BÀI 17. NGUYÊN TỐ NHÓM IA
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 17. NGUYÊN TỐ NHÓM IA
Khởi động
Khởi động
Khởi động
Pháo hoa thường được sử dụng trong các dịp lễ, Tết. Để tạo màu cho pháo hoa, người ta dùng một số muối hay oxide kim loại, trong đó có hợp chất kim loại nhóm IA như lithium carbonate tạo màu đỏ, sodium nitrate tạo màu vàng,… Kim loại nhóm IA và hợp chất của chúng có những tính chất và ứng dụng nào?
Ảnh
Trả lời
Trả lời
* Kim loại nhóm IA: - Tính chất vật lí: Kim loại nhóm IA có ánh kim, dẫn điện tốt, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, khối lượng riêng nhỏ, độ cứng tương đối thấp. - Tính chất hoá học: Kim loại nhóm IA có tính khử mạnh, tính khử tăng dần từ Li đến Cs. * Một số hợp chất của kim loại nhóm IA: - Sodium chloride (NaCl): là chất rắn, không màu; có vai trò quan trọng trong thực phẩm, nông nghiệp, công nghiệp, chăn nuôi, y tế và trong cuộc sống hàng ngày của con người.
Sodium hydrogencarbonate
- Sodium hydrogencarbonate Latex((NaHCO_3)): là chất rắn, màu trắng, bền ở nhiệt độ thường, bị phân huỷ khi đun nóng; Latex(NaHCO_3) có thể tác dụng được với cả dung dịch acid và dung dịch kiềm. Về ứng dụng, Latex(NaHCO_3) được sử dụng trong chế biến thực phẩm, sản xuất thuỷ tinh; trong y học, Latex(NaHCO_3) được sử dụng để làm giảm chứng đau dạ dày do dư acid, điều trị các chứng viêm loét dạ dày hoặc tá tràng … - Sodium carbonate Latex((Na_2CO_3)): là chất rắn màu trắng, dễ tan trong nước; Latex(Na_2CO_3) bị thuỷ phân trong dung dịch cho môi trường kiềm. Về ứng dụng, một lượng lớn Latex(Na_2CO_3) được sử dụng trong công nghiệp thuỷ tinh. Ngoài ra, Latex(Na_2CO_3) còn được dùng trong xử lí nước, sản xuất xà phòng, chất tẩy rửa, thuốc, phụ gia thực phẩm …
Đơn chất
Vị trí, cấu tạo và trạng thái tự nhiên
Vị trí, cấu tạo và trạng thái tự nhiên
- Nhóm IA bao gồm các kim loại: lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), caesium (Cs) và francium (Fr). Những kim loại này còn được gọi là kim loại kiềm. - Cấu hình electron lớp ngoài cùng là ns1. - Kim loại nhóm IA trong tự nhiên chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Ví dụ: + Sodium thường gặp dưới dạng NaCl (muối ăn trong nước biển, mỏ muối, khoáng vật halite), Latex(Na_2CO_3. 10H_2O (soda), NaNO_3) (diêm tiêu). + Potassium thường gặp ở dạng khoáng vật: KCl.NaCl (sylvinite), KCl.Latex(MgCl_2. 6H_2O) (carnallite).
Tính chất vật lí
Tính chất vật lí
Tính chất vật lí
- Kim loại nhóm IA có bán kính nguyên tử lớn, cấu trúc mạng tinh thể kém đặc khít nên khối lượng riêng nhỏ. Lithium là kim loại nhẹ nhất trong tất cả kim loại. - Do các ion kim loại liên kết với nhau bằng liên kết kim loại yếu nên kim loại nhóm IA có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp và độ cứng tương đối thấp.
Tính chất hoá học
Tính chất hóa học
Tính chất hóa học
Kim loại nhóm IA có tính khử mạnh, tính khử tăng dần từ Li đến Cs. Trong hợp chất, kim loại nhóm IA chỉ có số oxi hoá +1.
Ảnh
Tác dụng với oxygen
Tác dụng với oxygen
- Khi đốt nóng trong không khí, kim loại Li cháy với ngọn lửa màu đỏ tía; Na cháy với ngọn lửa màu vàng; K cháy với ngọn lửa màu tím nhạt. Ví dụ: Sodium tác dụng với oxygen trong không khí, có thể tạo ra sodium oxide. - Phản ứng xảy ra mãnh liệt hơn trong bình chứa khí oxygen, mức độ phản ứng tăng dần từ Li đến K.
Ảnh
Tác dụng với halogen
Tác dụng với halogen
- Kim loại nhóm IA phản ứng với chlorine ở điều kiện thường tạo thành muối chloride. - Kim loại Li cần đun nhẹ, Na và K bốc cháy mạnh trong khí chlorine. - Mức độ mãnh liệt của phản ứng tăng dẩn từ Li đến K.
Ảnh
Ảnh
Tác dụng với nước
Tác dụng với nước
- Khi tác dụng với nước, Li nổi trên mặt nước, Na nóng chảy thành hạt cầu và chạy trên mặt nước, K tự bùng cháy. Khả năng phản ứng của kim loại nhóm IA với nước tăng dần từ Li đến Cs. - Thế điện cực chuẩn của kim loại nhóm IA rất nhỏ. Kim loại nhóm IA tác dụng mạnh với nước tạo thành dung dịch kiểm và giải phóng khí hydrogen: Chú ý: Kim loại nhóm IA dễ tác dụng với nước, với oxygen trong không khí nên trong phòng thí nghiệm Na và K thường được bảo quản trong dầu hoả. Li, Rb và Cs thường được bảo quản trong các ống thuỷ tinh kín hoặc môi trường khí hiếm (như argon).
