Die alkalischen Metalle sind eine Gruppe von chemischen Elementen im Periodensystem mit sehr ähnlichen Eigenschaften: Sie sind alle glänzenden, weichen, silberfarbenen, hoch reaktiven Metalle bei der Standardtemperatur und dem Druck und verlieren sogleich ihr äußerstes Elektron, um cations mit der Anklage +1 zu bilden. Sie können alle leicht mit einem Messer wegen ihrer Weichheit geschnitten werden, eine glänzende Oberfläche ausstellend, die schnell in Luft wegen der Oxydation trübe wird. In der modernen IUPAC Nomenklatur umfassen die alkalischen Metalle die Gruppe 1 Elemente, Wasserstoffs (H) ausschließend, der nominell eine Gruppe 1 Element, aber nicht normalerweise betrachtet ist, ein alkalisches Metall zu sein, weil es selten mit diesem der alkalischen Metalle vergleichbares Verhalten ausstellt.

Die alkalischen Metalle sind Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb), Cäsium (Cs) und Franzium (Fr). Diese Gruppe lügt im S-Block des Periodensystems, weil alle alkalischen Metalle ihr äußerstes Elektron in einem s-orbital haben. Die alkalischen Metalle stellen das beste Beispiel von Gruppentendenzen in Eigenschaften im Periodensystem mit Elementen zur Verfügung, die gut charakterisiertes homologes Verhalten ausstellen.

Alle entdeckten alkalischen Metalle kommen in der Natur vor. Experimente sind durchgeführt worden, um die Synthese von ununennium (Uue) zu versuchen, der wahrscheinlich das folgende Mitglied der Gruppe sein wird, aber sie haben sich alle mit dem Misserfolg getroffen. Jedoch kann ununennium kein alkalisches Metall wegen relativistischer Effekten sein, die vorausgesagt werden, um einen großen Einfluss auf die chemischen Eigenschaften von superschweren Elementen zu haben.

Die meisten alkalischen Metalle haben viele verschiedene Anwendungen. Zwei der wohl bekanntesten Anwendungen der reinen Elemente sind Rubidium und Cäsium Atomuhren, von dem Cäsium Atomuhren die genaueste Darstellung der Zeit sind, die bezüglich bekannt ist. Eine allgemeine Anwendung der Zusammensetzungen von Natrium ist die Natriumsdampf-Lampe, die sehr effizientes Licht ausstrahlt. Tabellensalz oder Natriumchlorid, ist seit der Altertümlichkeit verwendet worden.

Eigenschaften

Chemisch

Wie andere Gruppen zeigen die Mitglieder dieser Familie Muster in seiner elektronischen Konfiguration, besonders die äußersten Schalen, auf Tendenzen auf das chemische Verhalten hinauslaufend:

Der grösste Teil der Chemie ist nur für die ersten fünf Mitglieder der Gruppe beobachtet worden. Die Chemie des Franziums wird wegen seiner Radioaktivität nicht gut gegründet, und ununennium ist noch nicht entdeckt worden; so wird die Präsentation ihrer Eigenschaften hier beschränkt. Alle alkalischen Metalle sind alle hoch reaktiv und werden in elementaren Formen in der Natur nie gefunden. Wegen dessen werden sie gewöhnlich in Mineralöl versorgt, oder Leuchtpetroleum (paraffinieren Sie Öl).

Die alkalischen Metalle sind alle abgesehen von metallischem Cäsium silbern, das eine goldene Tönung haben kann. Alle sind weich und haben niedrige Dichten, Schmelzpunkte und Siedepunkte. In chemischen Begriffen reagieren alle alkalischen Metalle aggressiv mit den Halogenen, um die alkalischen Metallhalogenide zu bilden, die weiße ionische kristallene Zusammensetzungen sind, die alle in Wasser außer dem Lithiumfluorid (LiF) auflösbar sind. Die alkalischen Metalle reagieren auch mit Wasser, um stark alkalisches Hydroxyd zu bilden, und sollten so mit der großen Sorge behandelt werden. Die schwereren alkalischen Metalle reagieren kräftiger als die leichteren; zum Beispiel, als in Wasser hereingeschaut hat, erzeugt Cäsium eine größere Explosion als Kalium. Die alkalischen Metalle haben die niedrigsten ersten Ionisierungsenergien in ihren jeweiligen Perioden des Periodensystems wegen ihrer niedrigen wirksamen Kernanklage und der Fähigkeit, eine edle Gaskonfiguration durch das Verlieren gerade eines Elektrons zu erreichen. Die zweite Ionisierungsenergie von allen alkalischen Metallen ist sehr hoch, wie es in einer vollen Schale ist, die auch am Kern näher ist; so verlieren sie fast immer ein einzelnes Elektron, sich cations formend.

Die Chemie von Lithium ist als der kleine Li cation Anionen von Polarstern anomal und gibt seinen Zusammensetzungen mehr covalent Charakter. Lithium und Magnesium haben eine diagonale Beziehung. Lithiumfluorid ist das einzige alkalische Metallhalogenid, das in Wasser nicht auflösbar ist, und Lithiumhydroxyd das einzige alkalische Metallhydroxyd ist, das nicht zerflossen ist.

