Alkalni metal

S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Grupi alkalnih metala pripadaju: litijum (Li), natrijum (Na), kalijum (K), rubidijum (Rb), cezijum (Cs)[note 1] i francijum (Fr). Zajednička oznaka za elektronsku konfiguraciju ovih elemenata je nS1.[note 2] Vrednost oksidacionog broja u jedinjenjima jonske prirode je +1; grade jednovalentne bezbojne katjone.[5]

Reakcija natrijuma sa vodom (u prisustvu fenolftaleina)

Alkalni metali su dobili ime po imenu kalijuma (arap. al kali - pepeo biljaka)

U elementarnom stanju atomi alkalnih metala povezani slabom metalnom vezom grade metalnu kristalnu rešetku. Zbog angažovanja samo jednog elektrona veza je slaba, stoga imaju nisku temperaturu ključanja i malu gustinu (plivaju na vodi). Male su tvrdoće tako da se mogu seći nožem. Porastom atomskog broja u grupi rastu i jonski radijusi i gustina, dok temperature topljenja i ključanja opadaju. Srebrnastobele su boje, dobri su provodnici toplote i elektriciteta. Prvi član grupe, litijum, ima unekoliko drugačija svojstva od ostatka grupe. Tako je po nekim osobinama sličniji magnezijumu nego natrijumu. Veoma male dimenzije atoma litijuma i još manje njegovog jona uzrokuju veće jačine metalne veze u kristalnoj rešetki u odnosu na ostale alkalne metale. Zbog toga je litijum znatno tvrđi od njih, a ima i višu temperaturu topljenja i ključanja.[6] Alkalni metali boje plamen karakterističnim bojama. Litijum boji plamen svetlocrveno, natrijum žuto, a kalijum svetloljubičasto.

Prema hemijskom ponašanju alkalni metali čine grupu međusobno najsličnijih elemenata u periodnom sistemu elemenata. Energija jonizacije opada porastom atomskog broja. Vrednosti za prvu jonizacionu energiju su veoma niske (niže od ostalih elemenata). Alkalni metali imaju najniže vrednosti za koeficijente elektronegativnosti u odnosu na sve elemente u periodnom sistemu. Iz toga proizilazi njihov pozitivan oksidacioni broj bez obzira sa kojim elementom gradili jedinjenje. Na osnovu redoks-potencijala može se zaključiti da su to najreaktivniji metali i najjača redukciona sredstva.

Istorija[uredi | uredi izvor]

A sample of petalite
Petalit, litijumski mineral iz kojeg je litijum prvi put izolovan

Jedinjenja natrijuma su poznata od davnina; so (natrijum hlorid) je bila važna roba u ljudskim aktivnostima, o čemu svedoči engleska reč salary, koja se odnosi na salarium, novac koji je plaćan rimskim vojnicima za kupovinu soli.[7] Dok se kalijum koristio od antičkih vremena, tokom većeg dela istorije nije se shvatao kao fundamentalno drugačija supstanca od natrijumovih mineralnih soli. Georg Ernst Štahl je proizveo eksperimentalne dokaze koji su ga naveli da sugeriše postojanje fundamentalne razlike između natrijumovih i kalijumovih soli 1702. godine,[8] a Anri-Loj Djuamel du Monso je uspeo da dokaže ovu razliku 1736. godine.[9] Tačan hemijski sastav jedinjenja kalijuma i natrijuma, i status hemijskog elementa kalijuma i natrijuma tada nije bio poznat, te stoga Antoan Lavoazje nije uključio ove alkalne elemente u svoj spisak hemijskih elemenata 1789. godine.[10][11]

Čisti kalijum prvi put je izolovao 1807. godine u Engleskoj Hamfri Dejvi, koji ga je izveo iz kaustične potaše (KOH, kalijum hidroksid) upotrebom elektrolize rastopljene soli sa novoizumljenim talvanskim elementom. Prethodni pokušaji elektrolize vodene soli bili su neuspešni zbog ekstremne reaktivnosti kalijuma.[12]‍:68 Kalijum je bio prvi metal koji je izolovan elektrolizom.[13] Kasnije iste godine, Dejvi je izvestio o ekstrakciji natrijuma iz slične supstance kaustične sode (NaOH, lužine) sličnom tehnikom, pokazujući da se elementi, a time i soli, razlikuju.[10][11][14][15]

Johan Volfang Deberajner je među prvima primetio sličnosti između onoga što je danas poznato kao alkalni metali.

