Alkalimetallen: Begrip van Groep 1 Elementen van het Periodiek Systeem

Wat zijn alkalimetallen?

De alkalimetallen zijn zes chemische elementen in Groep 1, de linkerkolom in het periodiek systeem. Het zijn lithium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs) en francium (Fr). (Waterstof (H) heeft ook één elektron in zijn buitenste schil, maar wordt niet als alkalimetaal geklassificeerd omdat het bij kamertemperatuur een gas is en geen metaal.)

De alkalimetallen heten zo omdat ze bij reactie met water alkalien vormen. Alkalien zijn hydroxiden van deze elementen, zoals natriumhydroxide en kaliumhydroxide. Alkalien zijn zeer sterke basen die bijtend zijn. Natronlut, bijvoorbeeld, is natriumhydroxide. Alkalien reageren met zuren om zouten te vormen.

In zuivere vorm zijn alkalimetallen zachte, glanzende metalen met lage smeltpunten. Ze reageren gemakkelijk met lucht en vocht. Vanwege hun reactiviteit moeten bij gebruik en opslag speciale voorzorgsmaatregelen worden genomen.

Alkalimetallen zijn bij standaardtemperatuur en -druk zeer reactieve metalen en geven hun buitenste elektron gemakkelijk af om kationen met lading +1 te vormen. Ze kunnen allemaal gemakkelijk met een mes worden gesneden door hun zachtheid, wat een glanzend oppervlak onthult dat snel vervaagt in lucht door oxidatie door luchtvocht en zuurstof (en bij lithium ook stikstof).

Vanwege hun hoge reactiviteit moeten ze onder olie worden opgeslagen om reactie met lucht te voorkomen, en komen ze in de natuur alleen voor in zouten, nooit als vrije elementen. Cesium, het vijfde alkalimetaal, is het meest reactieve van alle metalen. Alle alkalimetallen reageren met water, waarbij de zwaardere alkalimetallen heftiger reageren dan de lichtere.

Alkalimetallen in het Periodiek Systeem

De alkalimetallen zijn lithium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs) en francium (Fr). Deze groep ligt in de s-blok van het periodiek systeem, omdat alle alkalimetallen hun buitenste elektron in een s-orbitaal hebben.

De alkalimetallen geven het beste voorbeeld van groepstrends in eigenschappen in het periodiek systeem, met elementen die vergelijkbare eigenschappen vertonen. Wanneer men naar beneden in de tabel gaat, tonen alle bekende alkalimetallen:

• Toenemende atoomstraal,
• Afnemende elektronegativiteit
• Toenemende reactiviteit
• Afnemende smelt- en kookpunten

In het algemeen nemen hun dichtheden toe naar beneden, met uitzondering van kalium, dat minder dicht is dan natrium.

Eigenschappen van Alkalimetallen

De alkalimetallen zijn een groep chemische elementen in het periodiek systeem met de volgende fysieke en chemische eigenschappen:

• Glanzend
• Zacht
• Zilverwit
• Zeer reactief bij standaardtemperatuur en -druk
• Geven gemakkelijk hun buitenste elektron af om kationen met lading +1 te vormen

De alkalimetallen hebben lage smeltpunten. Lithium smelt bij 180,5 °C (356,9 °F); cesium smelt bij slechts 28,4 °C (83,1 °F). Deze elementen zijn ook uitstekende geleiders van warmte en elektriciteit. Alkalimetallen zijn zeer reactief en worden daarom meestal in verbindingen met andere elementen aangetroffen, zoals zout (natriumchloride, NaCl) en kaliumchloride (KCl).

Ze kunnen allemaal gemakkelijk met een plastic mes worden gesneden, en hun glanzend oppervlak vervaagt snel in de lucht door oxidatie. Vanwege hun hoge reactiviteit moeten alkalimetallen onder olie worden opgeslagen om reactie met lucht te voorkomen.

In de moderne IUPAC-nomenclatuur omvatten de alkalimetallen de groep 1 elementen, met uitzondering van waterstof. Alle alkalimetallen reageren met water, waarbij de zwaardere alkalimetallen heftiger reageren dan de lichtere.

