Tài liệu Nhóm nguyên tố 1 , Nguyên tố nhóm II (Kim loại kiềm thổ) ppt

Nhóm nguyên tố 1 , Nguyên tố nhóm II (Kim loại kiềm thổ)
Nhóm nguyên tố 1 là cột số 1 trong bảng tuần hoàn (tiêu chuẩn), còn được gọi là nhóm
kim loại kiềm gồm 6 nguyên tố kim loại kiềm và hydro.
Nhóm

1
Chu kỳ

1

1
H

2

3
Li

3

11
Na

4

19
K

5

37

Rb

6

55
Cs

7

87
Fr

Kim loại kiềm

Các kim loại kiềm là một dãy các nguyên tố trong nhóm 1 của bảng tuần hoàn các
nguyên tố, ngoại trừ hiđrô. Đó là liti, natri, kali, rubiđi, xêzi và franxi. Chúng là các
nguyên tố hoạt động mạnh và ít khi tìm thấy ở dạng đơn chất trong tự nhiên.

Các kim loại kiềm là các kim loại có màu trắng bạc, mềm, có khối lượng riêng thấp, có
phản ứng tức thời với các nguyên tố thuộc nhóm halôgen để tạo thành các muối điện ly
và v
ới nước để tạo thành các hiđrôxít kiềm rất mạnh về phương diện hóa học tức các
bazơ (hay ba dơ). Các nguyên tố này chỉ có một êlectron ở lớp ngoài cùng, vì thế trạng
thái năng lượng ưa thích của chúng là dễ mất đi một êlectron để tạo thành ion có điện tích
dương 1.

Hiđrô, có một êlectron đơn độc, đôi khi được xếp vào đầu nhóm 1, nhưng nó không phải
là một kim loại kiềm; nó t
ồn tại trong tự nhiên dưới dạng khí nhị nguyên tử (phân tử). Để
loại bỏ êlectron duy nhất của nó đòi hỏi tương đối nhiều năng lượng hơn việc loại bỏ

êlectron ngoài cùng của các kim loại kiềm. Giống như các halôgen, chỉ một êlectron bổ
sung là đủ để điền đầy lớp ngoài cùng của nguyên tử hiđrô, vì thế hiđrô có thể trong một
vài điều kiện môi trườ
ng có những tính chất của một halôgen, tạo thành ion âm hiđrua.
Hợp chất của hiđrô với các kim loại kiềm và một số kim loại chuyển tiếp cũng đã được
tạo ra.

Dưới áp suất cực lớn, chẳng hạn như ở lõi của Mộc Tinh, hiđrô có tính kim loại và có các
tính chất giống như kim loại kiềm
Hiđrô

Hiđrô (từ tiếng Latinh: hydrogenium) là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn
nguyên tố có ký hiệu H và số nguyên tử bằng 1. Tr
ước đây còn được gọi là khinh khí;
hiện nay từ này ít được sử dụng, chỉ trong một số trường hợp hữu hạn.
1. Thuộc tính

Hiđrô là nguyên tố hóa học nhẹ nhất với đồng vị phổ biến nhất chứa một prôton và một
điện tử. Ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn nó là dạng khí không màu, không mùi, nhị
nguyên tử (phân tử), H2 dễ bắt cháy, có hóa trị 1, có nhiệt độ sôi 20,27 K (-252,87°C) và
nhi
ệt độ nóng chảy 14,02 K (-259,14°C).

Hiđrô là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ. Nó hiện diện trong nước và trong mọi hợp
chất hữu cơ cũng như các cơ thể sống. Nó có thể có phản ứng hóa học với phần lớn các
nguyên tố hóa học khác. Các ngôi sao trong chuỗi chính là sự tràn ngập của hiđrô trong
trạng thái plasma. Nó được sử dụng trong sản xuất amôniắc (NH3), cũng như làm khí
nâng trong các khinh khí cầu hay làm nguồn n
ăng lượng.