Petalit (Li Al Si4O10) otkrio je 1800. godine brazilski hemičar Hose Bonifacio de Andrada u rudniku na ostrvu Ute, Švedska.[16][17][18] Međutim, tek 1817. godine Johan Avgust Arfvedson, koji je tada radio u laboratoriji hemičara Jensa Jakoba Bercelijusa, otkrio je prisustvo novog elementa tokom analize rude petalita.[19][20] On je primetio da ovaj novi element stvara jedinjenja slična onima od natrijuma i kalijuma, mada su njegovi karbonat i hidroksid manje rastvorljivi u vodi i alkalniji od ostalih alkalnih metala.[21] Bercelijus je nepoznatom materijalu dao ime „lithion/lithina“, od grčke reči λιθoς (prevedeno kao lithos, sa značenjem „kamen“), da bi odražavalo njegovo otkriće u čvrstom mineralu, za razliku od kalijuma, koji je otkriven u biljnom pepelu, i natrijuma, koji je delimično bio poznat po velikoj izobilnosti u životinjskoj krvi. On je metal unutar materijala nazvao je „litijum“.[22][17][20] Litijum, natrijum i kalijum bili su deo otkrića periodičnosti, jer su oni među nizom trijada elemenata iz iste grupe za koje je Johan Volfgang Deberejner 1850. godine primetio da imaju slična svojstva.[23]

A sample of lepidolite
Lepidolit, mineral rubidijuma iz kojeg je rubidijum prvi put izolovan

Rubidijum i cezijum su prvi elementi koji su otkriveni pomoću spektroskopa, koji su izumeli Robert Bunzen i Gustaf Kirhof 1859. godine.[24] Sledeće godine, oni su otkrili cezijum u mineralnoj vodi iz Bad Dirkhajma u Nemačkoj. Njihovo otkriće rubidijuma došlo je sledeće godine u Hajdelbergu u Nemačkoj, pronalazeći ga u mineralu lepidolitu.[25] Imena rubidijuma i cezijuma potiču od najistaknutijih linija u njihovim emisionim spektrima: jarko crvene linije za rubidijum (od latinske reči rubidus, što znači tamnocrvena ili jarko crvena), i nebesko plave linije za cezijum (izvedene iz latinske reči caesius, što znači nebesko plavo).[26][27]

Oko 1865. Džon Njulends je objavio seriju radova u kojima je nabrojao elemente po redosledu povećanja atomske težine i sličnih fizičkih i hemijskih svojstava koja su se ponavljala u intervalima od osam; on je takvu periodičnost uporedio sa muzičkim oktavama, gde note razdvojene u oktavi imaju slične muzičke funkcije.[28][29] Njegova verzija je sve alkalne metale koji su tada bili poznati (litijum do cezijuma), kao i bakar, srebro i talijum (koji pokazuju +1 oksidaciono stanje karakteristično za alkalne metale), stavila zajedno u grupu. Njegov tabela je imala vodonik grupisan sa halogenima.[23]

Rasprostranjenost i nalaženje u prirodi[uredi | uredi izvor]

U prirodi se alkalni metali nalaze samo u vidu jedinjenja, najčešće u sastavu silikata i alumosilikata. Dok su natrijumova i kalijumova jedinjenja veoma rasprostranjena, jedinjenja ostalih alkalnih metala se javljaju u malim količinama. Natrijumova jedinjenja su toliko rasprostranjena da je teško naći uzorak supstance bez tragova natrijuma (dokaz za to je natrijumova žuta boja u plamenu). Najviše natrijuma ima u alumosilikatima, kamenoj soli, čilskoj šalitri i kriolitu. Kalijuma u zemljinoj kori ima manje nego natrijuma. Najviše ga ima u obliku silikata iz kojih ga biljke ne mogu koristiti iako je veoma značajan za njih. Silikati se ne mogu koristiti ni kao ruda za dobijanje kalijuma. Litijum se javlja u nekim silikatima, i fosfatima, dok se rubidijum i cezijum nalaze, uz ostale alkalne metale, u alumosilikatima i prirodnim ležištima kalijumovih jedinjenja.