Ảnh
Hợp chất
Tính tan của các hợp chất kim loại nhóm AI
Tính tan của các hợp chất kim loại nhóm AI
Phần lớn các hợp chất của kim loại nhóm IA tan tốt trong nước, khi tan trong nước phân li thành ion.
Ảnh
Nhận biết các ion Li+, Na+, K+
Nhận biết các ion Li+, Na+, K+
Có thể nhận biết ion kim loại kiềm bằng cách thử màu ngọn lửa. - Muối của lithium cháy cho ngọn lửa màu đỏ tía. - Muối của sodium cháy cho ngọn lửa màu vàng. - Muối của potassium cháy cho ngọn lửa màu tím nhạt.
Ảnh
Sodium chloride
Sodium chloride
- Sodium chloride là hợp chất phổ biến nhất của sodium trong tự nhiên, được khai thác từ nước biển, muối mỏ. - Sodium chloride có vai trò quan trọng trong thực phẩm, nông nghiệp, công nghiệp, chăn nuôi, y tế và trong cuộc sống hằng ngày của con người.
Điện phân dung dịch sodium chloride
Điện phân dung dịch sodium chloride
Điện phân dung dịch sodium chloride
Xét quá trình điện phân dung dịch NaCl bão hoà có màng ngăn với hiệu điện thế khoảng 3,5 V. + Ở cực âm (cathode) xảy ra quá trình khử: + Ở cực dương (anode) xảy ra quá trình oxi hoá: Phương trình hoá học của phản ứng điện phân:
Ảnh
Ảnh
Ảnh
Màng ngăn để ngăn cực âm với cực dương
Màng ngăn để ngăn cực âm với cực dương, do vậy không xảy ra phản ứng giữa Latex(Cl_2) và NaOH. Dung dịch NaOH thu được có lẫn nhiều NaCl. Sau khi cô đặc dung dịch, NaCl tách ra được tái sử dụng, thu được dung dịch NaOH. Khí Latex(Cl_2) được làm khô, nén và hoá lỏng; khí Latex(H_2), được làm sạch và nén.
Sodium hydrogencarbonate, sodium carbonate
Sodium hydrogencarbonate
Sodium hydrogencarbonate
- Sodium hydrogencarbonate (hay sodium bicarbonate, Latex((NaHCO_3)) còn được gọi là baking soda, là chất rắn màu trắng, bền ở nhiệt độ thường, bị phân huỷ khi đun nóng. - Latex(NaHCO_3) có thể tác dụng được với dung dịch acid và dung dịch kiềm: - Latex(NaHCO_3) được sử dụng trong chế biến thực phẩm, trong sản xuất thuỷ tinh,... Trong y học, Latex(NaHCO_3) được sử dụng để làm giảm chứng đau dạ dày do dư acid, điều trị các triệu chứng viêm loét dạ dày hoặc tá tràng.
Ảnh
Ảnh
Sodium carbonate
Sodium carbonate
- Sodium carbonate (Latex(Na_2CO_3)) được gọi là soda, là chất rắn màu trắng, dễ tan trong nước. Latex(Na_2CO_3), bị thuỷ phân trong dung dịch cho môi trường kiềm: - Một lượng lớn Latex(Na_2CO_3) được sử dụng trong công nghiệp thuỷ tinh. Ngoài ra, Latex(Na_2CO_3) còn được sử dụng trong xử lí nước, sản xuất xà phòng, chất tẩy rửa, thuốc, phụ gia thực phẩm, ...
Ảnh
Phương pháp Solvay
Phương pháp Solvay
Phương pháp Solvay (mang tên nhà hoá học Ernest Solvay) sử dụng nguồn nguyên liệu dễ tìm trong tự nhiên là muối ăn (NaCl), đá vôi (Latex(CaCO_3) và ammonia (NH_3)). Quá trình cụ thể: (1) Hoà tan NaCl vào dung dịch Latex(NH_3) đặc đến bão hoà. (2) Nung Latex(CaCO_3) rồi dẫn khí thoát ra vào dung dịch bão hoà của NaCl trong Latex(NH_3):
Ảnh
(3)
(3) Do Latex(NaHCO_3) ít tan hơn các muối khác nên kết tinh trước. Tách Latex(NaHCO_3) khỏi dung dịch, nung ở nhiệt độ cao, thu được soda: (4) Sản phẩm Latex(NH_4Cl) được chế hoá với vôi tôi, thu khí Latex(NH_3): Các khí Latex(CO_2, NH_3) được đưa vào sử dụng lại. Latex(NH_3) được tuần hoàn trong quá trình sản xuất, phương pháp này còn gọi là phương pháp tuần hoàn ammonia.
Ảnh
Ảnh
Vận dụng
Vận dụng
Vận dụng
- Latex(NaHCO_3) dùng để tạo bọt và tăng pH trong các loại thuốc sủi bọt. Hãy tìm hiểu và giải thích. - Hãy vẽ sơ đồ tổng hợp Latex(Na_2CO_3) theo phương pháp Solvay.
Cảm ơn
Ảnh