Periodiek systeem/Alkalimetalen

Uit Wikibooks
Naar navigatie springen Naar zoeken springen
Periodiek systeem
  1. Inhoudsopgave
  2. Inleiding
  3. Geschiedenis
  4. Eigenschappen
    1. Edelgassen
    2. Halogenen
    3. Zuurstofgroep
    4. Stikstofgroep
    5. Koolstofgroep
    6. Boorgroep
    7. Overgangsmetalen
    8. Lanthaniden en actiniden
    9. Aardalkalimetalen
    10. Alkalimetalen

Periodieksysteemmaardaneffeietsanders-kolom1.svg

De alkalimetalen is een groep elementen die in het periodiek systeem onder elkaar staan onder IUPAC groepsnummer 1. Waterstof wordt echter niet tot de alkalimetalen gerekend, omdat waterstof door het zeer kleine aantal elektronen niet meer de chemische eigenschappen van een alkalimetaal vertoont. Omdat waterstof ook in geen van de andere groepen echt thuishoort, wordt deze soms echter wel tot de alkalimetalen gerekend. Hierdoor behoren tot de alkalimetalen de elementen Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cesium en Francium. Van de laatste zijn eigenlijk te weinig gegevens bekend om te bepalen of het zich wel als een alkalimetaal gedraagt, gezien de hoge readioactiviteit van het element (met een halfwaardetijd van 21,8 minuten voor de langstlevende isotoop).

Kenmerken[bewerken]

De alkalimetalen hebben gemeen dat zij een elektronenconfiguratie van [X]ns1 hebben. Dit betekent dat zij in de buitenste elektronenschil alleen één elektron in de s-orbitaal hebben. Dit heeft tot gevolg dat de alkalimetalen een vrij lage ionisatie-energie hebben, waardoor zij gemakkelijk éénwaardig positieve ionen kunnen vormen om in de edelgasconfiguratie te komen. Hun gehele chemie wordt daardoor beheerst. Zij vormen op deze wijze bijvoorbeeld gemakkelijk zouten met halogenen, zoals NaCl.

Wanneer de alkalimetalen in hun metaalvorm zijn, zijn zij uitstekende reductoren en bijzonder onedel. Zij gaan gemakkelijk reacties aan met elektronegatieve elementen zoals zuurstof en jodium.

Alkalimetalen zijn goede thermische en elektrische geleiders die wat betreft de elektrische geleiding van alle metalen het ideaal van een vrij-elektron geleider met een parabolische band het dichtst benaderen.

De elementen lithium, natrium, kalium en rubidium zijn zachte, zilverwitte metalen met een typische metaalglans. Ze moeten vanwege de hoge reactiviteit met zuurstof onder olie of anderszins afgesloten van de lucht bewaard worden, maar zelfs onder olie raakt de buitenkant bij natrium al geoxideerd. De kleur kan dus alleen gezien worden wanneer het blokje wordt doorgesneden. Cesium heeft door relativistische effecten, waarbij het elektron uit de s-orbitaal in een andere orbitaal gaat zitten, een goudgele glans.

Voorkomen[bewerken]

Geen van de alkalimetalen komt als element voor op aarde (met uitzondering van waterstof). Dit komt door de hoge reactiviteit; wanneer zij in aanraking komen met lucht of water, vormen zij immers gelijk oxides met de aanwezige zuurstof. De alkalimetalen komen wel voor in zouten, waarvan natrium en kalium verreweg het vaakst.

Natrium komt vooral voor in NaCl, keukenzout, waarvan er grote zoutbronnen bestaan, maar ook bijvoorbeeld in zee (hoewel een stuk onzuiverder). Kalium komt voor in sylviet, KCl, sylviniet, een mengsel van KCl en NaCl, en carnalliet, KCl·MgCl2·6H2O. Natrium en Kalium worden vaak ook gewonnen uit andere mineralen, zoals borax en chilisalpeter, waar zij een bijproduct vormen bij de productie van bijvoorbeeld borium of stikstofverbindingen.

In tegenstelling tot natrium en kalium komen lithium, rubidium en cesium nauwelijks voor. Wanneer zij toch voorkomen, is dat in silicaat-mineralen.

Gebruik[bewerken]

Van de alkalimetalen vindt natrium de meeste toepassingen, meestal in een verbinding. Zo is NaCl (keukenzout) een veel gebruikte stof (210 megaton in 2000), vooral in de chlooralkali-industrie en voor het ijsvrij houden van de wegen. NaOH (natronloog) vindt veel toepassing in de synthese van organische chemicaliën, anorganische chemicaliën, de papierindustrie, zeepproductie, waterzuivering en aluminiumproductie. Natronloog is de meestgebruikte sterke base.

Het metaal natrium vindt onder andere toepassing in oplaadbare batterijen. Hier reageert de natrium met zwavel tot Na2Sn. Deze zijn anno 2006 nog niet grootschalig in productie genomen, maar de resultaten in proeven zijn veelbelovend. Ook lithium wordt gebruikt in batterijen, waarvoor het zeer geschikt is door de hoge negatieve reductiepotentiaal, en wordt gebruikt in batterijen voor camera's in combinatie met ijzersulfide.

Reacties[bewerken]

Alkalimetalen reageren heftig met zuurstof, maar reageren nog heftiger met water. Bij de reactie met water ontstaat namelijk MOH (M = alkalimetaal), H2 en warmte. De waterstof kan hierdoor ontbranden, waardoor de overall-reactie nog heftiger wordt. Door de hoge reactiviteit van alkalimetalen met water wordt natrium nog wel eens gebruikt als droogmiddel (=waterontrekkend middel) voor koolwaterstoffen en ethers. Wanneer het natrium immers onaangetast blijft in de koolwaterstof, bevindt er zich geen water meer in.

De metalen reageren niet alleen met water, maar ook met andere zuurstof-verbindingen, zoals OH-functies die gevonden worden in stoffen als methanol en ethanol. Met eventuele resten natrium moet na een reactie dan ook zeer zorgvuldig worden omgegaan, en meestal worden deze resten dan ook afgeblust, met zuivere ethanol of isopropanol. In het laatste geval ontstaat dan NaOCH(CH3)2. Deze reactie verloopt minder heftig, en is dan ook wat veiliger.

==Bronnen==
Bron(nen):

Housecroft, CE ; Sharpe, A.G. et al. , Inorganic Chemistry, second edition - ISBN 0-13-039913-2 - Hoofdstuk 10 Group 1: the alkali metals

 

Informatie afkomstig van http://nl.wikibooks.org Wikibooks NL.
Wikibooks NL is onderdeel van de wikimediafoundation.