יסוד כימי אלקאלי ממתכת

מתכת אלקאלית, כל אחד מששת היסודות הכימיים המרכיבים את קבוצה 1 (Ia) בטבלה המחזורית - כלומר ליתיום (Li), נתרן (Na), אשלגן (K), רובידיום (Rb), צזיום (Cs), ו- פרנקיום (פר). מתכות האלקליות נקראות כך מכיוון שהתגובה עם מים יוצרת אלקליות (כלומר, בסיסים חזקים המסוגלים לנטרל חומצות). נתרן ואשלגן הם השישית והשביעית בשכיחותה של היסודות, המהווים בהתאמה 2.6 ו -2.4 אחוזים מקרום כדור הארץ. מתכות האלקליות האחרות נדירות יותר באופן משמעותי, כאשר רובידיום, ליתיום וצזיום, בהתאמה, מהוות 0.03, 0.007 ו- 0.0007 אחוזים מקרום כדור הארץ. פרנצ'יום, איזוטופ רדיואקטיבי טבעי, נדיר מאוד ולא התגלה עד 1939.

שאלות עליונות

מהי ההגדרה של מתכת אלקלית?

המתכות האלקליות הן שישה יסודות כימיים בקבוצה 1, העמודה השמאלית ביותר בטבלה המחזורית. הם ליתיום (Li), נתרן (Na), אשלגן (K), רובידיום (Rb), צזיום (Cs), ופרנסיום (Fr). (כמו שאר האלמנטים בקבוצה 1, למימן (H) יש אלקטרון אחד במעטפתו החיצונית ביותר, אך הוא אינו מסווג כמתכת אלקלית מכיוון שהוא אינו מתכת אלא גז בטמפרטורת החדר.)

טבלה תקופתית של האלמנטים

הברש על שולחן האלמנטים התקופתי.

מדוע קוראים להם מתכות אלקליות?

מתכות האלקליות נקראות כך מכיוון שכאשר הם מגיבים עם מים הם יוצרים אלקליות. אלקליות הן תרכובות הידרוקסיד של יסודות אלה, כמו נתרן הידרוקסיד ואשלגן הידרוקסיד. אלקליות הן בסיסים חזקים מאוד שהם קאוסטיים. שומן, למשל, הוא נתרן הידרוקסיד. אלקליות מגיבות עם חומצות ליצירת מלחים.

בסיס

קרא עוד על בסיסים.

מהן כמה תכונות של מתכות אלקליות?

למתכות האלקליות יש נקודות התכה נמוכות. הליתיום נמס ב -180.5 מעלות צלזיוס; צזיום נמס במהירות של 28.4 מעלות צלזיוס. אלמנטים אלה הם גם מוליכים מצוינים של חום וחשמל. המתכות האלקליות מגיבות מאוד וכך בדרך כלל נמצאות בתרכובות עם אלמנטים אחרים, כמו מלח (נתרן כלורי, NaCl) ואשלגן כלורי (KCl).

קרא עוד בהמשך: מאפיינים כלליים של הקבוצה

מהי המתכת האלקלית הנפוצה ביותר?

המתכת האלקלית הנפוצה ביותר היא נתרן המהווה 2.8 אחוזים מקרום כדור הארץ. תרכובת הנתרן הנפוצה ביותר היא נתרן כלוריד (NaCl), מלח. הבא הנפוץ ביותר הוא אשלגן, המהווה 2.6 אחוזים מקרום כדור הארץ. מתכות אלקליות אחרות נדירות בהרבה. רובידיום, ליתיום וצזיום הם 0.01, 0.002 ו- 0.0007 אחוזים מקרום כדור הארץ, בהתאמה. פרנסיום הוא רדיואקטיבי, ורק כמויות דקות ממנו קיימות בטבע.

נתרן

למידע נוסף על נתרן.

