アルカリ金属の化学的性質は?
アルカリ金属の化学的性質は、すべての元素の最大の電気陽性特性として説明できます。これは、広範囲の非金属と反応することを意味します。リチウムの化学反応性は、そのグループの他の金属よりもグループ 2 (IIa) の金属に似ています。アルカリ金属は、他のアルカリ金属よりも炭素、窒素、および水素と反応します。
アルカリ金属には、次の化学的および物理的特性があります:
- 標準圧力および標準温度での高い反応性
- 電子をすばやく失って +1 カチオンを形成する
- シャイニー
- シルバー
- ソフト
柔らかいので、プラスチックナイフで簡単に切れます。それらの明るい表面は、空気中で急速に変色します。アルカリ金属は非常に反応性が高く、空気との反応を避けるために油の下に保管する必要があります。 IUPAC によると、水素を除くすべてのグループ 1 元素がこれらの特性を示します。重アルカリ金属は、光よりも水と激しく反応します。
酸素との反応
アルカリ金属は、酸化数が +1 のイオン性固体を生成する傾向があります。したがって、中性酸素化合物は酸素種を容易に特徴付けることができる。イオン性酸素種は、酸化物、過酸化物、スーパーオキシド、およびオゾニドです。アルカリ金属 M と酸素化合物は、M2O2、スーパーオキシド、MO2、一酸化物、M2O、過酸化物、およびオゾニド、MO3 です。ルビジウム、セシウム、そしておそらくカリウムは、M4O6 を生成します。M4O6 は、2 つの過酸化物陰イオンと 1 つのスーパーオキシド陰イオンを持つ三二酸化ケイ素であり、リチウムは一酸化物と過酸化物のみを生成します。
4M(s) + O2(g)→ 2M2O
4Li + O2→ 2Li2O
2Na + O2→Na2O
すべてのアルカリ金属は酸素と直接反応し、一酸化物 (Li2O および Na2O) とスーパーオキシド (MO2) を形成します。酸素または空気との反応速度は、金属の状態 (固体または液体) と酸素または空気との混合度に依存します。液体の状態で発火すると、アルカリ金属は大量の熱と酸化物の煙を発生します。
アルカリ金属酸化物の形成の自由エネルギーは、25 °C (77 °F) で酸化リチウムの 133 kcal/モルから酸化セシウムの 63 kcal/モルの範囲であり、酸化リチウムは非常に高い形成の自由エネルギーを持っています。酸素原子の近くの小さなリチウムイオンに。酸素をアルカリ金属液体アンモニア溶液に通すと、過酸化物 (Li2O2 および Na2O2) が形成されます。しかしながら、一酸化ナトリウムの酸化は商業的に過酸化ナトリウムを生成する。
酸素圧が高いと超酸化ナトリウム (NaO2) が生成される可能性がありますが、空気中で燃焼すると超酸化ルビジウム、カリウム、セシウムが生成されます。
M + O2(g)→ MO2 M は K/Rb/セ
一方、リチウムとアルカリ土類金属は純粋な超酸化物を含んでいませんが、酸化してより重い成分を過酸化物にする可能性があります.超酸化物とオゾンとの反応により、カリウム、ルビジウム、セシウムのシアン化物が生成されますが、これらは低級酸化物よりも安定性が低くなります。
水との反応
すべてのアルカリ金属は、M + H2O → MOH + 1/2 H2 に従って、水と激しく反応します。反応速度は、液体にさらされる金属表面に依存します。小さな金属の飛沫またはアルカリ金属の薄膜は、爆発する可能性があります。アルカリ金属と水との反応速度は、金属の原子量とともに上昇します。
より重いアルカリ金属は、反応性表面から難溶性水酸化物を容易に除去し、反応を衰えることなく継続します。アルカリ金属と水を等モルで混合すると、アルカリ金属水酸化物と 0.5 モルの水素ガスが生成されます。生成された水素は酸素と反応して、生成される熱を増加させる可能性があります。