Eigenschappen van de alkalimetallen:

Lijst van Alkalimetallen

De alkalimetallen zijn:

• Lithium (Li)
• Natrium (Na)
• Kalium (K)
• Rubidium (Rb)
• Cesium (Cs)
• Francium (Fr)

De International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) sluit waterstof (H) uit als alkalimetaal omdat het onder gewone temperaturen en drukken als gas voorkomt. Waterstof vertoont echter veel eigenschappen van elementen in de groep en wordt onder extreme druk wel een alkalimetaal.

Voorbeelden van Alkalimetallen

De alkalimetallen zijn zes chemische elementen in Groep 1, de linkerkolom in het periodiek systeem. Ze zijn lithium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs) en francium (Fr).

Lithium

Lithium is het lichtste metaal dat tot nu toe is ontdekt. Het is het enige metaal dat reageert met stikstof. Lithiumoxide is amphoteer (zowel zuur als basische eigenschappen). Behalve lithium zijn de andere alkalie-elementen predoinant ionisch. De lading dichtheid van lithium is sterker dan die van andere alkalimetallen, waardoor het uitgebreid gehydrateerd is.

Lithium werd in 1817 ontdekt door Johan Arfvedson tijdens analyse van petaliet (LiAlSi₄O₁₀). Het woord lithium is afgeleid van het Griekse 'lithos' (steen). Lithium komt voor in pegmatitische mineralen, kleien, zoutwater, oceanen en in alle levende wezens.

Toepassingen van Lithium

• Lithium wordt gebruikt in hittebestendige keramiek en glas.
• Een lithiumlegering wordt in vliegtuigbouw toegepast.
• Lithiumdeuteride dient als fusiebrandstof in thermonucleairewapens.
• Lithiumbatterijen bevatten veel energie ten opzichte van andere metalen. Apparaten als mobiele telefoons en computers gebruiken lithiumbatterijen.
• Lithiumzouten worden gebruikt als stemmingstabiliserende medicijnen.
• Lithium-6 is de belangrijkste bron voor tritiumproductie.
• Lithium wordt gebruikt bij de ontzuring van koper en koperlegeringen.
• Lithiumverbindingen dienen als pyrotechnische kleurstoffen in vuurwerk dat rode luminance produceert.
• Smeervetten worden geproduceerd uit lithium.

Natrium

Natrium is een chemische stof die we dagelijks via ons voedsel innemen in de vorm van natriumchloride (keukenzout). Natrium wordt geproduceerd door elektrolyse van natriumchloride. Het element is zeer reactief.

In 1806 winsde Sir Humphry Davy, een scheikundige, natrium door een elektrische stroom door gesmolten natriumhydroxide te laten lopen. Natrium ontstond oorspronkelijk door kernfusie in sterren, door fusie van twee koolstofatomen. Het kan ook in sterren ontstaan wanneer neonatomen een proton winnen.

Toepassingen van Natrium

• Natrium wordt als glansmiddel in metalen gebruikt.
• Het natriumzout van vetzuren wordt in zeep gebruikt.
• NaK, een legering van natrium en kalium, is een belangrijk warmteoverdrachtsmiddel.
• Natriumverbindingen worden gebruikt in papier, textiel, petrochemie en chemische industrie.
• Natriumjodide wordt gebruikt bij uitgestelde ringworm.
• Natrium wordt in straatverlichting en natriumdampflampen gebruikt omdat het een geel gloed met hoge helderheid geeft.
• Natriumhydroxide dient als ovenreiniger.

Kalium

Kalium is het 19e element in het periodiek systeem. Kalium speelt een vitale rol in het goed functioneren van ons lichaam. Het is een essentieel mineraal dat in organismen in evenwicht moet blijven. Als het kaliumgehalte niet gebalanceerd is, kan dat leiden tot hyperkalemie of hypokalemie.

Kalium wordt grijs bij blootstelling aan lucht. Om oxidatie te voorkomen en vocht buiten te houden, wordt kalium in petroleum opgeslagen.

Toepassingen van Kalium

• Kaliumchloride is essentieel voor plantengroei en wordt in meststoffen gebruikt.
• Kalium verbetert waterretentie, opbrengst, voedingswaarde, smaak, kleur, textuur en ziekteresistentie van voedselgewassen.
• Kaliumchloraat en kaliumnitraat worden in explosieven en vuurwerk gebruikt.
• Kaliumnitraat dient als voedingsconserveringsmiddel.
• Kalium regelt bloeddruk en zuurgraad in ons lichaam.
• Kaliumchroom wordt gebruikt in de leerbereiding en in de productie van inkt, buskruit, kleurstoffen, veiligheidslucifers, enz.
• Kalium is essentieel voor normale celrespiratie en elektrolytfunctie, aangezien 95% van onze cellen uit kalium bestaat.
• Kaliumhydroxide wordt gebruikt om detergenten te maken.
• Kalium helpt vloeistoffen in het hart en de zenuwen te pompen.