מתכות האלקליות כה מגיבות, עד כי הן בדרך כלל נמצאות בטבע בשילוב עם אלמנטים אחרים. מינרלים פשוטים, כמו הליט (נתרן כלוריד, NaCl), סילביט (אשלגן כלורי, KCl), וקרנליט (אשלגן-מגנזיום כלוריד, KCl · MgCl ₂ · 6H ₂ O), מסיסים במים ולכן הם מופקים בקלות מטוהרים. עם זאת, מינרלים מורכבים יותר, בלתי מסיסים במים, נמצאים בשפע הרבה יותר בקרום כדור הארץ. גז מדולל מאוד של נתרן אטומי (כאלף אטומים לקוב"ק [כ- 16,000 אטומים לאבקה מעוקב]) נוצר במזוספרה של כדור הארץ (גובה של כ- 90 ק"מ) על ידי אבלציה של מטאורים. התגובה העוקבת של נתרן עם אוזון וחמצן אטומי מייצרת אטומי נתרן נרגשים הפולטים את האור שאנו רואים כ"זנב "של מטאור, כמו גם כזר הלילה האטמוספרי המפוזר יותר. ישנם גם כמויות קטנות יותר של ליתיום ואשלגן.

למתכות האלקליות יש ברק דמוי כסף, משיכות גבוהה ומוליכות מצוינת של חשמל וחום הקשורים בדרך כלל למתכות. ליתיום הוא האלמנט המתכתי הקל ביותר. למתכות האלקליות יש נקודות התכה נמוכות, הנעות בין גובה של 179 מעלות צלזיוס ליתיום לשפל של 28.5 מעלות צלזיוס. קיימות סגסוגות של מתכות אלקליות שנמסות עד 78 מעלות צלזיוס.

מתכות האלקליות מגיבות בקלות עם חמצן אטמוספרי ואדי מים. (ליתיום מגיב גם עם חנקן.) הם מגיבים במרץ, ולעתים קרובות באלימות, עם מים כדי לשחרר מימן ויוצרים פתרונות קאוסטיים חזקים. החומרים הלא מתכתיים הנפוצים ביותר כמו הלוגנים, חומצות הלוגן, גופרית וזרחן מגיבים עם מתכות האלקליות. מתכות האלקליות עצמן מגיבות עם תרכובות אורגניות רבות, במיוחד אלה המכילות הלוגן או אטום מימן שניתן להחלפה בקלות.

נתרן הוא ללא ספק המתכת האלקלית החשובה ביותר מבחינת השימוש התעשייתי. המתכת משמשת להפחתת תרכובות אורגניות ובהכנת תרכובות מסחריות רבות. כמתכת חופשית, היא משמשת כנוזל העברת חום בכורים גרעיניים. מאות אלפי טונות של תרכובות מסחריות המכילות נתרן משמשים מדי שנה, כולל מלח נפוץ (NaCl), סודה לשתייה (NaHCO ₃), נתרן קרבונט (Na ₂ CO ₃), וסודה קאוסטית (NaOH). לאשלגן יש פחות פחות שימוש בנתרן כמתכת חופשית. לעומת זאת, מלחי אשלגן נצרכים בטונות ניכרים בייצור דשנים. מתכת ליתיום משמשת בסגסוגות מתכת קלות מסוימות וכגיב בסינתזות אורגניות. שימוש חשוב בליתיום הוא בבניית סוללות קלות משקל. סוללות ליתיום ראשוניות (לא נטענות) נמצאות בשימוש נרחב במכשירים רבים כמו מצלמות, טלפונים סלולריים וקוצבי לב. סוללות ליתיום נטענות שיכולות להתאים להנעה או לאחסון אנרגיה של כלי רכב נשואות למחקר אינטנסיבי. רובידיום וצזיום ותרכובותיהם יש שימוש מוגבל, אך אדי מתכת בצזיום משמשים בשעונים אטומיים, המדויקים עד כדי כך שהם משמשים כסטנדרטים של זמן.