非金属との反応
リチウムと窒素のみが反応して窒化物 (Li3N) を形成するため、第 1 族金属よりもアルカリ土類金属に似ています。リチウムも安定した水素化物を生成しますが、他のアルカリ金属は反応性水素化物を生成します。リチウムは、カルシウムと同様にカーバイド (Li2C2) を生成します。それらはグラファイトと反応しますが、インターカレーション化合物を生成する安定した炭化物を形成しません。
アルカリ金属は、さまざまなハロゲンと混合することにより、燃焼してハロゲン化物を生成することができます。発熱反応により、最大 235 kcal/モルのフッ化リチウムが生成されます。グループ 15 および 16 (Va および VIa) のアルカリ金属は、非金属と反応します。アルカリ金属と硫黄との直接反応により、さまざまな硫化物が生成されます。リンはアルカリ金属と結合して、一般式 M3P のリン化物を生成します。
合金の形成
アルカリ金属中の合金の挙動を評価するために使用される合金に含まれる成分には類似性があります。原子体積がある程度異なると共晶型のシステムになり、違いが大きくなると完全に混和しないシステムになります。ルビジウム、カリウム、およびセシウムは、s 型から d 型の金属への高圧遷移を受け、同じ圧力で複数の遷移金属と同様の原子体積を生成します。アルカリ金属は、ニッケルや鉄などの遷移金属と合金を作ることができます。
ナトリウムと比較して、カリウム、ルビジウム、およびセシウムは、同様の原子体積とイオン化エネルギーを持つ共晶系を形成する傾向があります。ナトリウムとリチウムは原子体積が大きく異なるため、溶解度が液相になります。リチウム・ナトリウム合金からリチウム・セシウム合金になると、コンソリュート温度が上昇します。 1,100 °C (2,000 °F) を超える温度では、リチウムとセシウムが 2 つの別々の液相として共存する可能性があります。
リチウム マグネシウム系は、アルカリ土類金属二元系における固体混和性のユニークな例です。バリウムとナトリウムだけがアルカリ土類金属化合物を形成し、より重いアルカリ金属はそれらと混合する傾向があります.
亜鉛、カドミウム、および水銀 (グループ 12 (IIb)) は、アルカリ金属と反応して化合物を生成します。リチウムとのアマルガム (MHg2) を除いて、水銀は 5 つのアルカリ金属のそれぞれと 6 つのアマルガムを生成します。リチウムとナトリウムは、カドミウムと亜鉛と結合して化合物を生成します。
アルカリ金属の化学的性質の重要性
アルカリ金属の重要な化学的性質は、次の点で示されています。
- 温度が高くなると、アルカリ金属が金属水素化物を生成します。金属水素化物はイオンを放出します。
- アルカリ金属は、大気中の窒素と反応しても窒化物を生成することがあります。
- アルカリ金属は大気中の酸素と反応し、輝きを失い、酸素で酸化します。しかし、生成された酸化物は異なる性質を持っています。
- アルカリ金属と水の反応により、水素を放出する塩基性水酸化物が生成されます。金属反応は発熱性であり、リチウムからセシウムへのエンタルピーが増加します。
結論
アルカリとは、金属水酸化物の塩基性またはアルカリ性を指します。それらは、水と反応すると酸を中和できる強塩基であるアルカリを形成するため、化合物はアルカリ金属です.
希ガスのようなアルカリ金属は、ns1 の電子配置を持っています。それらは周期表の最初の列にあります。ナトリウム（Na）、セシウム（Cs）、ルビジウム（Ru）、カリウム（K）、リチウム（Li）、フランシウム（Fr）は第1周期から第7周期までの連続した周期を占めるアルカリ元素で、放射性元素のフランシウムは短い
水素はアルカリ金属ではありません。常圧・常温では気体ですが、高圧になると水素の性質が変化したり、アルカリ金属になったりします。