Trong phòng thí nghiệm, hiđrô được điều chế bằng phản ứng của axít với kim loại, như
kẽm chẳng hạn. Để sản xuất công nghiệp có giá trị thương mại nó được điều chế từ ga
thiên nhiên. Điện phân nước là biện pháp đơn giản nhưng không kinh tế để sản xuất hàng
loạt hiđrô. Các nhà khoa học đang nghiên cứu để tìm ra những phươ
ng pháp điều chế mới
như sử dụng tảo lục hay việc chuyển hóa các dẫn xuất sinh học như glucôda hay sorbitol
ở nhiệt độ thấp bằng các chất xúc tác mới.

Dưới áp suất cực cao, chẳng hạn như tại trung tâm của các sao khí khổng lồ, các phân tử
hiđrô mất đặc tính của nó và hiđrô trở thành một kim loại lỏng (xem hiđrô kim loại).
Dưới áp suất cực thấp, nh
ư trong khoảng không vũ trụ, hiđrô có xu hướng tồn tại dưới
dạng các nguyên tử riêng biệt, đơn giản vì không có cách nào để chúng liên kết với nhau;
các đám mây H2 tạo thành và được liên kết trong quá trình hình thành các ngôi sao.

Nguyên tố này đóng vai trò sống còn trong việc cung cấp năng lượng trong vũ trụ thông
qua các phản ứng prôton-prôton và chu trình cacbon - nitơ. (Chúng là các phản ứng nhiệt
hạch giải phóng năng lượng khổng lồ thông qua việc tổ hợp hai nguyên tử hiđrô thành
mộ
t nguyên tử hêli.)
1. 1. Hiđrô nguyên tử

Bài chính: Hiđrô nguyên tử

Hiđrô nguyên tử là nguyên tử của nguyên tố hiđrô. Nó bao gồm một điện tử có điện tích
âm quay xung quanh prôton mang điện tích dương là hạt nhân của nguyên tử hiđrô. Điện
tử và prôton liên kết với nhau bằng lực Culông.
2. Lịch sử

Hiđrô (trong tiếng Pháp, hydrogène, hydr-, thân từ của hydros, tiếng Hy Lạp nghĩa là

"nước", và -gène, tiếng Pháp nghĩa là "sinh", có nghĩa là "sinh ra nước" khi hợp với ô xy
[1]) lầ
n đầu tiên được Henry Cavendish phát hiện như một chất riêng biệt năm 1766.
Cavendish tình cờ tìm ra nó khi thực hiện các thí nghiệm với thủy ngân và các axít. Mặc
dù ông đã sai lầm khi cho rằng hiđrô là hợp chất của thủy ngân (và không phải của axít),
nhưng ông đã có thể miêu tả rất nhiều thuộc tính của hiđrô rất cẩn thận. Antoine
Lavoisier đặt tên cho nguyên tố này và chứng tỏ nước được tạo ra từ hiđrô và ôxy. Một
trong nhữ
ng ứng dụng đầu tiên của nó là khinh khí cầu. Hiđrô thu được bằng cách cho
axít sulfuric loãng tác dụng với sắt. Đơteri, một trong các đồng vị của hiđrô, được Harold
C. Urey phát hiện bằng cách chưng cất một mẫu nước nhiều lần. Urey nhận giải Nobel
cho phát minh của mình năm 1934. Trong cùng năm đó, đồng vị thứ ba, triti, đã được
phát hiện.
3. Sự phổ biến và sản xuất

Hiđrô là nguyên tố phổ bi
ến nhất trong vũ trụ, chiếm 75% các vật chất thông thường theo
khối lượng và trên 90% theo số lượng nguyên tử. Nguyên tố này được tìm thấy với một
lượng khổng lồ trong các ngôi sao và các hành tinh khí khổng lồ. Tuy vậy, trên Trái Đất
nó có rất ít trong khí quyển (1 ppm theo thể tích). Nguồn chủ yếu của nó là nước, bao
gồm hai phần hiđrô và một phần ôxy (H2O). Các nguồn khác bao gồm phần lớn các chất
hữu cơ (hiện tại là mọi d
ạng của cơ thể sống), than, nhiên liệu hóa thạch và khí tự nhiên.
Mêtan (CH4) là một nguồn quan trọng của hiđrô.

