碱金属是什么金属?碱金属都有哪些金属?

碱金属是什么金属?碱金属都有哪些金属?

碱金属由元素周期表第一列的六种不同元素组成,分别是:锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)。我们周围碱金属广泛存在,比如食盐中含有钠,手机电池中含有锂,香蕉中含有钾等等。

它们是元素周期表中s区元素的一部分,它们和氢、氦、钙等元素一样,最外层的电子都在s轨道上。碱金属是软金属,具有银色光泽,但是它们很软,你可以用塑料刀切割它们。碱金属能与水和氧发生剧烈反应,是热和光的优良导体。

碱金属之所以被称为碱金属是因为当它们与水反应时,它们会产生高碱性物质。碱性是指物质的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,维持稳定的pH值。

每种元素都有原子核,由质子和中子组成,碱金属也不例外。原子核周围是电子,电子是带负电荷的粒子。这些电子存在于原子核周围的能量壳层中,每个壳层可以容纳不同数量的电子。第一能容纳两个电子,第二能容纳8个,第三能容纳18个,第四能容纳32个。正是这些电子的壳层和碱金属的结构使它们如此活跃。

所有的原子自然都希望最外层的电子完全充满。然而,元素周期表第一列的元素在最外层都只有一个电子。最外层也称为价电子层,驻留在那里的电子称为价电子。

在最外层只有一个电子使得碱金属原子很容易达到稳定状态,只需要失去一个电子。这种失去一个电子而达到平衡状态的意愿和容易被称为高反应性。事实上,化学中的反应性是由最外层电子的数量决定的。惰性气体(如氖和氦)非常不活泼,因为它们的最外层电子是满的。

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,从碱金属中得到电子的物质被还原。所有碱金属都容易失去它们的单一价电子,因为电子带-1个电荷,失去一个电子会使原子带+1个电荷。当这种情况发生时,原子被称为离子,因为它带有一个正电荷,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。

碱金属是什么时候被发现的?

由于碱金属很活泼,人们通常在自然界中发现它们和其他金属结合在一起。所有碱元素都是在化合物中首次发现的

锂是在1817年瑞典化学家约翰·奥古斯特·阿夫韦德森((Johan August Arfwedson)分析矿石时发现的。铯和铷分别是在1860年和1861年被德国化学家罗伯特·本森(Robert bensen)和古斯塔夫·基尔霍夫(Gustav Kirchhoff)发现的。钫是目前已知的碱金属中最活泼的一种,1939年由法国科学家玛格丽特·佩雷(Marguerite Perey)在巴黎居里研究所发现。

钠和钾是两种非常常见的碱金属,它们的发现日期未知,因为它们已经被使用了很长时间。直到1807年才由化学家汉弗莱·戴维(Humphrey Davy)以纯形式分离出来。

碱金属最常见的特征之一是它们对水和空气的反应性。这些元素会四处跳舞,并发出咝咝声,因为产生氢气,所以经常伴随着爆炸。这些元素在元素周期表上的位置越低,它们的反应性就越强,铯和钫的反应性非常强,它们暴露在空气中就会起火。

你可能会好奇,如果碱金属对空气和水反应如此剧烈,那么它们是如何在自然界中被发现的。事实上,大多数碱金属在自然界中都是以离子的形式存在的,碱金属以离子形式存在时,活性要小得多。

日常生活中的碱金属

碱金属有一种有趣的化学二元性,虽然它们在日常生活中很常见,但在它们纯元素形式却很少见。

例如,钠在自然界中不存在,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,使电解质在细胞内流动。钠也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。锂用于电池生产,也是一种情绪稳定药物。

铯、铷和钫等反应性较强的元素用途较少。铯被用于原子钟、钻孔和制造光学玻璃以及其他高度专业化的应用。铷被用于医学成像和真空管。钫非常罕见,没有很多商业应用,但用于研究和诊断某些形式的癌症。

最后,所有碱金属在化学领域也是非常有用的教学工具。老师们喜欢把一种碱金属扔进水里,让全班同学敬畏地看着它喷出火焰和爆炸,以此来演示化学反应。