Napomene[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Caesium is the spelling recommended by the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC).[1] The American Chemical Society (ACS) has used the spelling cesium since 1921,[2][3] following Webster's Third New International Dictionary.
  2. ^ In both the old IUPAC and the CAS systems for group numbering, this group is known as group IA (pronounced as "group one A", as the "I" is a Roman numeral).[4]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Međunarodna unija za čistu i primenjenu hemiju (2005). Nomenclature of Inorganic Chemistry (IUPAC Recommendations 2005). Cambridge (UK): Royal Society of Chemistry – International Union of Pure and Applied Chemistry. ISBN 0-85404-438-8. pp. 248–49. Electronic version..
  2. ^ Coghill, Anne M.; Garson, Lorrin R., ur. (2006). The ACS Style Guide: Effective Communication of Scientific Information (3rd izd.). Washington, D.C.: American Chemical Society. str. 127. ISBN 978-0-8412-3999-9. 
  3. ^ Coplen, T. B.; Peiser, H. S. (1998). „History of the recommended atomic-weight values from 1882 to 1997: a comparison of differences from current values to the estimated uncertainties of earlier values” (PDF). Pure Appl. Chem. 70 (1): 237—257. S2CID 96729044. doi:10.1351/pac199870010237. 
  4. ^ Fluck, E. (1988). „New Notations in the Periodic Table” (PDF). Pure Appl. Chem. IUPAC. 60 (3): 431—436. S2CID 96704008. doi:10.1351/pac198860030431. Pristupljeno 24. 3. 2012. 
  5. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  6. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  7. ^ Harper, Douglas. „salary”. Online Etymology Dictionary. 
  8. ^ Marggraf, Andreas Siegmund (1761). Chymische Schriften (na jeziku: nemački). str. 167. 
  9. ^ du Monceau, H. L. D. „Sur la Base de Sel Marine”. Mémoires de l'Académie Royale des Sciences (na jeziku: francuski): 65—68. 
  10. ^ a b Weeks, Mary Elvira (1932). „The discovery of the elements. IX. Three alkali metals: Potassium, sodium, and lithium”. Journal of Chemical Education. 9 (6): 1035. Bibcode:1932JChEd...9.1035W. doi:10.1021/ed009p1035. 
  11. ^ a b Siegfried, R. (1963). „The Discovery of Potassium and Sodium, and the Problem of the Chemical Elements”. Isis. 54 (2): 247—258. JSTOR 228541. PMID 14147904. doi:10.1086/349704. 
  12. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II izd.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419. 
  13. ^ Enghag, P. (2004). „11. Sodium and Potassium”. Encyclopedia of the elements. Wiley-VCH Weinheim. ISBN 978-3-527-30666-4. 
  14. ^ Davy, Humphry (1808). „On some new phenomena of chemical changes produced by electricity, in particular the decomposition of the fixed alkalies, and the exhibition of the new substances that constitute their bases; and on the general nature of alkaline bodies”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 98: 1—44. doi:10.1098/rstl.1808.0001 Slobodan pristup. 
  15. ^ Shaposhnik, V. A. (2007). „History of the discovery of potassium and sodium (on the 200th anniversary of the discovery of potassium and sodium)”. Journal of Analytical Chemistry. 62 (11): 1100—1102. S2CID 96141217. doi:10.1134/S1061934807110160. 
  16. ^ Ralph, Jolyon; Chau, Ida (24. 8. 2011). „Petalite: Petalite mineral information and data”. Pristupljeno 27. 11. 2011. 
  17. ^ a b Winter, Mark. „WebElements Periodic Table of the Elements | Lithium | historical information”. Pristupljeno 27. 11. 2011. 
  18. ^ Weeks, Mary (2003). Discovery of the Elements. Whitefish, Montana, United States: Kessinger Publishing. str. 124. ISBN 978-0-7661-3872-8. Pristupljeno 10. 8. 2009. 
  19. ^ „Johan Arfwedson”. Arhivirano iz originala 5. 6. 2008. g. Pristupljeno 10. 8. 2009. 
  20. ^ a b van der Krogt, Peter. „Lithium”. Elementymology & Elements Multidict. Arhivirano iz originala 16. 06. 2011. g. Pristupljeno 5. 10. 2010. 
  21. ^ Clark, Jim (2005). „Compounds of the Group 1 Elements”. chemguide. Pristupljeno 10. 8. 2009. 
  22. ^ Krebs, Robert E. (2006). The History and Use of Our Earth's Chemical Elements: A Reference Guide. Westport, Conn.: Greenwood Press. ISBN 978-0-313-33438-2. 
  23. ^ a b Leach, Mark R. (1999—2012). „The Internet Database of Periodic Tables”. meta-synthesis.com. Pristupljeno 6. 4. 2012. 
  24. ^ Kaner, Richard (2003). „C&EN: It's Elemental: The Periodic Table – Cesium”. American Chemical Society. Pristupljeno 25. 2. 2010. 
  25. ^ Kirchhoff, G.; Bunsen, R. (1861). „Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen” (PDF). Annalen der Physik und Chemie. 189 (7): 337—381. Bibcode:1861AnP...189..337K. doi:10.1002/andp.18611890702. 
  26. ^ Weeks, Mary Elvira (1932). „The discovery of the elements. XIII. Some spectroscopic discoveries”. Journal of Chemical Education. 9 (8): 1413—1434. Bibcode:1932JChEd...9.1413W. doi:10.1021/ed009p1413. 
  27. ^ „caesium”. Oxford English Dictionary (2nd izd.). Oxford University Press. septembar 2005.  (Potrebna je pretplata ili članska kartica javne biblioteke UK.)
  28. ^ Newlands, John A. R. (20. 8. 1864). „On Relations Among the Equivalents”. Chemical News. 10: 94—95. Arhivirano iz originala 1. 1. 2011. g. Pristupljeno 25. 11. 2013. 
  29. ^ Newlands, John A. R. (18. 8. 1865). „On the Law of Octaves”. Chemical News. 12: 83. Arhivirano iz originala 1. 1. 2011. g. Pristupljeno 25. 11. 2013. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Alkalni metal na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Алкални_метал&oldid=27548755”