Die Chemie von ununennium, dem unentdeckten siebenten alkalischen Metall, wird vorausgesagt, um an diesem des Kaliums oder Rubidiums statt Cäsiums oder Franziums näher zu sein. Das ist ungewöhnlich, weil periodische Tendenzen voraussagen würden, dass ununennium noch mehr reaktiv ist als Cäsium und Franzium. Diese gesenkte Reaktionsfähigkeit ist wegen der energischen Eigenschaften des Wertigkeitselektrons von ununennium, die Ionisierungsenergie von ununennium vergrößernd und die metallischen und ionischen Radien vermindernd. Es kann auch den +3 Oxydationsstaat zeigen, der in keinem anderen alkalischen Metall zusätzlich zum +1 Oxydationsstaat gesehen wird, der für die anderen alkalischen Metalle charakteristisch ist und auch der Hauptoxydationsstaat aller bekannten alkalischen Metalle ist. Das nimmt an, dass sich ununennium chemisch als ein alkalisches Metall benehmen wird, das wegen relativistischer Effekten nicht wahr sein kann.

Zusammensetzungen und Reaktionen

Physisch und atomar

Die Tabelle ist unten eine Zusammenfassung des Schlüssels physische und atomare Eigenschaften der alkalischen Metalle. Mit Fragezeichen gekennzeichnete Daten sind entweder unsicher oder sind Bewertungen, die teilweise auf periodischen Tendenzen aber nicht Beobachtungen gestützt sind.

Radioaktivität

Alle alkalischen Metalle außer Lithium und Cäsium haben mindestens ein natürlich vorkommendes Radioisotop: Natrium 22 und Natrium 24 ist Spur-Radioisotope, Kalium 40 und Rubidium 87 hat sehr lange Halbwertzeiten und kommt so natürlich vor, und alle Isotope des Franziums sind radioaktiv. Wie man auch dachte, war Cäsium am Anfang des 20. Jahrhunderts radioaktiv, obwohl es keine natürlich vorkommenden Radioisotope hat. (Franzium war noch damals nicht entdeckt worden.)

Das natürliche Radioisotop des Kaliums, Kalium 40, setzt ungefähr 0.012 % des natürlichen Kaliums zusammen, und so ist natürliches Kalium schwach radioaktiv. Der sowjetische Wissenschaftler D. K. Dobroserdov hat diese schwache Radioaktivität in einer Probe des Kaliums 1925 beobachtet und hat falsch angenommen, dass Eka-Cäsium (oder Franzium) die Probe verseuchte. Er hat dann behauptet, Eka-Cäsium entdeckt zu haben und seine Eigenschaften vorausgesagt zu haben, es russium nach seinem Heimatland nennend. Kurz danach hat Dobroserdov begonnen, sich auf seine lehrende Karriere am Polytechnikum von Odessa zu konzentrieren, und er hat das Element weiter nicht verfolgt.

Periodische Tendenzen

Die alkalischen Metalle sind einander ähnlicher, als die Elemente in jeder anderen Gruppe zu einander sind. Zum Beispiel, wenn man den Tisch, die ganze alkalische Metallshow herunterlässt, die Atomradius, vergrößert, Elektronegativität vermindernd, Reaktionsfähigkeit vergrößernd, und Schmelzen und Siedepunkte vermindernd. Im Allgemeinen nehmen ihre Dichten zu, wenn sie den Tisch herunterlassen, ausgenommen dass Kalium weniger dicht ist als Natrium.

Atomare und ionische Radien

Die Atomradien der alkalischen Metallzunahme, die die Gruppe herunterkommt. Wegen der Abschirmungswirkung, wenn ein Atom mehr als eine Elektronschale hat, fühlt jedes Elektron elektrische Repulsion von den anderen Elektronen sowie elektrische Anziehungskraft vom Kern. In den alkalischen Metallen fühlt das äußerste Elektron nur eine Nettoanklage +1, als etwas von der Kernanklage (der der Atomnummer gleich ist), wird durch die inneren Elektronen annulliert; die Zahl von inneren Elektronen eines alkalischen Metalls ist immer ein weniger als die Kernanklage. Deshalb ist der einzige Faktor, der den Atomradius der alkalischen Metalle betrifft, die Zahl von Elektronschalen. Da diese Zahl unten die Gruppe vergrößert, muss der Atomradius auch unten die Gruppe vergrößern.

Die ionischen Radien der alkalischen Metalle sind viel kleiner als ihre Atomradien. Das ist, weil das äußerste Elektron der alkalischen Metalle in einer verschiedenen Elektronschale ist als die inneren Elektronen, und so wenn es entfernt wird, hat das resultierende Atom denjenigen, den weniger Elektron schält und kleiner ist. Zusätzlich hat die wirksame Kernanklage zugenommen, und so werden die Elektronen stärker zum Kern und den ionischen Radius-Abnahmen angezogen.

