại khác trong cùng chu kì

c)

Độ cứng thấp do lực liên kết giữa các nguyên tử kim loại yếu. Có thể cắt
kim loại bằng dao dễ dàng

III. Tính chất hóa học
•

Các nguyên tử kim loại kiềm có năng lượng ion hóa nhỏ, vì vậy kim loại
kiềm có tính khử rất mạnh. Tính khử tăng dần từ Li  Cs
M – 1e-  M+

•

Là kim loại có tính khử mạnh nhất trong các kim loại cùng chu kỳ

•

Trong các hợp chất, các kim loại kiềm thường có số oxi hóa +1


1) Tác dụng với phi kim
 Tác

dụng với oxi:

2Na + O2  Na2O2 (natri peoxit)
4Na + O2  2Na2O (natri oxit)
 Tác

dụng với halogen, lưu huỳnh

2K + Cl2  2KCl

2Na + S  Na2S
2) Tác dụng với axit
2Na + HCl  2NaCl + H2
3) Tác dụng với nước
2K + H2O  2KOH + H2
2M + H2O  2MOH + H2


IV. Điều chế và ứng dụng
1) Điều chế
•

Khử ion kim loại kiềm trong hợp chất bằng cách điện phân nóng chảy hợp
chất của chúng

Ví dụ:
- Na điều chế được bằng cách điện phân nóng chảy NaCl:
2NaCl  2Na + Cl2
- Kali điều chế trong tháp ngược dòng (làm bằng thép không gỉ) theo phản
ứng:
Na + KCl  K + NaCl


- Li, Rb & Cs được điều chế bằng cách điện phân các halogenua nóng chảy của chúng. Cũng
có thể khử cacbonat của Cs & Rb bằng Zr ở nhiệt độ cao:
M2CO3 + Zr  4M + ZrO2 + 2CO2
2) Ứng dụng
-

Pin Lithium-ion

-

Dùng chế tạo hợp kim có nhiệt độ ngoài cùng thấp

Ví dụ: Hợp kim Na-K nóng chảy ở nhiệt độ 70C dùng làm chất trao đổi nhiệt trong các lò
phản ứng hạt nhân
-

Hợp kim Li-Al siêu nhẹ, được dùng trong kỹ thuật hàng không

-

Cs được dùng làm tế bào quang điện.


Pin Lithium­ion
1. Giới thiệu
– Pin lithium­ion (hay pin Li­ion, viết tắt là LIB) là một loại pin sạc.
– Trong quá trình sạc, các ion Li chuyển động từ cực dương sang cực âm, và ngược 

lại trong quá trình xả (quá trình sử dụng)

– LIB thường sử dụng điện cực là các hợp chất mà cấu trúc tinh thể của chúng có 

dạng lớp

–  Các vật liệu điện cực có cấu trúc tinh thể dạng lớp thường gặp dùng cho cực dương 

là các hợp chất ôxit kim loại chuyển tiếp và Li, như LiCoO2, LiMnO2,...Dùng cho 

điện cực âm là graphite.

– Dung dịch điện ly được sử dụng trong pin yêu cầu không được dẫn điện.


2. Cấu tạo của pin
Điện cực dương: là các oxit kim loại Lithium 
dạng  LiMO2  trong  đó  M  là  các  kim  loại 
chuyển tiếp như Fe, Co, Mn,...
Cấu tạo

Điện cực âm: vật liệu thường dùng là graphite 
và các vật liệu cacbon khác.  
Dung dịch điện ly: các dung môi hữu cơ như 
etylen cacbonat, dimetyl cacbonat, và dietyl 
cacbonat 


3. Cơ chế hoạt động

-

Khi  sạc  pin,  ion  Li+  trong  bản  cực 
dương  tiến  sang  bản  cực  âm    đính 
vào  mạng  C  tại  đó    quá  trình  sạc 
chấm dứt

-

Khi xả hay sử dụng pin, quá trình trên 

được thực hiện theo chiều ngược lại


– Phản ứng tại cực dương (cathode) trong vật liệu dưới dạng LCO:

LiCoO2  CoO2 + Li+ + e­
– Phản ứng tại cực âm(anode) trong vật liệu dưới dạng graphite: 

C6 + Li+ + e­  LiC6
– Phản ứng của cả pin 

C6 + LiCoO2  LiC6 + CoO2


B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN
TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM


1. Các oxit, peoxit & ozonit:
- Khi đốt nóng KLK trong không khí sẽ thu được hỗn hợp sản phẩm có thành
phần phức tạp, bao gồm oxit M2O, peoxit M2O2 và supeoxit MO2
a) Tính chất hóa học:
Phản ứngvới nước:
M2O + H2O → 2MOH
M2O2 + 2H2O → 2MOH + H2O2
2MO2 + 2H2O → 2MOH + H2O2 + O2 ↑
Phản ứng với CO2
M2O + CO2 → M2CO3
2M2O2 + 2CO2 → 2M2CO3 + O2 ↑

b) Ứng dụng:
Làm nguồn cung cấp oxi trong các bình lặn và tàu ngầm
Dựa vào phản ứng với khí CO2 người ta dùng Na2O2 làm nguồn cung cấp oxi ở
trong các bình lặn và tàu ngầm .Trộn Na2O2 với KO2 theo tỉ lệ 1:2 về phân tử thỳ
thể tích khí O2 sinh ra sẽ bằng thể tích của khí CO2 được hấp thụ:
Na2O2 + 2KO2 + 2CO2 → Na2CO3 + K2CO3 + 2O2


2. Hidroxit kim loại kiềm: MOH
Các hidroxit kim loại kiềm là các bazơ mạnh, tính bazơ tăng dần trong dãy.
Do có tính bazơ mạnh nên chúng phản ứng với hầu hết các chất có bản chất
axit.
a) Tính chất vật lý: Chất rắn không màu, dễ nóng chảy, hút ẩm mạnh, tan
nhiều trong nước.
b) Tính chất hóa học:
- Tác dụng với Axit:
H+ + OH– → H2O
- Tác dụng với oxit axit:
2MOH + CO2 → M2CO3 + H2O
- Phản ứng với muối tạo thành bazơ mới và muối mới:


Ứng dụng:
− Nấu xà phòng, chế phẩm nhuộm, tơ nhân tạo, tinh chế quặng nhôm trong công
nghiệp luyện nhôm,…..
− Đun sôi chất béo trực tiếp với dung dịch xút ở 1000C dưới áp suất không khí. Khi
đó, xà phòng được tạo thành :

3. Các muối clorua, cacbonat, nitrat kim loại kiềm


Natri clorua (NaCl) (Muối ăn)

a) Tính chất vật lý:

Tinh thể có dạng mạng lưới lập phương tâm diện, không có màu và hoàn toàn trong suốt, dễ tan
trong nước.
Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao (tonc= 800oC, tos= 1454oC)
b) Tính chất hóa học:
- NaCl vẫn phản ứng với một muối:
  NaCl + AgNO3  → NaNO3 + AgCl↓
- Phản ứng với H2SO4 đậm đặc nóng:
  NaCl + H2SO4    →  NaHSO4 + HCl
- Điện phân nóng chảy:


c) Ứng dụng:
Là nguyên liệu để điều chế Na, Cl2, HCl, NaOH và hầu hết các hợp chất quan
trọng khác của natri. Ngoài ra, NaCl còn được dùng nhiều trong các ngành
công nghiệp như thực phẩm (muối ăn…), nhuộm, luyện kim,....




Natri cacbonat Na2CO3 (Soda)

a) Tính chất vật lý
Na2CO3 là chất rắn màu trắng, dễ tan trong nước. Ở nhiệt độ thường nó tồn tại ở

dạng muối ngậm nước Na2CO3.10H2O
b) Tính chất hóa học:
Phản ứng với axit:
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 ↑ + H2O
Phản ứng với kiềm:
Na2CO3 + Ba(OH)2→ BaCO3↓ + 2NaOH
Phản ứng với muối:
Na2CO3 + CaCl2 → 2NaCl + CaCO3


Chuyển đổi qua lại với natri bicacbonat theo phản ứng:
Na2CO3 + CO2 + H2O ↔ NaHCO3
c) Ứng dụng:
−

−

Muối Natri Cacbonat được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thủy tinh (sođa
nặng), đồ gốm sứ, xà phòng, phẩm nhuộm, bột giấy, thủy sản, thuộc da, xử lý nước,…
Dùng trong sản xuất thủy tinh (giảm nhiệt đô nóng chảy của thủy tinh):
CaCO3 + Na2CO3 + 6SiO2 → 2CO2 + Na2O.CaO.6SiO2




Kali Nitrat

a) Tính chất vật lý
Tinh thể không màu, dễ nóng chảy, dễ tan trong nước
b) Tính chất hóa học:

Phân hủy ở nhiệt độ cao:
2KNO3 → 2KNO2 + O2↑
c) Ứng dụng:
Dùng làm thuốc nổ:
2KNO3 + S + 3C → K2S + 3CO2 + N2↑.