堿金屬元素

堿金屬元素單質(zhì)(左～右為鋰～銫)堿金屬單質(zhì)皆為具金屬光澤的銀白色金屬，但暴露在空氣中會因氧氣的氧化作用生成氧化物膜使光澤度下降，呈現(xiàn)灰色，堿金屬單質(zhì)的密度小于2g·cm^-3，是典型的輕金屬，鋰、鈉、鉀能浮在水上，鋰甚至能浮在煤油中；堿金屬單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)均為體心立方堆積，堆積密度小，莫氏硬度小于2，質(zhì)軟，導電、導熱性能極佳。堿金屬單質(zhì)都能與汞（Hg）形成合金(汞齊)。[1]

化學性質(zhì)

堿金屬單質(zhì)的標準電極電勢很小，具有很強的反應(yīng)活性，能直接與很多非金屬元素形成離子化合物，與水反應(yīng)生成氫氣，能還原許多鹽類（比如四氯化鈦），除鋰外，所有堿金屬單質(zhì)都不能和氮氣直接化合。

與水反應(yīng)

2Li+2H2O==2LiOH+H2(g)

2Na+2H2O==2NaOH+H2(g)

2K+2H2O==2KOH+H2(g)

與氧氣反應(yīng)

4Li（s）+O?（g）——→2Li2O（s）

2Na（s）+O?（g）——→Na2O?（s）

M（s）+O?（g）——→MO2（s）M=K、Rb、Cs

與鹵素（X）反應(yīng)

2M（s）+X?（g）——→2MX（s）

與氫氣（H?）反應(yīng)

2M（s）+H?（g）——→2MH（s）

與硫反應(yīng)

2M（s）+S（s）——→M2S（s）

與磷反應(yīng)

3M（s）+P（s）——→M3P（s）

鋰與氮氣反應(yīng)

6Li（s）+N2（s）——→2Li3N（s）

焰色反應(yīng)（物理性質(zhì)）

堿金屬離子及其揮發(fā)性化合物在無色火焰中燃燒時會顯現(xiàn)出獨特的顏色，這可以用來鑒定堿金屬離子的存在，鋰、銣、銫也是這樣被化學家發(fā)現(xiàn)的，電子躍遷可以解釋焰色反應(yīng)，堿金屬離子的吸收光譜落在可見光區(qū)，因而出現(xiàn)了標志性顏色。

除了鑒定外，焰色反應(yīng)還可以用于制造焰火和信號彈。

堿金屬（alkali metal）指的是元素周期表ⅠA族元素中所有的金屬元素，目前共計鋰（Li）、鈉（Na）、鉀（K）、銣（Rb）、銫（Cs）、鈁（Fr）六種，前五種存在于自然界，鈁只能由核反應(yīng)產(chǎn)生。堿金屬是金屬性很強的元素，其單質(zhì)也是典型的金屬，表現(xiàn)出較強的導電、導熱性。堿金屬的單質(zhì)反應(yīng)活性高，在自然狀態(tài)下只以鹽類存在，鉀、鈉是海洋中的常量元素，在生物體中也有重要作用；其余的則屬于輕稀有金屬元素，在地殼中的含量十分稀少：

堿金屬除銫以外都是銀白色的（Cs略帶金色光澤素），質(zhì)軟的，化學性質(zhì)活潑的金屬，密度小，熔點和沸點都比較低。他們生成化合物的幾乎都是正一價陽離子（在堿化物中，堿金屬會以負一價陰離子的方式出現(xiàn)）。堿金屬原子失去電子變?yōu)殡x子時最外層一般是8個電子，但鋰離子最外層只有2個電子。電子構(gòu)型通式為ns1。

因為堿金屬最外層只有1個電子，所以堿金屬都能和水發(fā)生激烈的反應(yīng)，生成強堿性的氫氧化物，并隨相對原子質(zhì)量增大反應(yīng)能力越強。在氫氣中，堿金屬都生成白色粉末狀的氫化物。堿金屬都可在氯氣中燃燒。由于堿金屬化學性質(zhì)都很活潑，為了防止與空氣中的水發(fā)生反應(yīng)，一般將他們放在煤油或石蠟中保存。

氫雖然是第1族元素，但它在普通狀況下是雙原子氣體，不會呈金屬狀態(tài)，也不屬于堿金屬。只有在極端情況下（1.4兆大氣壓力），電子可在不同氫原子之間流動，變成金屬氫。有些在液氨中會形成電子鹽。

Be原子的價電子層結(jié)構(gòu)為2s，它的原子半徑為89pm，Be離子半徑 為31pm，Be的電負性為1.57。鈹由于原子半徑和離子半徑特別小(不僅小于同族的其它元素，還小于堿金屬元素)，電負性又相對較高(不僅高于堿金屬元素，也高于同族其它各元素)，所以鈹形成共價鍵的傾向比較顯著，不像同族其它元素主要形成離子型化合物。因此鈹常表現(xiàn)出不同于同族其它元素的反常性質(zhì)。(1)鈹由于表面易形成致密的保護膜而不與水作用，而同族其它金屬鎂、鈣、鍶、鋇均易與水反應(yīng)。(2)氫氧化鈹是兩性的，而同族其它元素的氫氧化物均是中強堿或強堿性的。(3)鈹鹽強烈地水解生成四面體型的離子[Be(H?O)?]，Be-O鍵很強，這就削弱了O-H鍵，因此水合鈹離子有失去質(zhì)子的傾向:因此鈹鹽在純水中是酸性的。而同族其它元素(鎂除外)的鹽均沒有水解作用。