Die erste Ionisierungsenergie und Reaktionsfähigkeit

Die erste Ionisierungsenergie eines Elements oder Moleküls ist die Energie, die erforderlich ist, das am losesten gehaltene Elektron von einem Maulwurf von gasartigen Atomen des Elements oder der Moleküle zu bewegen, um einen Maulwurf von gasartigen Ionen mit der elektrischen Anklage +1 zu bilden. Die Faktoren, die die erste Ionisierungsenergie betreffen, sind die Kernanklage, der Betrag der Abschirmung durch die inneren Elektronen und die Entfernung vom am losesten gehaltenen Elektron vom Kern, der immer ein Außenelektron in Hauptgruppenelementen ist. Die ersten zwei Faktoren ändern die wirksame Kernanklage die am losesten gehaltenen Elektrongefühle. Da das äußerste Elektron von alkalischen Metallen immer dieselbe wirksame Kernanklage (+1) fühlt, ist der einzige Faktor, der die erste Ionisierungsenergie betrifft, die Entfernung vom äußersten Elektron bis den Kern. Da diese Entfernung unten die Gruppe vergrößert, fühlt das äußerste Elektron weniger Anziehungskraft vom Kern und so den ersten Ionisierungsenergieabnahmen. (Diese Tendenz wird im Franzium wegen relativistischer Effekten gebrochen.) Deshalb ist es für das Außenelektron leichter, vom Atom entfernt zu werden und an chemischen Reaktionen teilzunehmen, so Reaktionsfähigkeit unten die Gruppe vergrößernd.

Elektronegativität

Elektronegativität ist ein chemisches Eigentum, das die Tendenz eines Atoms oder einer funktionellen Gruppe beschreibt, um Elektronen (oder Elektrondichte) zu sich anzuziehen. Wenn das Band zwischen Natrium und Chlor im Natriumchlorid covalent wäre, würde das Paar von geteilten Elektronen vom Chlor angezogen, weil die wirksame Kernanklage auf den Außenelektronen +7 im Chlor ist, aber nur +1 in Natrium ist. Das Elektronpaar wird so in der Nähe vom Chlor-Atom angezogen, dass sie dem Chlor-Atom (ein ionisches Band) praktisch übertragen werden. Jedoch, wenn das Natriumsatom durch ein Lithiumatom ersetzt wurde, werden die Elektronen als in der Nähe vom Chlor-Atom wie zuvor nicht angezogen, weil das Lithiumatom kleiner ist, das Elektronpaar stärker angezogen von je nähere wirksame Kernanklage von Lithium machend. Folglich, desto größere alkalische Metallatome (weiter unten die Gruppe) weniger electronegative sein werden, weil das Abbinden-Paar zu ihnen weniger stark angezogen wird.

Wegen der höheren Elektronegativität von Lithium haben einige seiner Zusammensetzungen mehr covalent Charakter. Zum Beispiel wird sich Lithium iodide (LiI) in organischen Lösungsmitteln, einem Eigentum von den meisten Covalent-Zusammensetzungen auflösen. Lithiumfluorid (LiF) ist das einzige alkalische Halogenid, das in Wasser nicht auflösbar ist, und Lithiumhydroxyd (LiOH) das einzige alkalische Metallhydroxyd ist, das nicht zerflossen ist.

Das Schmelzen und Siedepunkte

Der Schmelzpunkt einer Substanz ist der Punkt, wo es Staat vom festen bis Flüssigkeit ändert, während der Siedepunkt einer Substanz (im flüssigen Staat) der Punkt ist, wo der Dampf-Druck der Flüssigkeit dem Umweltdruck gleichkommt, der die Flüssigkeit und den ganzen flüssigen Änderungsstaat zu Benzin umgibt. Da ein Metall zu seinem Schmelzpunkt geheizt wird, werden die metallischen Obligationen, die die Atome im Platz behalten, schwach, so dass sich die Atome bewegen können, und die metallischen Obligationen schließlich völlig am Siedepunkt von Metall brechen. Deshalb zeigen das fallende Schmelzen und die Siedepunkte der alkalischen Metalle an, dass die Kraft der metallischen Obligationen der alkalischen Metalle unten die Gruppe vermindert. Das ist, weil Metallatome durch die elektromagnetische Anziehungskraft von den positiven Ionen bis die delocalised Elektronen zusammengehalten werden. Als die Atome in der Größe zunehmen, die die Gruppe herunterkommt (weil ihr Atomradius zunimmt), rücken die Kerne der Ionen weiter von den delocalised Elektronen ab, und folglich wird das metallische Band schwächer, so dass der Blechkanister leichter schmilzt und kocht, so das Schmelzen und die Siedepunkte senkend. (Die vergrößerte Kernanklage ist nicht ein relevanter Faktor wegen der Abschirmungswirkung.)

Dichte

Andere den alkalischen Metallen ähnliche Substanzen

Wasserstoff

Der Element-Wasserstoff, mit einem Elektron pro neutrales Atom, wird gewöhnlich an der Oberseite von der Gruppe 1 des Periodensystems für die Bequemlichkeit gelegt, aber, wie man normalerweise betrachtet, ist Wasserstoff kein alkalisches Metall; wenn, wie man betrachtet, es ein alkalisches Metall ist, ist es wegen seiner Atomeigenschaften und nicht seiner chemischen Eigenschaften. Unter typischen Bedingungen besteht reiner Wasserstoff als ein diatomic Benzin, das aus zwei Atomen pro Molekül (H) besteht.

