碱金属:关于元素周期表第一列元素的事实

由:特雷福英语|
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碱金属位于元素周期表的左栏,用粉红色突出显示。bamlou /盖蒂图片社

现在你周围到处都是碱金属。存在于食盐中在你的手机电池和在香蕉里。碱金属由六种不同的元素组成元素周期表的第一列.这些都是:

  • 锂(李连杰饰)。
  • 钠(Na),
  • 钾(K),
  • 铷(Rb),
  • 铯(Cs)
  • 钫(Fr)

它们是s区元素的一部分元素周期表它和氢、氦、钙等元素一样,最外层的电子都在s轨道上。碱金属是与水和氧高度反应的软金属。它们很软,你可以用塑料刀切。它们也有银一样的光泽,是热和光的伟大导体。

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碱金属之所以被称为碱金属,是因为当它们与水反应时,会产生高碱性物质。碱度指的是物质的pH值,或中和酸的能力。高碱性物质可以形成强碱,能够中和酸并保持稳定的ph值。

每一种元素都有一个原子核,由质子和中子组成,碱金属也不例外。围绕原子核的是电子,电子是带负电荷的粒子。这些电子存在于能量炮弹在原子核周围,每个原子都能容纳不同数量的电子。的第一个贝壳最多能容纳两个电子,第二个最多能容纳8个电子,第三个是18个,第四个是32个。正是这些电子壳层以及碱金属的结构使它们如此具有活性。18新利最新登入

所有原子自然都希望最外层有一层电子。18新利最新登入然而,元素周期表第一列的元素都在最外层有一个电子。最外层也叫做价电子层,在那里的电子叫做价电子。

最外层只有一个电子,这使得碱金属的原子很容易达到稳定点——它们只需要失去一个电子!这种失去一个电子达到平衡状态的意愿和容易程度被称为高反应性。事实上,化学中的反应性是由最外层的电子数决定的。惰性气体(像氖和氦这样的元素)非常不活跃,因为它们最外层的电子层是满的。

“由于碱金属只有一个价电子,它们通常通过放弃那个电子来达到这种状态。在这个过程中,碱金属被氧化,任何从碱金属中夺取电子的物质都被还原。所有的碱金属都喜欢放弃它们的单价电子。奇普·纳塔罗博士他是宾夕法尼亚州伊斯顿拉斐特学院的化学教授。“由于电子的电荷为-1,失去一个电子会使原子的电荷为+1。当这种情况发生时,原子被称为离子,因为它有一个正电荷,所以它被称为阳离子。所以,所有的碱金属都喜欢形成带+1电荷的阳离子。”

由于碱金属具有很强的活性,它们通常与自然界中的其他金属结合在一起。

如果一种元素具有高度活性,自然发现它就比较困难。

纳塔罗说:“所有这些元素最初都是在化合物中发现的,其中一些发现很难归因于化合物的丰度和用途。”“当你在元素周期表中向下走时,碱金属变得更倾向于失去它们的价电子”,因此,“在自然界中发现的元素数量也会减少,[导致]更晚的发现日期。”

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碱金属是什么时候发现的?

锂第一次被发现是在1817年Johan August Arfwedson他是一位瑞典化学家,正在分析矿石。铯和铷在1860年和1861年分别被德国化学家罗伯特·本生灯(本生灯以他的名字命名)和古斯塔夫·基尔霍夫(他发明了基尔霍夫定律对于电流)。1939年,法国科学家玛格丽特·佩里在巴黎居里研究所发现了钫,它是我们目前所知的最活泼的碱金属。

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AA碱性电池排成一行。锂是元素周期表上的碱金属之一。
Anastasiia Krivenok/Getty Images

钠和钾是两种非常常见的碱金属,它们被使用了很长时间,但它们的发现日期不详。但事实并非如此直到1807年才完全分离出来(著名化学家汉弗莱·戴维)。铷直到1928年才被分离出来,也是由本生和基尔霍夫完成的。

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碱金属最常见的特征之一是它们对水和空气的反应性.这些元素会四处跳动,由于氢气的产生而发出咝咝声,并经常爆炸。在元素周期表上越往下,它们的反应性越强,铯和钫的反应性很强,它们只要暴露在空气中就会燃烧起来。随着元素周期表的向下移动,元素的原子半径也会增加,电负性会降低,熔点和沸点也会降低。

你可能会想,既然碱金属对空气和水反18新利最新登入应如此剧烈,它们是如何在自然界中被发现的。事实证明,自然界中大多数碱金属都是以离子的形式存在的,因为它们非常渴望反应并失去一个价电子。在离子形态下,金属的活性要低得多。

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日常生活中的碱金属

碱金属有一种有趣的化学二元性,因为它们在日常生活中很常见,但在其原始元素形式中也很少见。

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这幅铯原子钟的插图展示了铯束管。18新利最新登入铯原子钟非常精确。在数百万年的时间里,它们只损失了一秒钟的时间。
Dorling Kindersley/Getty Images

例如,钠在自然界中并不存在,必须从化合物中制备。钠和钾是日常生活中必不可少的元素,钠有助于调节血压,并在细胞内流动电解质。钠还与其他化合物结合,制成食盐和小苏打。钾有助于调节血压和血糖,肥料中含有钾。如前所述,锂用于电池生产,也是一种稳定情绪的药物。

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反应性更强的元素,如铯、铷和钫,自然用途更少。铯被用于原子钟钻井和制造光学玻璃等高度专业化的应用。铷用于医学成像和真空管。钫非常罕见,没有太多的商业应用,但用于研究和诊断某些类型的癌症。

最后,所有的碱金属在化学领域也是非常有用的教学工具。老师们喜欢演示反应性原理,他们把碱金属扔进水里,让学生们敬畏地看着它喷出火焰和爆炸。

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