Periodiek systeem/Alkalimetalen

Andere groepen
Alkalimetalen (1)
Aardalkalimetalen (2)
Boorgroep (13)
Koolstofgroep (14)
Stikstofgroep (15)
Zuurstofgroep (16)
Halogenen (17)
Edelgassen (18)
Kopergroep (11)
Zinkgroep (12)
Scandiumgroep (3)
Titaangroep (4)
Vanadiumgroep (5)
Chroomgroep (6)
Mangaangroep (7)
Platinagroep (8, 9 en 10)

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

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 bewaard worden, maar zelfs hier raakt de buitenkant al geoxideerd. De kleur kan dus alleen gezien worden wanneer het blokje wordt doorgesneden. Cesium heeft door relativistische effecten een goudgele glans.

Voorkomen

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 pook 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

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.

1 H

3 Li

11 Na

19 K

37 Rb

55 Cs

87 Fr

Legenda

=Niet-metalen

=Alkalimetalen