Wasserstoff, wie die alkalischen Metalle, hat ein Wertigkeitselektron und reagiert leicht mit den Halogenen, aber das Ähnlichkeitsende dort. Sein Stellen über Lithium ist in erster Linie wegen seiner Elektronkonfiguration und nicht seiner chemischen Eigenschaften. Es wird manchmal über Kohlenstoff wegen ihres ähnlichen electronegativities oder Fluors wegen ihrer ähnlichen chemischen Eigenschaften gelegt.

Die erste Ionisierungsenergie (1312.0 kJ/mol) Wasserstoffs ist viel höher als dieses der alkalischen Metalle. Da nur ein zusätzliches Elektron erforderlich ist, die äußerste Schale des Wasserstoffatoms auszufüllen, benimmt sich Wasserstoff häufig wie ein Halogen, das negative hydride Ion bildend, und wird manchmal betrachtet, ein Halogen zu sein. Unter dem äußerst hohen Druck und den niedrigen Temperaturen, wie diejenigen, die an den Kernen Jupiters und Saturns gefunden sind, wird Wasserstoff wirklich metallisch und benimmt sich wie ein alkalisches Metall; in dieser Phase ist es als metallischer Wasserstoff bekannt.

Ammonium

Das Ammonium-Ion (NH) hat sehr ähnliche Eigenschaften zu den schwereren alkalischen Metallen und wird häufig als ein naher Verwandter betrachtet. Zum Beispiel sind alle alkalischen Metallsalze in Wasser, ein Eigentum auflösbar, das Ammonium-Salze teilen. Wie man erwartet, benimmt sich Ammonium als ein Metall (NH Ionen in einem Meer von Elektronen) am sehr hohen Druck, solcher als innerhalb der Eisriesen Uranus und Neptun.

Thallium

Weil Thallium den +1 Oxydationsstaat zeigt, den alle bekannten alkalischen Metalle zeigen, und Thallium-Zusammensetzungen mit dem Thallium in seinem +1 Oxydationsstaat nah dem entsprechenden Kalium oder den Silberzusammensetzungen ähneln, wurde Thallium manchmal als ein alkalisches Metall im kontinentalen Europa (aber nicht in England) in den Jahren sofort im Anschluss an seine Entdeckung betrachtet, und wurde gerade nach Cäsium als das sechste alkalische Metall im 1869-Periodensystem von Dmitri Mendeleev und dem 1868-Periodensystem von Julius Lothar Meyer gelegt. (Das 1871-Periodensystem von Mendeleev und das 1870-Periodensystem von Meyer stellen Thallium in seiner aktuellen Position in der Bor-Gruppe und verlassen den Raum unter dem Cäsium-Formblatt.) Jedoch zeigt Thallium auch die Oxydation setzen +3 fest, den kein bekanntes alkalisches Metall zeigt (obwohl ununennium, das unentdeckte siebente alkalische Metall, vorausgesagt wird, um vielleicht den +3 Oxydationsstaat zu zeigen). Wie man jetzt betrachtet, ist das sechste alkalische Metall Franzium.

Geschichte

Etymologie

Die alkalischen Metalle sind so genannt, weil ihr Hydroxyd alle starken Alkalien, wenn aufgelöst, in Wasser ist.

Entdeckung

Lithium

Petalite (LiAlSiO) wurde 1800 vom brasilianischen Chemiker José Bonifácio de Andrada e Silva in einer Mine auf der Insel Utö, Schweden entdeckt. Jedoch, erst als 1817, dass Johan August Arfwedson, dann im Laboratorium des Chemikers Jöns Jakob Berzelius arbeitend, die Anwesenheit eines neuen Elements entdeckt hat, während er petalite Erz analysiert hat. Dieses neue Element hat Zusammensetzungen gebildet, die denjenigen von Natrium und Kalium ähnlich sind, obwohl sein Karbonat und Hydroxyd in Wasser weniger auflösbar und alkalischer waren als die anderen alkalischen Metalle. Berzelius hat dem unbekannten Material den Namen "lithion/lithina", vom griechischen Wort λιθoς (transliteriert als lithos gegeben, "Stein" vorhabend), um seine Entdeckung in einem festen Mineral im Vergleich mit dem Kalium zu widerspiegeln, das in der Pflanzenasche und dem Natrium entdeckt worden war, das teilweise für seinen hohen Überfluss im Tierblut bekannt war. Er hat das Metall innerhalb des materiellen "Lithiums" genannt.

