ما هي الفلزات القلوية
تعرف الفلزات القلوية بأنها التي تقع في الجانب الأيسر للجدول الدوري ، كما أنها سريعة الفقد للمعادن ذات الطبيعة القلوية للإلكترونيات ، كما تعتبر من أكثر العناصر في التفاعل على الأرض ، ولكن بشكل عام فإن مصطلح قلوي يشير على هيدروكسيدات في الطبيعة القلوية أو الأساسية للطبيعة الخاصة بها ، وهي تعرف بذلك لأنه عند تفاعلها مع الماء فتتشكل القلويات التي تحيد جميع الأحماض .
الفلزات القلوية
تحتوي هذه العناصر على تشكيل إلكتروني يقابل الغاز النبيل، وتشمل العناصر القلوية الربيديوم (K) والليثيوم (Li) والبوتاسيوم (Na) والسيزيوم (Cs)، وتقع هذه العناصر في الجانب الأول من جدول العناصر، بالإضافة إلى الفرنسيوم (Fr) الذي يعد عنصرًا مشعًا بنصف عمر شديد الإنخفاض .
ومع ذلك، لم يتمكن من دخول المعدن القلوي لأنه متواجد في الهيدروجين (H) الذي يكون الأكثر وجودا مع درجة ضغط وحرارة عادية، كما يمكن للمعدن القلوي أن يتحول عند تعرضه لضغط قوي جدا .
المعادن القلوية وتكوينها الإلكتروني
- تحتوي الفلزات القلوية في غلاف التكافؤ على إلكترون واحد وهو ns1، ويمكن تشكيل المكون الإلكتروني ns1 ns2 عن طريق الأول .
- من الممكن أن تفقد بعض الذرات الخارجية الإلكترونات خلال تشكيل كاتيونات مشحونة 1+، وبالتالي تصبح أكثر إيجابية كهربائيًا، وبناءً على هذه المعلومات، فإن وجودها في الحالات النقية غير ممكن .
خواص المعادن القلوية الفيزيائية
قد يزداد الشحن النووي عند إضافة مدار جديد لكل ذرة قلوية، ولكن عند النزول إلى عمود درجات المعادن القلوية، سيتم تظهير الخواص التالية
- تشمل المعادن القلوية الليثيوم والصوديوم بأعداد ذرية 3 و11، والبوتاسيوم والربيدوم والسيزيوم بأعداد ذرية 1 إلى 9 و37 و55 على التوالي .
- يحتوي الجزء من المليون من المعادن القلوية على 5-6 أجزاء من الليثيوم و28-30 جزءاً من الصوديوم و2،5،9،0 أجزاء من البوتاسيوم و31،0 جزءاً من الروبيدوم و7 جزءات من السيزيوم .
- يتكون الحجم الذري لهذا العنصر من 1، 5.2 ليثيوم و18، 6 صوديوم و2،2،7 بوتاسيوم و8، 24 روبيدوم و2،6.5 سيزيوم .
- كثافة الليثيوم 0.5 جم/سم³، صوديوم 0.97 جم/سم³، ربيدوم 6.8 جم/سم³، سيزيوم 1.53 جم/سم³
- يتميز جهد الاختزال لليثيوم بقيمة 3.04، والصوديوم بقيمة 2.714، والبوتاسيوم بقيمة 2.925، والروبيدوم بقيمة 2.976، والسيزيوم بقيمة 2.927، وتتميز ألوان اللهب بالليثيوم باللون الأحمر، والصوديوم باللون الأصفر، والبوتاسيوم باللون البنفسجي، والروبيدوم باللون الأحمر البنفسجي، والسيزيوم باللون الأزرق .
- ترطيب محتوى حراري بالكيلومول/جول: 0.3 ليثيوم، 0.406 صوديوم، و0.330 بوتاسيوم، 0.310 روبيديوم، و0.276 سيزيوم. أما عن طاقة التأين بالمول: 520 ليثيوم، 496 صوديوم، 419 بوتاسيوم، 403 روبيديوم، و376 سيزيوم .
الشعاع الأيوني والذري للعناصر
يمكن أن يتزايد نصف القطر الأيوني والذري لجميع العناصر بشكل منتظم، كما يمكن أن يحتوي المعدن القلوي على أكبر نصف قطر لأي عنصر آخر للفترة المقابلة وتفقد المعادن القلوية سهلًا للإلكترونات، ويمكن أن تتحول إلى شحنات كاتيونية .
ويكون نصف القطر الموجب أقل من الذرة المحايدة وقد تزيد أنصاف الأقطار الإلكترونية من خلال زيادة الترتيب للنصف القطري الأيوني والذري Cs+ Rb+ ,k+ ,Na+> Li+ و Cs>, Rb . k .
كثافة المعدن القلوي
تتميز المعادن القلوية بأنها تمتلك أكبر نصف قطر وحجم، وتتميز العناصر القلوية بالكثافة المنخفضة، وتكون ناعمة للغاية حتى يمكن قطعها بالسكين، وبعض المعادن القلوية مثل الصوديوم والليثيوم والبوتاسيوم يتفاعلون مع الماء، ويتميز البوتاسيوم بالكثافة المنخفضة بين المعادن القلوية .