Hiđrô có thể điều chế theo nhiều cách khác nhau: hơi nước qua than (cacbon) nóng đỏ,
phân hủy hiđrôcacbon bằng nhiệt, phản ứng của các bazơ mạnh (kiềm) trong dung dịch
với nhôm, điện phân nước hay khử từ axít loãng với một kim loại (có khả năng đẩy hiđrô
từ axít) nào đó.

Việc sản xuất thương mại của hiđrô thông thường là từ khí tự nhiên được xử lý bằng hơi
nước nóng. Ở nhiệt độ cao (700-1.100°C), hơi nước tác dụng với mêtan để sinh ra
mônôxít cacbon và hiđrô.

CH4 + H2O → CO + 3 H2

Lượng hiđrô bổ sung có thể thu được từ mônôxít cacbon thông qua phản ứng nước-khí
sau:

CO + H2O → CO2 + H2

4. Hợp chất

Là nhẹ nhất trong mọi chất khí, hiđrô liên kết với phần lớn các nguyên tố khác để tạo ra
hợp chất. Nó có độ điện âm 2,2 vì thế nó tạo ra hợp chất ở những chỗ mà nó là nguyên tố
mang tính phi kim loại nhiều hơn (1) cũng như khi nó là nguyên tố mang tính kim loại
nhiều hơn (2). Các chất loại đầu tiên gọi là hiđrua, trong đó hiđrô hoặc là tồn tạ
i dưới
dạng ion H- hay chỉ là hòa tan trong các nguyên tố khác (chẳng hạn như hiđrua palađi).
Các chất loại thứ hai có xu hướng cộng hóa trị, khi đó ion H+ là một hạt nhân trần và có
xu hướng rất mạnh để hút các điện tử vào nó. Các dạng này là các axít. Vì thế thậm chí
trong các dung dịch axít người ta có thể tìm thấy các ion như hiđrôni (H3O+) cũng như
prôton.

Hiđrô kết hợp với ôxy tạo ra nước, H2O và giải phóng ra năng lượng, nó có thể nổ
khi
cháy trong không khí. Ôxít đơteri, hay D2O, thông thường được nói đến như nước nặng.
Hiđrô cũng tạo ra phần lớn các hợp chất với cacbon. Vì sự liên quan của các chất này với
các loại hình sự sống nên người ta gọi các hợp chất này là các chất hữu cơ, việc nghiên
cứu các thuộc tính của các chất này thuộc về hóa hữu cơ.

5. Đồng vị

Hiđrô là nguyên tố duy nhất có các tên gọi khác nhau cho các đồng vị của nó. (Trong giai
đoạn đầu của nghiên cứu phóng xạ, các đồng vị phóng xạ nặng khác nhau cũng được đặt
tên, nhưng các tên gọi này không được sử dụng, mặc dù một nguyên tố, radon, có tên gọi
mà nguyên thủy được dùng chỉ cho một đồng vị của nó). Các ký hiệu D và T (thay vì H2
và H3) đôi khi được sử dụng để chỉ đơteri và triti, mặc dù điều này không được chính
thức phê chuẩn. (Ký hiệu P đã được sử dụng cho phố
tpho và không thể sử dụng để chỉ
proti.)