Natrium

Natriumszusammensetzungen sind seit alten Zeiten bekannt gewesen; Salz (Natriumchlorid) ist eine wichtige Ware in menschlichen Tätigkeiten, wie bezeugt, durch das englische Wortgehalt gewesen, sich auf salarium, die Oblaten von Salz beziehend, das manchmal römischen Soldaten zusammen mit ihren anderen Löhnen gegeben ist. Im mittelalterlichen Europa wurde eine Zusammensetzung von Natrium mit dem lateinischen Namen von sodanum als ein Kopfweh-Heilmittel verwendet. Reines Natrium wurde bis 1807 von Humphry Davy durch die Elektrolyse von Ätznatron nicht isoliert (jetzt genannt Natriumshydroxyd), eine sehr ähnliche Methode zu derjenigen hat gepflegt, Kalium früher in diesem Jahr zu isolieren.

Kalium

Während Kali verwendet worden ist, seit alten Zeiten, wie man verstand, war es für den grössten Teil seiner Geschichte keine im Wesentlichen verschiedene Substanz von Natriumsmineralsalzen. Georg Ernst Stahl hat experimentelle Beweise erhalten, die ihn dazu gebracht haben, den grundsätzlichen Unterschied von Natrium und Kalium-Salzen 1702 vorzuschlagen, und Henri Louis Duhamel du Monceau im Stande gewesen ist, diesen Unterschied 1736 zu beweisen. Die genaue chemische Zusammensetzung des Kaliums und der Natriumszusammensetzungen und des Status als chemisches Element des Kaliums und Natriums, war dann nicht bekannt, und so hat Antoine Lavoisier wirklich das Alkali in seine Liste von chemischen Elementen 1789 eingeschlossen. Reines Kalium wurde zuerst 1807 in England von Herrn Humphry Davy isoliert, der es von Ätzkali (KOH, Ätzkali) durch den Gebrauch der Elektrolyse des geschmolzenen Salzes mit dem kürzlich erfundenen Voltaic-Stapel abgeleitet hat. Kalium war das erste Metall, das durch die Elektrolyse isoliert wurde. Später, dass dasselbe Jahr Davy Förderung des Metallnatriums vom ähnlichen Substanz-Ätznatron (NaOH, Lauge) durch eine ähnliche Technik gemeldet hat, die Elemente, und so die Salze demonstrierend, um verschieden zu sein.

Rubidium

Rubidium wurde 1861 in Heidelberg, Deutschland von Robert Bunsen und Gustav Kirchhoff, den ersten Leuten entdeckt, um anzudeuten, neue Elemente durch die Spektrum-Analyse, im Mineral lepidolite durch den Gebrauch eines Spektroskops zu finden. Wegen der hellroten Linien in seinem Emissionsspektrum haben sie gewählt ein Name ist auf das lateinische Wort rubidus zurückzuführen gewesen, dunkelrot bedeutend. Die Entdeckung von Rubidium hat der von Cäsium nachgefolgt, das auch von Bunsen und Kirchhoff durch die Spektroskopie entdeckt ist.

Cäsium

1860 haben Robert Bunsen und Gustav Kirchhoff Cäsium im Mineralwasser von Dürkheim, Deutschland entdeckt. Wegen der hellblauen Linien in seinem Emissionsspektrum haben sie gewählt ein Name ist auf das lateinische Wort caesius zurückzuführen gewesen, himmelblau bedeutend. Cäsium war das erste Element, das spektroskopisch, nur ein Jahr nach der Erfindung des Spektroskops von Bunsen und Kirchhoff zu entdecken ist.

Franzium

Es gab mindestens vier falsche und unvollständige Entdeckungen, bevor Marguerite Perey vom Curie-Institut in Paris, Frankreich Franzium 1939 durch das Reinigen einer Probe des Actiniums 227 entdeckt hat, der, wie man berichtet hatte, eine Zerfall-Energie von 220 keV gehabt hatte. Jedoch hat Perey Zerfall-Partikeln mit einem Energieniveau unter 80 keV bemerkt. Perey hat gedacht, dass diese Zerfall-Tätigkeit durch ein vorher unbekanntes Zerfall-Produkt, dasjenige verursacht worden sein könnte, das während der Reinigung getrennt wurde, aber ist wieder aus dem reinen Actinium 227 erschienen. Verschiedene Tests haben die Möglichkeit des unbekannten Elements beseitigt, das Thorium, Radium, Leitung, Wismut oder Thallium ist. Das neue Produkt hat chemische Eigenschaften eines alkalischen Metalls ausgestellt (wie coprecipitating mit Cäsium-Salzen), der Perey dazu gebracht hat zu glauben, dass es Element 87, verursacht durch den Alpha-Zerfall des Actiniums 227 war. Perey hat dann versucht, das Verhältnis des Beta-Zerfalls zum Alpha-Zerfall im Actinium 227 zu bestimmen. Ihr erster Test hat das Alpha gestellt, das sich an 0.6 %, eine Zahl verzweigt, die sie später zu 1 % revidiert hat.

Eka-Franzium

Das folgende Element unter dem Franzium (Eka-Franzium) wird wahrscheinlich ununennium (Uue), Element 119 sein, obwohl das wegen relativistischer Effekten nicht sicher ist. Die Synthese von ununennium wurde zuerst 1985 durch das Bombardieren eines Ziels des Einsteiniums 254 mit Kalzium 48 Ionen am superHILAC Gaspedal an Berkeley, Kalifornien versucht. Keine Atome wurden identifiziert, zu einem Begrenzungsertrag von 300 nb führend.