Rubidium

Rubidium is een radioactief element. De naam is afgeleid van het Latijnse 'rubidus' (dieprood).

Toepassingen van Rubidium

• Rubidium-82 wordt gebruikt in myocardiale perfusie.
• Rubidium wordt gebruikt in de productie van atoomklokken, elektronische buizen en fotocellen.
• Rubidium dient als werkvloeistof in dampsturbines.
• Het wordt gebruikt als component in motoren van ruimtevaartuigen.
• Rubidiumdamp wordt gebruikt in laserkoeling.
• Rubidiumchloride induceert cellen om DNA op te nemen.
• Het wordt gebruikt in thermo-elektrische generatoren.
• Rubidiumcarbonaat wordt gebruikt bij de productie van optisch glas.
• Vanwege de hyperfijnstructuur van rubidiums energieniveaus wordt het in atoomklokken gebruikt.
• Een verbinding van rubidium, zilver en jodium heeft bepaalde elektrische kenmerken en wordt in dunfilm-batterijen gebruikt.

Cesium

Cesium is een actief metaal. Chemisch gezien is cesium het meest electropositieve element en verbindt het met anionen tot verbindingen. Het is een hoog giftig element. Cesiumhydroxide is de sterkste base die tot nu toe is ontdekt.

Het heeft veel isotopen, waarvan cesium-133 een stabiel isotoop is en de belangrijkste standaard voor tijdmeting (cesiumklokken of atoomklokken). Cesium is vloeibaar bij of nabij kamertemperatuur.

Toepassingen van Cesium

• Cesium-134 wordt in de kernenergie-industrie gebruikt.
• Wordt in fotoelektrische cellen gebruikt vanwege hun snelle elektronenemissie.
• Cesium fungeert als katalysator voor de hydrgenering van bepaalde organische verbindingen.
• Het wordt in aandrijvingssystemen gebruikt.
• Het verwijdert luchtsporen uit vakuumbussen.
• Cesium wordt in fotovoltaïsche cellen, televisie-beeldapparaten en nachtvisieapparatuur gebruikt.
• Cesiumdamp wordt in de magnetometer gebruikt.
• Cesium-137 wordt in brachtherapie gebruikt om kanker te behandelen. (Brachtherapie is een kankerbehandelmethode met radioactieve elementen)
• Cesiumchloride-oplossing wordt in moleculaire biologie gebruikt voor dichtheidsgradient ultracentrifugatie, voornamelijk voor isolatie van virale deeltjes, subcellulaire organellen en fracties, en nucleïnezuren uit biologische monsters.
• Cesium wordt als standaard in spectrophotometrie gebruikt.
• Het wordt in militaire vliegtuigen gebruikt.

Francium

Francium heeft de laagste elektronegativiteit van alle bekende elementen. Het is een hoog radioactief metaal en het zwaarste van deze metalen. Francium wordt geproduceerd door thorium te bombarderen met protonen of radium met neutronen.

Dit element is zeldzaam en wordt nauwelijks gebruikt. Het wordt voornamelijk voor wetenschappelijk onderzoek in laboratoria gebruikt. Het valt snel uit door de korte halfwaarde-tijd.

Alkalimetallen zijn van groot nut, maar mogen niet zonder deskundige begeleiding worden gebruikt omdat ze heftig reageren en giftig zijn; ze moeten voorzichtig worden behandeld.

Veelgestelde Vragen

Hoe heten alkalimetallen?

Groep 1A (of IA) van het periodiek systeem zijn de alkalimetallen: waterstof (H), lithium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs) en francium (Fr). Dit zijn (behalve waterstof) zachte, glanzende, laagsmeltende, zeer reactieve metalen die vervagen bij blootstelling aan lucht.

Wat zijn 5 kenmerken van alkalimetallen?

Kenmerken van alkalimetallen:

• Te vinden in kolom 1A van het periodiek systeem.
• Hebben één elektron in hun buitenste elektronschil.
• Gemakkelijk geïoniseerd.
• Zilverwit, zacht en niet dicht.
• Lage smeltpunten.
• Ongelooflijk reactief.