طاقة التأين والشخصية المعدنية الإيجابية
من الممكن أن تتبرع الفلزات القلوية بالإلكترون التكافؤ الواحد ويحصل على تكوين الغاز النبيل وجميعا يكون معادن ذات طبيعة كهربائية الغير متكافئة ، وسوف تكون الطاقة الخاصة للتأين وهي من أعلى ذرة بالنسبة لليثيوم الصغيرة ، لكن مع زيادة حجم ذري سوف يتم الحماية الإلكترون التكافؤ من جميع الإلكترونيات في الداخل .
باستخدام طرق سهلة، يمكن بناء شيء قابل للإزالة بسهولة وباستخدام طاقة قليلة، وعندها ينخفض مستوى التأيين عند زيادة عدد الذرات، وتزيد ترتيبات التأيين كالتالي: Li> Na> K> Rb> Cs
قابلية الذوبان للفلزات القلوية
حيث يعتبر الليثيوم هو لديه قابلية كبيرة في الذوبان كما قد ينخفض الذوبان عند زيادة الحجم كما أن أيون السيزيوم من أحد الأيونات الفلزية القلوية أقل استجابة عند الذوبان في الماء ، ولكن عامة الذوبان في الماء يرتبط بدرجة كبيرة بطبيعة وحجم الأيونات فعندما تكون الأيونات صغير فقد تصبح أكثر حلا بجزيئات الماء .
“قد يزيد ذلك من ترطيب الأيونات ويزيد من استقرارها، حيث يظهر أن جميع الأيونات المائية قابلة للذوبان بنسب مختلفة، حيث تكون قابلية الذوبان الأعلى للأيونات Na+ و cs+ ، تليها Rb+ ، ثم k+ الذي يظهر أكبر استجابة للذوبان
التبرع بالإلكترونات
المواد القابلة للتبرع بالإلكترونيات هي من تقليل عوامل الارتباط عند خفض القدرات بصورة سهلة عند التبرع بطاقة التأين المنخفضة أو التبرع بالإلكترون ، كما أن انخفاض الطاقة الخاصة بالتأين قد يزيد الخاصية في الحد من السيزيوم أو الليثيوم ولكن قد تزداد الحد من قدرة صوديوم لسيزيوم .
يمكن لليثيوم أن يتمتع بخاصية أعلى قدرة على الاختزال بين جميع العناصر، وتعتمد إمكانيات الاختزال والاختلاف على طاقة مشتركة خاصة بثلاثة عمليات وهي تأيين الأيونات المعدنية، وترطيب الأيونات بواسطة الماء، وتسمى هذه العمليات “الذرة .
يتميز الليثيوم بأنه أصغر أيون من حيث المحتوى الحراري للماء بشكل كبير عن غيره، ويتفوق في الخصائص المتعلقة بالتأين، حيث يكون لديه ECS> إرب Ek> MNA، ويعتمد ذلك على محتوى الحراري RLl
التلون في اللهب
يمكن للطاقة التي تلزم لنقل الإلكترونات بين مستويات الطاقة أن تتحرر عند مستويات طاقة مختلفة في الطيف المرئي. وعندما يتم تسخين المادة، قد ينتج اللون المميز في الشعلة بسبب انعاكاس الامتصاص والإنبعاث في الطيف، ويمكن تحديد هذه المناطق واستخدامها.
انخفاض نقاط غليان وانصهار المعادن القلوية
تتميز الفلزات القلوية بصفات ناعمة جداً بسبب نقاط الغليان الأقل من العناصر الأخرى في الفترة، وقد تنخفض نقاط الانصهار والغليان من الليثيوم إلى السيزيوم .
الخواص الكيميائية للفلزات القلوية
تعتبر المعادن لها تأثير كهربائي عال جدا، وقد تشكل مركبات أيونية وتتميز بتنوع المركبات الفلزية والخصائص العامة .
- هيدرات
عند تفاعلها مع الهيدروجين وتعرضها لدرجات حرارة عالية، تكوّن المعادن الهيدرات المعدنية وتطلق أيونات الهيدريدات .
2M + H2 => 2MH M+ +H
- نتريد وفوسفيد
يتم تشكيل نتريد من خلال تفاعل الفلزات القلوية مع النيتروجين في الغلاف الجوي وقد يتحلل الفوسفور إلى الفوسفين عند تعرضه للماء .
- أكاسيد
عند تفاعل الفلزات القلوية مع الأكسجين الموجود بالجو مما قد يشوه الطبيعة اللامعة له ، كما أنها تحرق مع الأكسجين للأكاسيد، وتكون طبيعة الأكاسيد مختلفة ، ويكون أكسجيث ذات حالة مأكسدة ويختلف فيها عن الليثيوم الصغير في الأكسدة العادية ويكون شكل الصوديوم بيروكسيدات وتكون ذرات الأكسيدات فائق ة.
على الرغم من أن المعادن ذات الطبيعة القلوية قد تتفاعل مع الأكسجين والماء والنيتروجين في الهواء، إلا أنه يمكن تخزينها تحت الكيروسين .