\No\-Atome </Mathematik>

Es ist hoch unwahrscheinlich, dass diese Reaktion im Stande sein wird, irgendwelche Atome von ununennium in der nahen Zukunft in Anbetracht der äußerst schwierigen Aufgabe zu schaffen, genügend Beträge von Es zu machen, um ein genug großes Ziel zu machen, um die Empfindlichkeit des Experimentes zum erforderlichen Niveau zu vergrößern; Einsteinium ist in der Natur nicht gefunden worden und ist nur in Laboratorien erzeugt worden. Jedoch vorausgesetzt, dass ununennium nur die erste Periode 8 Element auf dem verlängerten Periodensystem ist, kann es in der nahen Zukunft durch andere Reaktionen gut entdeckt werden. Zurzeit ist keine der Periode 8 Elemente noch entdeckt worden. Es ist auch möglich, erwartet, Instabilitäten, das nur die niedrigere Periode zu tropfen, 8 Elemente sind physisch möglich.

Ereignis

Die alkalischen Metalle, wegen ihrer hohen Reaktionsfähigkeit, kommen natürlich in der reinen Form in der Natur nicht vor. Sie sind lithophiles und bleiben deshalb in der Nähe von der Oberfläche der Erde, weil sie sich sogleich mit Sauerstoff und so Partner stark mit der Kieselerde verbinden, relativ Minerale der niedrigen Dichte bildend, die unten in den Kern der Erde nicht sinken. Kalium, Rubidium und Cäsium sind auch unvereinbare Elemente wegen ihrer niedrigen ionischen Radien. Natrium und Kalium sind unter den zehn allgemeinsten Elementen in der Kruste der Erde.

Lithium, wegen seiner relativ niedrigen Reaktionsfähigkeit, kann im Meerwasser in großen Beträgen gefunden werden; es wird geschätzt, dass Meerwasser etwa 0.14 zu 0.25 Teilen pro Million (ppm) oder 25 Mikromahlzahn ist.

Natrium und Kalium sind in der Erde sehr reichlich; Natrium setzt etwa 2.6 % der durch das Gewicht gemessenen Kruste der Erde zusammen, es das sechste reichlichste Element insgesamt und das reichlichste alkalische Metall machend. Kalium setzt etwa 1.5 % der Kruste der Erde zusammen und ist das siebente reichlichste Element. Natrium wird in vielen verschiedenen Mineralen gefunden, von denen das allgemeinste gewöhnliches Salz (Natriumchlorid) ist, das in riesengroßen im Meerwasser aufgelösten Mengen vorkommt. Andere feste Ablagerungen schließen halite, amphibole, cryolite, nitratine, und zeolite ein.

Cäsium ist reichlicher als einige allgemein bekannte Elemente, wie Antimon, Kadmium, Dose und Wolfram, aber ist viel weniger reichlich als Rubidium. Rubidium ist ungefähr so reichlich wie Zink und reichlicher als Kupfer. Es kommt natürlich in den Mineralen leucite, pollucite, carnallite, zinnwaldite, und lepidolite vor.

Franzium 223, das einzige natürlich vorkommende Isotop des Franziums, ist das Ergebnis des Alpha-Zerfalls des Actiniums 227 und kann in Spur-Beträgen in Uran und Thorium-Mineralen gefunden werden. In einer gegebenen Probe von Uran, dort wird geschätzt, nur ein Franzium-Atom für jeden 1 × 10 Uran-Atome zu sein. Es ist berechnet worden, dass es höchstens 30 g des Franziums in der Kruste der Erde jederzeit wegen seiner äußerst kurzen Halbwertzeit von 22 Minuten gibt.

Produktion

Die Produktion von reinen alkalischen Metallen ist wegen ihrer äußersten Reaktionsfähigkeit mit allgemein verwendeten Substanzen wie Wasser schwierig. Die alkalischen Metalle sind so reaktiv, dass sie durch andere Elemente nicht versetzt werden können und durch die Elektrolyse isoliert werden müssen.

Lithiumsalze müssen aus dem Wasser von Mineralfrühlingen, Salzwasser-Lachen und Salzwasser-Ablagerungen herausgezogen werden. Das Metall wird elektrolytisch von einer Mischung des verschmolzenen Lithiumchlorids und Kaliumchlorids erzeugt.

Kalium kommt in vielen Mineralen, wie sylvite (Kaliumchlorid) vor. Es wird gelegentlich durch das Trennen des Kaliums vom Chlor im Kaliumchlorid erzeugt, aber wird öfter durch die Elektrolyse von Ätzkali, gefunden umfassend in Plätzen wie Kanada, Russland, Weißrussland, Deutschland, Israel, die Vereinigten Staaten und der Jordan in einer Methode erzeugt, die dem ähnlich ist, wie Natrium gegen Ende der 1800er Jahre und Anfang der 1900er Jahre erzeugt wurde. Es kann auch vom Meerwasser erzeugt werden. Natrium kommt größtenteils im Meerwasser und ausgetrockneten Meeresboden vor, aber wird jetzt durch die Elektrolyse des Natriumchlorids durch das Senken des Schmelzpunkts der Substanz zu unter 700 °C durch den Gebrauch einer Zelle von Downs erzeugt. Äußerst reines Natrium kann durch die Thermalzergliederung von Natrium azide erzeugt werden.

