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1. 性质
碱金属单质均为银白色,有金属光泽和良好的导电性、延展性,硬度低,熔点低,密度小。锂的熔点180.5℃,其余碱金属的熔点都低于100℃,绝的熔点最低,仅28.44℃(其熔点在金属中只比汞高)。碱金属单质的沸点与熔点的温度差较大,沸点比熔点一般高出700℃以上。碱金属的硬度都小于1。碱金属的密度都较小,属于轻金属,其中锂、钠、钾的密度比水还小,Li是最轻的金属而用于制造轻质合金。
碱金属都是活泼金属,具有很强的还原性,能够与许多非金属单质直接化合,生成离子型化合物。最活泼的Li在加热时可与N2反应。
6Li+N2=2Li3N
利用碱金属的强还原性可以制备贵金属或稀有金属。例如
碱金属(除Li外)和水发生剧烈反应,原因是碱金属熔点低以及其氢氧化物具有较大的溶解度。反应有大量氢气生成而易发生爆炸,实验室内要小心使用碱金属单质,避免与水接触。
2Na+2H2O=2NaOH+H2
碱金属在高温下与H2反应生成离子型氢化物。例如,在380℃可生成NaH
2Na+H2O=2NaH
其中,H呈-1价氧化态。碱金属氢化物中,LiH最稳定,688.7℃时熔融而不分解。
2.单质的制备
碱金属的化学性质活泼,在自然界中都以化合物的形式存在,较难还原。工业上通常采用熔盐电解法和热还原法大量生产碱金属。
锂和钠常用电解熔融氯化物的方法生产,而钾、物、龟则采用金属热还原法生产。
金属钠的生产是以石墨为阳极,以铸钢为阴极,在580℃通过电解NaCl熔盐获得。
2NaCl(l)=2Na(1)+Cl2(g)
由于Na的沸点(883℃)接近于NaCl的熔点(801℃),通常加入CaCl2为助熔剂降低盐的熔融温度(混合盐熔点约为500℃),以避免Na挥发损失。较低的操作温度也可以降低Na在熔融体中的溶解度。
钾极易溶于熔融的氯化物中以致难以分离,不适合采用熔盐电解法生产。工业上通常利用其低沸点的特性(钾的沸点759℃)采用热还原法大量生产金属钾。850℃下用金属Na(沸点883℃)还原KCI获得金属钾。
Na(1)+KCI(l)=NaCl(l)+K(g)
钾以蒸气的形式逸出并被收集,纯度可达到99.99%。
铷和铯的生产也是采用热还原法,以金属钙还原其氯化物获得。反应如下
相关链接:镓、铟、铊单质及化合物
文章来源:《无机化学核心教程(第二版)》
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