鎂是一種輕質(zhì)有延展性的銀白色金屬。在宇宙中含量第八，在地殼中含量第七。密度1.74克/厘米，熔點648.8℃。沸點1107℃?；蟽r+2，電離能7.646電子伏特，是輕金屬之一，具有展性，能與熱水反應(yīng)放出氫氣，燃燒時能產(chǎn)生眩目的白光，許多金屬是用熱還原其鹽和氧化物來制備。金屬鎂能與大多數(shù)非金屬和差不多所有的酸化合，大多數(shù)堿，以及包括烴、醛、醇、酚、胺、脂、酯和大多數(shù)油類在內(nèi)的有機化學藥品與鎂僅僅輕微地或者根本不起作用。

元素原子量40.08，銀白色的輕金屬。質(zhì)軟。密度1.54克/厘米。熔 點839±2℃。沸點1484℃。化合價+2。電離能6.113電子伏特?；瘜W性質(zhì)活潑，能與水、酸反應(yīng)，有氫氣產(chǎn)生。在空氣在其表面會形成一層氧化物和氮化物薄膜，以防止繼續(xù)受到腐蝕。加熱時，幾乎能還原所有的金屬氧化物。

鈣元素在自然界分布廣，以化合物的形態(tài)存在，如石灰石、白堊、大理石、石膏、磷灰石等;也存在于血漿和骨骼中，并參與凝血和肌肉的收縮過程。金屬鈣可由電解熔融的氯化鈣而制得;也可用金屬在真空中還原石灰，再經(jīng)蒸餾而獲得。鈣用來作合金的脫氧劑，以及油類的脫水劑等。

元素原子量87.62，銀白色軟金屬。密度2.6克/厘米。熔點769℃。 沸點1384℃?；蟽r+2。第一電離能5.695電子伏特?；瘜W性質(zhì)活潑，于空氣中加熱時能燃燒;易與水和酸作用而放出氫;在到熔點時即燃燒而呈紅色火焰。 1808年，英國的克勞福特和戴維先后由鉛礦和鍶礦中發(fā)現(xiàn)了鍶。

鍶是堿土金屬中豐度最小的元素。主要的礦物有天青石和碳酸鍶礦?？捎呻娊馊廴诘穆然J而制得。用于制造合金、光電管，以及分析化學、煙火等。質(zhì)量數(shù)90的鍶是一種放射性同位素，可作β射線放射源，半衰期為25年。

元素原子量137.3，銀白色金屬，略具光澤，有延展性。密度3.51克 /厘米。熔點725℃。沸點1640℃?；蟽r+2。電離能5.212電子伏特。化學性質(zhì)相當活潑，能與大多數(shù)非金屬反應(yīng)，在高溫及氧中燃燒會生成過氧化物BaO2。易氧化，能與水作用，生成氫氧化物和氫;溶于酸，生成鹽，鋇鹽除硫酸鋇外都有毒。1808年，英國的戴維，用汞作陰極，電解由重晶石制得的電解質(zhì)，蒸去汞，而制得鋇。

自然界中有重晶石和碳酸鋇礦?？捎扇廴诘穆然^在氯化銨存在下電解而制得。鋇用于制鋇鹽、合金、焰火等;也是精制煉銅時的優(yōu)良去氧劑。

元素原子量:226，密度6.0克/立方厘米(20℃)。熔點700℃，沸點 約1140℃。銀白色有光澤的軟金屬。在空氣中不穩(wěn)定，易與空氣中氮和氧化合。與水作用放出氫氣，生成氫氧化鐳Ra(OH)2。溶于稀酸?；瘜W性質(zhì)與鋇十分相似;所有鐳鹽與相應(yīng)的鋇鹽是同晶型的。鐳能生成僅微溶于水的硫酸鹽、碳酸鹽、鉻酸鹽、碘酸鹽;鐳的氯化物、溴化物、氫氧化物溶于水。已知鐳有13種同位素，226Ra半衰期最長，為1622年。

1898年，由瑪麗·居里(Marie Curie)和皮爾·居里(Pierre Curie)發(fā)現(xiàn)。1910年，居里夫人和德比恩電解純的氯化鐳溶液，用汞作陰極，先得鐳汞齊，然后蒸餾去汞，獲得金屬鐳。鐳存在于多種礦石和礦泉中，但含量極稀少，較多的來源于瀝青鈾礦中。在處理瀝青鈾礦提取鈾時，鐳經(jīng)常與鋇一起在不溶于酸的殘渣中以硫酸鹽形式回收，提純獲得。鐳能放射出α和γ兩種射線，并生成放射性氣體氡。鐳放出的射線能破壞、殺死細胞和細菌。因此，常用來治療癌癥等。此外，鐳鹽與鈹粉的混合制劑，可作中子放射源，用來探測石油資源、巖石組成等。

第一主族(除H)為堿金屬元素，第二主族為堿土金屬元素。第三副族到第二副族為過渡金屬，過渡金屬一般密度較大，熔沸點較高，有較好的導電、導熱、延展性和耐腐蝕性。過渡金屬的化合物及其溶液大多帶有顏色。