* H1: Đồng vị phổ biến nhất của hiđrô, đồng vị ổn định này có hạt nhân chỉ chứa duy
nhất một prôton; vì thế trong miêu tả (mặc dù ít) gọi là proti.
* H2: Đồng vị ổn định có tên là đơteri, với thêm một nơtron trong hạt nhân. Nó chiếm
khoảng 0,0184-0,0082% của toàn bộ hiđrô (IUPAC); tỷ lệ của nó tới proti được xác định
liên quan với nước tham chiế
u tiêu chuẩn của VSMOW.
* H3: Đồng vị phóng xạ tự nhiên có tên là triti. Hạt nhân của nó có hai nơtron và một
prôton. Nó phân rã theo phóng xạ bêta và chu kỳ bán rã là 12,32 năm.
* H4: Hiđrô-4 được tổng hợp bằng cách tấn công triti với hạt nhân đơteri chuyển động
cực nhanh. Nó phân rã thông qua bức xạ nơtron và có chu kỳ bán rã 9,93696x10-23 giây.
* H5: Năm 2001 các nhà khoa học phát hiện ra hiđrô-5 bằng cách tấn công các mục
tiêu hiđrô bằng các ion nặng. Nó phân rã thông qua bức xạ nơtron và có chu kỳ bán rã
8,01930x10-23 giây.
* H6: Hiđrô-6 phân rã thông qua ba bức xạ nơ
tron và có chu kỳ bán rã 3,26500x10-22
giây.
* H7: Năm 2003 hiđrô-7 đã được tạo ra (bài báo [2]) tại phòng thí nghiệm RIKEN ở
Nhật Bản bằng cách cho va chạm dòng các nguyên tử hêli-8 cao năng lượng với mục tiêu
hiđrô lạnh và phát hiện ra các triton - hạt nhân của nguyên tử triti - và các nơtron từ sự

phá vỡ của hiđrô-7, giống như phương pháp sử dụng để sản xuất và phát hiện hiđrô-5.

6. Cảnh báo

Hiđrô là một chất khí dễ bắt cháy, nó cháy khi mật độ
chỉ có 4%. Nó có phản ứng cực
mạnh với clo và flo, tạo thành các axít hiđrôhalic có thể gây tổn thương cho phổi và các
bộ phận khác của cơ thể. Khi trộn với ôxy, hiđrô nổ khi bắt lửa.
 
 
Nguyên tố nhóm II (Kim loại kiềm thổ)
 
Các kim loại kiềm thổ làmột dãy các nguyên tố trong nhóm nguyên tố 2 của
 
bảng tuần hoàn các nguyên tố. Đó là berili, magiê, canxi, stronti, bari và radi 
(không phải lúc nào cũng được xem xét do chu kỳ bán rã ngắn của nó). 
 
Các kim loại kiềm thổ được đặt tên theo các 
ôxít của chúng, các đất kiềm, có tên gọi cũ 
là berilia, magiêsia, vôi sống, strontia và baryta. Chúng được gọi là kiềm thổ vì các thuộc 
tính tự nhiên trung gian của chúng giữa các chất kiềm (ôxít c
ủa các kim loại kiềm) và các 
loại đất hiếm (ôxít của các kim loại đất hiếm). Sự phân loại của một số chất bề ngoài trơ 
như là 'đất' có lịch sử hàng thiên niên kỷ
. Hệ thống được biết sớm nhất được sử dụng 
bởi những người Hy Lạp cổ đại gồm có 4 nguyên tố, bao gồm cả đất. Hệ thống này sau 
đó được làm rõ hơn bở
i các nhà triết học và giả kim thuật như Aristotle (thế kỷ 4 TCN), 
Paracelsus (nửa đầu thế kỷ 16), John Becher (giữa thế kỷ 17) và Georg Stahl (cuối thế kỷ 
17), với việc phân chia 'đất' thành ba hay

 nhiều loại hơn. Sự nhận thức về 'đất' không 
phải là một nguyên tố mà là hợp chất được đề cập bởi nhà hóa học Antoine Lavoisier. 
Trong tác phẩm Traité Élémentaire de Chimie (Các nguyên tố 
hóa học) năm 1789 ông gọi 
chúng là Substances simples salifiables terreuses, tức các nguyên tố đất tạo thành muối. 
Sau đó, ông thấy rằng các đất kiềm có thể là các ôxít kim loại, nhưng ông thừa nh
ận rằng 
đó chỉ là phỏng đoán. Năm 1808, dựa trên tư tưởng của Lavoisier, Humphry Davy trở