Wat zijn 3 feiten over alkalimetallen?

• Alkalimetallen zijn zeer reactief.
• Ze reageren met water. Soms ontploffen ze bij contact met lucht en water.
• Ze zijn smeedbaar en goede geleiders van warmte en elektriciteit.

Wat zijn de toepassingen van alkalimetallen?

Industriële toepassingen omvatten hittebestendig glas en keramiek, lithiumvet smeermiddelen, fluxadditieven voor ijzer, staal en aluminiumproductie. Mobiele apparaten en elektrische voertuigen zijn afhankelijk van lithium-ionbatterijen.

Is aluminium een alkalimetaal?

Cesium, het vijfde alkalimetaal, is het meest reactieve van alle metalen. Alle alkalimetallen reageren met water, waarbij de zwaardere alkalimetallen heftiger reageren dan de lichtere.

Waar vind je alkalimetallen?

Alkalimetallen: feiten over de elementen in de eerste kolom van het periodiek systeem. Er zijn alkalimetallen overal om je heen. Natrium zit in keukenzout, lithium in je telefoonaccu en kalium in je bananen. Alkalimetallen vormen zes verschillende elementen in de eerste kolom van het periodiek systeem.

Waar komen alkalimetallen van nature voor?

Alkalimetallen zijn de eerste groep in het periodiek systeem. Ze komen nooit in zuivere vorm in de natuur voor omdat ze instabiel zijn en snel reageren met andere elementen. Ze binden goed met alle elementen behalve de edelgassen. In de lucht verkleuren ze snel zwart.

Wat zijn de 2 meest reactieve alkalimetallen?

De reactiviteit van alkalimetallen neemt toe van boven naar beneden in de groep, dus lithium (Li) is het minst reactieve en francium (Fr) het meest reactieve. Omdat alkalimetallen zo reactief zijn, komen ze in de natuur alleen in combinatie met andere elementen voor.

Waaruit bestaat alkalie?

De productie van industriële alkalie verwijst meestal naar de productie van soda (Na₂CO₃; natriumcarbonaat) en natronlut (NaOH; natriumhydroxide). Andere industriële alkalien zijn kaliumhydroxide, potas en natronlut. De productie van een enorme reeks consumentengoed hangt op een of andere manier af van alkalie.

Waarom zijn alkalimetallen zo actief?

Alkalimetallen zijn extreem reactief omdat ze één elektron in hun buitenste schil hebben. De aanwezigheid van een enkel valentie-elektron maakt alkalimetalen zeer reactief. Ze verliezen een elektron om de edelgasconfiguratie te bereiken.

In welk blok zitten alkalimetallen?

De s-blok in het periodiek systeem bevat de alkalimetallen en aardalkalimetallen, ook bekend als groepen 1 en 2. Helium maakt ook deel uit van de s-blok. Het hoofdkwantumgetal "n" vult de s-orbitaal. Er passen maximaal twee elektronen in de s-orbitaal.

Waarom komen alkalimetallen in de natuur voor?

Alkalimetallen hebben lage ionisatie-enthalpiewaarden. Daarom verliezen ze gemakkelijk hun valentie-elektronen en zijn ze hoog reactief. In de natuur worden ze daarom niet in elementaire toestand aangetroffen. In gecombineerde toestand zijn ze aanwezig als halogeniden, oxiden, silicaten, boraten en nitraten.

Waarom ontploffen alkalimetallen in water?

Alkalimetallen reageren met water waarbij warmte, waterstofgas en het bijbehorende metalhydroxide vrijkomen. De warmte kan de waterstof of het metaal zelf ontbranden, wat leidt tot brand of explosie.

Waarom zijn alkalimetallen niet in de aarde te vinden?

Alkalimetallen hebben lage ionisatie-enthalpiewaarden. Ze verliezen gemakkelijk hun valentie-elektronen en zijn hoog reactief. In de natuur worden ze niet in elementaire toestand aangetroffen.

Waarom worden alkalimetallen in olie opgeslagen?

De groep 1 elementen heten alkalimetallen. Ze staan in de verticale kolom aan de linkerkant van het periodiek systeem. Alle groep 1 elementen zijn zeer reactief. Ze moeten onder olie worden opgeslagen om lucht en water van ze fern te houden.