Seit mehreren Jahren in den 1950er Jahren und 1960er Jahren war ein Nebenprodukt der Kalium-Produktion genannt Alkarb eine Hauptquelle für Rubidium. Alkarb hat 21-%-Rubidium enthalten, während der Rest Kalium und ein kleiner Bruchteil von Cäsium war. Heute erzeugen die größten Erzeuger von Cäsium, zum Beispiel die Tanco Mine, Manitoba, Kanada, Rubidium als Nebenprodukt von pollucite. Heute ist eine übliche Methodik, um Rubidium vom Kalium und Cäsium zu trennen, die Bruchkristallisierung eines Rubidium- und Cäsium-Alauns (Cs, Rb) Al (SO) · 12HO, der reinen Rubidium-Alaun nach etwa 30 verschiedenen Reaktionen nachgibt. Die beschränkten Anwendungen und der Mangel an Mineralreichen in Rubidium beschränken die Produktion von Rubidium-Zusammensetzungen zu 2 bis 4 Tonnen pro Jahr. Cäsium wird jedoch von der obengenannten Reaktion nicht erzeugt. Statt dessen ist das Bergwerk von pollucite Erz die Hauptmethode, reines Cäsium zu erhalten, das aus dem Erz hauptsächlich durch drei Methoden herausgezogen ist: saures Verzehren, alkalische Zergliederung und die direkte Verminderung.

Franzium 223, das einzige natürlich vorkommende Isotop des Franziums, wird natürlich als das Produkt des Alpha-Zerfalls des Actiniums 227 erzeugt. Franzium kann in Spur-Beträgen in Uran und Thorium-Mineralen gefunden werden; es ist berechnet worden, dass höchstens es 30 g des Franziums in der Kruste der Erde zu jeder vorgegebenen Zeit gibt. Infolge seiner äußersten Seltenheit in der Natur wird der grösste Teil des Franziums in der Kernreaktion Au + O  Fr + 5 n synthetisiert, Franzium 209, Franzium 210 und Franzium 211 nachgebend. Die größte Menge des Franziums jemals gesammelt ist bis heute ungefähr 300,000 neutrale Atome, die mit der Kernreaktion synthetisiert wurden, die oben gegeben ist.

Anwendungen

Alle entdeckten alkalischen Metalle, Franziums ausschließend, haben viele Anwendungen. Lithium wird häufig in Batterien verwendet, und Lithiumoxyd kann helfen, Kieselerde zu bearbeiten. Lithium kann auch verwendet werden, um Schmierfette, Luftbehandlung und Aluminiumproduktion zu machen.

Reines Natrium hat viele Anwendungen einschließlich des Gebrauches in Natriumsdampf-Lampen, die sehr effizientes Licht im Vergleich zu anderen Typen der Beleuchtung erzeugen und helfen können, die Oberfläche anderer Metalle zu glätten. Natriumszusammensetzungen haben viele Anwendungen ebenso, die wohl bekannteste Zusammensetzung, die Tabellensalz ist. Natrium wird auch in Seife als Salze von Fettsäuren verwendet.

Kalium-Zusammensetzungen werden häufig als Düngemittel verwendet, weil Kalium ein wichtiges Element für die Pflanzennahrung ist. Andere Kalium-Ionen werden häufig verwendet, um Anionen zu halten. Ätzkali ist eine sehr starke Basis und wird verwendet, um den pH von verschiedenen Substanzen zu kontrollieren.

Rubidium und Cäsium werden häufig in Atomuhren verwendet. Cäsium Atomuhren ist außerordentlich genau; wenn eine Uhr zur Zeit der Dinosaurier gemacht worden war, würde es um weniger als zwei Sekunden aus sein. Deshalb werden Cäsium-Atome als die Definition des zweiten verwendet. Rubidium-Ionen werden häufig im purpurroten Feuerwerk verwendet, und Cäsium wird häufig in Bohrflüssigkeiten in der Erdölindustrie verwendet.

Franzium hat keine kommerziellen Anwendungen, aber wegen des relativ einfachen Atombaus des Franziums unter anderem, es ist in Spektroskopie-Experimenten verwendet worden, zu mehr Information bezüglich Energieniveaus und der Kopplungskonstanten zwischen subatomaren Partikeln führend. Studien auf dem Licht, das durch das lasergefangene Franzium 210 Ionen ausgestrahlt ist, haben genaue Daten auf Übergängen zwischen Atomenergie-Niveaus zur Verfügung gestellt, die denjenigen ähnlich sind, die durch die Quant-Theorie vorausgesagt sind.

