Kim loại kiềm có tính khử mạnh nhất

Câu hỏi: Kim loại kiềm có tính khử mạnh nhất trong tất cả các kim loại là do nguyên nhân nào sau đây?

A. Kim loại kiềm dễ nóng chảy nhất nên dễ nhường electron.

B. Kim loại kiềm nhẹ nhất nên dễ nhường electron.

C. Kim loại kiềm có năng lượng ion hoá I1 nhỏ nhất.

D. Kim loại kiềm chỉ có số oxi hóa +1 trong các hợp chất.

Lời giải

Đáp án: C. Kim loại kiềm có năng lượng ion hoá I1 nhỏ nhất.

Giải thích

Kim loại kiềm có tính khử mạnh nhất trong các kim loại vì kim loại kiềm rất nhẹ. cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử chỉ chứa 1 electron nên dễ nhường electron. trong cùng một chu kì, nguyên tử kim loại kiềm có năng lượng ion hóa I1 nhỏ nhất so với các kim loại khác. trong cùng một chu kì, kim loại kiềm có điện tích hạt nhân nhỏ nhất.

Kiến thức mở rộng về kim loại kiềm

Các kim loại kiềm thuộc nhóm IA của bảng tuần hoàn các nguyên tố, bao gồm: liti (Li), natri (Na), kali (K), rubiđi (Rb), xesi (Cs) vàfranxi (Fr). Các kim loại nhóm này được gọi là kim loại kiềm vì hidroxit của chúng là chất kiềm mạnh. Franxi là nguyên tố phóng xạ tự nhiên.

1. Tính chất vật lý của kim loại kiềm

Các kim loại kiềm đều có cấu tạo mạng tinh thể lập phương tâm khối, là kiểu mạng kém đặc khít. Ngoài ra các kim loại kiềm có bán kính nguyên tử lớn hơn cả so với các nguyên tố cùng chu kì. Hai điều này đã giải thích lý do vì sao khối lượng riêng của các nguyên tử kim loại kiềm nhỏ, so sánh với các kim loại khác.

Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của các kim loại kiềm thấp hơn nhiều so với các kim loại khác do liên kết kim loại trong mạng tinh thể kim loại kiềm kém bền vững. Hai đại lượng trên có giá trị giảm dần từ Li đến Cs, giải thích là do từ Li tới Cs, bán kính nguyên tử tăng, dẫn đến liên kết kim loại càng yếu dần. Liên kết kim loại yếu cũng dẫn đến tính mềm của các kim loại kiềm. Các kim loại kiềm có thể bị cắt bằng dao.

Các kim loại kiềm có độ dẫn điện cao, dù vẫn còn kém so với bạc là kim loại dẫn điện tốt nhất.

Các kim loại kiềm tự do cũng như hợp chất của chúng khi bị đốt sẽ cháy cho ngọn lửa có màu đặc trưng:

Liti cho ngọn lửa màu đỏ tía.

Natri cho ngọn lửa màu vàng.

Kali cho ngọn lửa màu tím.

Rubidi cho ngọn lửa màu tím hồng.

Xesi cho ngọn lửa màu xanh lam.

2. Tính chất hóa học

a. Tác dụng với phi kim

Hầu hết các kim loại kiềm có thể khử được các phi kim.

Với hidro: Khi đun nóng, các kim loại kiềm kết hợp với hidro tạo hidrua ion: Li ở 600-700^oC, còn các kim loại kiềm khác ở 350-400^oC.

Với oxi:

+ Ở điều kiện thường và trong không khí khô:

Li bị phủ một lớp màu xám gồm Li₂O và Li₃N.

Na bị oxi hóa thành Na₂O₂ và lẫn một ít Na₂O.

K bị phủ lớp KO₂ ở ngoài cùng và bên trong là lớp K2O.

Rb và Cs tự bốc cháy tạo RbO₂ và CsO₂.

+ Khi đốt nóng: Li tạo Li₂O và một ít Li₂O₂, còn các kim loại kiềm khác, oxit của chúng tác dụng tiếp với oxi tạo peoxit (Na₂O₂) hoặc supeoxit (KO₂, RbO₂, CsO₂).

Với halogen, lưu huỳnh:

Các kim loại kiềm bốc cháy trong khí clo khi có mặt hơi ẩm ở nhiệt độ cao. Với brom lỏng, K, Rb, Cs nổ mạnh, Li và Na chỉ tương tác trên bề mặt. Với iot, các kim loại kiềm chỉ tương tác mạnh khi đun nóng.

Khi nghiền kim loại kiềm với bột lưu huỳnh sẽ gây phản ứng nổ.

Với nitơ, cacbon, silic:

Chỉ có Li có thể tương tác trực tiếp tạo Li₃N, Li₂C₂, Li₆Si₂ khi đun nóng.

b. Tác dụng với nước

Các kim loại kiềm có thế điện cực rất âm, vì thế chúng tương tác rất mãnh liệt với nước giải phóng khí hidro.

2M + 2H₂O → 2MOH + H₂

Khi phản ứng với nước, Li không cho ngọn lửa, Na nóng chảy thành hạt tròn nổi và chạy trên mặt nước, hạt lớn có thể bốc cháy, K bốc cháy ngay còn Rb và Cs gây phản ứng nổ.

Do kim loại kiềm hoạt động hóa học mạnh, đặc biệt là bị oxi hóa nhanh trong không khí và có phản ứng mãnh liệt với nước, cần phải bảo quản kim loại kiềm trong dầu hỏa khan, trong chân không hoặc trong khí trơ và thật cẩn thận khi làm thí nghiệm với kim loại kiềm.

c. Tác dụng với axit

Thế điện cực chuẩn của cặp oxi hóa – khử của kim loại kiềm có giá trị từ -3.05V đến -2,71V cho nên các kim loại kiềm có thể khử dễ dàng ion H+ của dung dịch axit thành khí hidro.

Phản ứng của kim loại kiềm với axit cũng là phản ứng gây nổ nguy hiểm, cần cẩn thận!