Periodiek systeem/Alkalimetalen, eigenschappen, per element
Lithium
[bewerken]De chemie van lithium vertoont diverse verschillen met die van de rest van de groep, vooral door de maat van het lithium-kation. Het kleine -ion polariseert het anion, waardoor de verbinding een meer covalent karakter krijgt.[2] Lithium heeft bovendien een diagonale relatie met magnesium, gebaseerd op een vergelijkbare ion-straal.[2] Zo vormt lithium, een stabiel nitride, , gemeen goed bij de aardalkalimetalen maar uitzonderlijk bij de alkalimetalen. In deorganometaalchemie nemen lithium en magnesium in hun groep een eigen plaats in als enige element met een duidelijk covalent karaker in de metaal-koolstof-binding, zoals in methyllithium , en dimethylmagnesium .[3]
Lithiumfluoride is het enige lithiumhalogenide dat slecht oplosbaar is in water,[2] lithiumhydroxide is het enige alkalihydroxide dat niet oplost in het water dat het aan een vochtige atmosfeer kan onttrekken, het vervloeit niet.[4] Daar tegenover staat dat lithium met grote, niet polariseerbare anionen als percloraat veel stabielere zouten vormt, mogelijk vanwege juist de hoge oploswarmte van het -ion.[4] Dit betekent ook dat de meeste lithiumzouten alleen verkrijgbaar zijn als hydraat omdat de watervrije vorm extreem hygroscopisch is. Lithiumchloride en lithiumbromide worden om die reden als vochtvreter en in airco ingezet.[4]
Cesium
[bewerken]Door de relkativistische effecten die bij francium sterker spelen dan bij cesium, is cesium het meest elektropositieve element in het periodiek systeem.[5]
Francium
[bewerken]Voor francium wordt voorspeld dat het ten gevolge van zijn hoge atoomnummer enige verschillen zal vertonen met de rest van groep 1. Zijn elektronen zullen met een snelheid gaan die vergelijkbaar wordt met de lichtsnelheid. Relativistische effecten zullen dan ook prominenter aanwezig zijn dan bij de andere alkalimetalen. Dit blijkt bijvoorbeeld uit:
- het afwijken van de trend bij de elektronegativiteit, na bij alle elementen in de kolom iets lager te zijn dan in het voorgaande, stijgt de waarde voor francium juist ten opzichte van die van cesium.
- de eveneens dalende trend voor de ionisatie-energie in de kolom wordt bij francium weer omgezet in een stijging.
- op theoretische gronden wordt aangenomen, het is nog niet gemeten, dat ook de atoomstraal van francium kleiner zal zijn dan op grond van de trend in de kolom verwacht mag worden.
In tegenstelling tot de verwachting wordt cesium daarmee het meest elektropositieve element.[5][6][7]
Alle bekende fysische parameters, (eerste ionisatie-energie, elektronen-affiniteit, polariseerbaarheid van anionen) van francium wijken duidelijk af van de trend die in de andere alkalimetalen van lithium naar cesium optreedt. Ten gevolge van het gebrek aan empirische gegevens van het element wordt vaak de trend van de andere alkali-metalen voortgezet. Daarmee wordt het relativistische aspect van dit element genegeerd, en hebben de genoemde gegevens nauwelijks enige waarde.[7] Een van de weinige eigenschappen dvan francium die zijn voorspeld waarbij rekening is gehouden met relativistische effecten is de elektronen-affiniteit (47,2 kJ/mol)[8] en de enthalpie voor de dissociatie-reactie van het dimeer (42,1 kJ/mol):[9]
Het molecuul is duidelijk gepolariseerd, is een meer correcte weergave voor dit molecuul. Het toont ook aan dat het relativistische effect sterker speelt in de 7s-orbitaal van francium dan in de 6s-orbitaal van cesium.[7] Als laatste kan gezegd worden dat de binding in franciumsuperoxide door de bijdrage van de 6p-orbitalen van francium een belangrijk grotere covalente component heeft dan voor de andere alkali-superoxides.[7]
- ↑ Deze pagina is een bewerking van de paragraaf Alkali metal, Properties op de Engelstalige Wikipedia, naar de tekst op 19 juni 2023
- ↑ 2,0 2,1 2,2 Royal Society of Chemistry. Visual Elements: Group 1 – The Alkali Metals. Visual Elements. Royal Society of Chemistry.
- ↑ (2006) Inorganic Chemistry p. 259 Uitgever: W. H. Freeman ISBN 978-0-7167-4878-6
- ↑ 4,0 4,1 4,2 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.) pag. 76, Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN: 978-0-08-037941-8
- ↑ 5,0 5,1 Andreev, S.V.; Letokhov, V.S.; Mishin, V.I. (1987). Laser resonance photoionization spectroscopy of Rydberg levels in Fr. Phys. Rev. Lett. 59 (12): 1274–76. PMID: 10035190. DOI: 10.1103/PhysRevLett.59.1274.
- ↑ (2006) The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd) p. 1729 Uitgever: Springer ISBN 978-1-4020-3555-5
- ↑ 7,0 7,1 7,2 7,3 Thayer, John S. (2010). Relativistic Effects and the Chemistry of the Heavier Main Group Elements. Relativistic Methods for Chemists Challenges and Advances in Computational Chemistry and Physics 10: 81, 84. DOI: 10.1007/978-1-4020-9975-5_2.. ISBN: 978-1-4020-9974-8.
- ↑ Landau, A.; Eliav, E.; Ishikawa, Y.; Kaldor, U. (2001). Benchmark calculations of electron affinities of the alkali atoms sodium to eka-francium (element 119). J. Chem. Phys. 115 (6): 2389. DOI: 10.1063/1.1386413.
- ↑ Molecular Metal-Metal Bonds: Compounds, Synthesis, Properties Uitgever: John Wiley and Sons ISBN 978-3-527-33541-1