Biologische Rolle und Vorsichtsmaßnahmen

Lithium kommt natürlich in biologischen Systemen nicht vor und hat keine biologische Rolle, aber hat wirklich Effekten auf den Körper, wenn aufgenommen. Lithiumkarbonat wird als eine Stimmung stabiliser in der Psychiatrie verwendet, um bipolar Unordnung (manische Depression) in täglichen Dosen von ungefähr 0.5 zu 2 Grammen zu behandeln, obwohl es Nebenwirkungen gibt. Die übermäßige Nahrungsaufnahme der Lithiumursache-Schläfrigkeit, der verunglimpften Rede und des Erbrechens, unter anderen Symptomen und Giften das Zentralnervensystem, das als die erforderliche Dosierung von Lithium gefährlich ist, um bipolar Unordnung zu behandeln, ist nur ein bisschen niedriger als die toxische Dosierung.

Natrium und Kalium kommen in allen bekannten biologischen Systemen vor, allgemein als Elektrolyte innerhalb und außerhalb von Zellen fungierend. Natrium ist ein wesentlicher Nährstoff, der Blutvolumen, Blutdruck, osmotisches Gleichgewicht und pH regelt; die minimale physiologische Voraussetzung für Natrium ist 500 Milligramme pro Tag. Natriumchlorid (auch bekannt als Kochsalz) ist die Hauptquelle von Natrium in der Diät, und wird als Gewürz und Konservierungsmittel, solcher bezüglich der Einsalzung und ruckartig verwendet; der grösste Teil davon kommt aus bearbeiteten Nahrungsmitteln. Der DRI für Natrium ist 1.5 Gramme pro Tag, aber die meisten Menschen in den Vereinigten Staaten verbrauchen mehr als 2.3 Gramme pro Tag, der minimale Betrag, der Hypertonie fördert; das führt der Reihe nach 7.6 Millionen Frühtod weltweit herbei.

Kalium ist der größere cation (positives Ion) Innentierzellen, während Natrium der größere cation Außentierzellen ist. Die Konzentrationsunterschiede dieser beladenen Partikeln verursachen einen Unterschied im elektrischen Potenzial zwischen der Innen- und Außenseite von Zellen, die als das Membranenpotenzial bekannt sind. Das Gleichgewicht zwischen Kalium und Natrium wird durch Ion-Pumpen in der Zellmembran aufrechterhalten. Alle Kalium-Ion-Kanäle sind tetramers mit mehreren erhaltenen sekundären Strukturelementen. Der am meisten kürzlich aufgelöste Kalium-Ion-Kanal ist KirBac3.1, der insgesamt fünf Kalium-Ion-Kanäle (KcsA, KirBac1.1, KirBac3.1, KvAP, MthK) mit einer entschlossenen Struktur gibt. Alle fünf sind von prokaryotic Arten. Das Zellmembranenpotenzial, das durch das Kalium und die Natriumsionen geschaffen ist, erlaubt der Zelle, ein Handlungspotenzial — eine "Spitze" der elektrischen Entladung zu erzeugen. Die Fähigkeit von Zellen, elektrische Entladung zu erzeugen, ist für Körperfunktionen wie neurotransmission, Muskelzusammenziehung und Herzfunktion kritisch.

Rubidium hat keine bekannte biologische Rolle, aber kann helfen, Metabolismus, und ähnlich zu Cäsium zu stimulieren, Kalium im Körper zu ersetzen, der Kalium-Mangel verursacht.

Cäsium-Zusammensetzungen wird von den meisten Menschen selten gestoßen, aber die meisten Cäsium-Zusammensetzungen sind wegen der chemischen Ähnlichkeit von Cäsium zum Kalium mild toxisch, dem Cäsium erlaubend, das Kalium im Körper zu ersetzen, Kalium-Mangel verursachend. Die Aussetzung von großen Beträgen von Cäsium-Zusammensetzungen kann Hypergereiztheit und Konvulsionen verursachen, aber weil auf solche Beträge in natürlichen Quellen nicht normalerweise gestoßen würde, ist Cäsium nicht ein chemischer Hauptumweltschadstoff. Der Mittelwert der tödlichen Dosis (LD) für das Cäsium-Chlorid in Mäusen ist 2.3 g pro Kilogramm, das mit den LD Werten des Kaliumchlorids und Natriumchlorids vergleichbar ist. Cäsium-Chlorid ist als eine alternative Krebs-Therapie gefördert worden, aber ist mit den Todesfällen von mehr als 50 Patienten verbunden worden, auf denen es als ein Teil einer wissenschaftlich gültig ungemachten Krebs-Behandlung verwendet wurde.

Franzium hat keine biologische Rolle und wird höchstwahrscheinlich wegen seiner äußersten Radioaktivität toxisch sein, Strahlenvergiftung verursachend, aber da die größte Menge des Franziums jemals gesammelt bis heute ungefähr 300,000 neutrale Atome ist, ist es unwahrscheinlich, dass die meisten Menschen jemals auf Franzium stoßen werden.

In der populären Kultur

Referenzen

Weiterführende Literatur

Links

1. Atomar und Physikalische Eigenschaften der Gruppe 1 Elemente Ein eingehender Blick auf alkalische Metalle
2. Alkalische Metallschläge Gefilmte Reaktionen von Fünf-Gramm-Proben der alkalischen Metalle mit Wasser

Verbindungen zu zusammenhängenden Artikeln