Alkali Metaller Ve Kullanım Alanları



Periyodik cetvelin birinci grubunda lityum, sodyum, potasyum, rubidyum, sezyum ve fransiyum elementleri bulunur. Bu grup elementlerinin hidroksitleri kuvvetli baz özelliği gösterdiğinden, bazik anlamın gelen alkali metaller adıyla anılırlar. Alkali metaller, en dış orbitalleri olan küresel s orbitalinde bir değerlik elektronu taşırlar. Elektronsistemlerinin benzerliğinden, alkali metallerin bir çok özellikleri de birbirine benzer. Her biri, aynı periyotta bulunan diğer elementlere göre daha büyük atoma sahiptirler. Dış orbitaldeki tek elektronu kolaylıkla verip elektron sistemlerini asal gazlara benzeterek +1 değerlikli iyon (katyon) halinde bileşikler oluştururlar. Alkali metal atomlarında elektronlar, çekirdekten uzakta olduklarından koparılmaları kolay, iyonlaşma enerjileri düşük, düşük elektronegativiteli, dolayısıyla en kuvvetli elektropozitif elementlerdir. Işıklandırıldıklarında elektron yayabilirler. Bu sebepten potasyum ve sevyum foto-elektrik hücrelerde kullanılırlar.

Alkali metallerin erime ve kaynama noktaları düşük olup, grupta aşağıya doğru inildikçe erime ve kaynama noktaları daha da düşer. Bıçakla kesilebilecek kadar yumuşaktır. Elektrik akımını ve ısıyı iletirler. İlk kesildiklerinde yüzeyleri gümüş parlaklığındadır.


a-Tabiatta Bulunuşları

Alkal, metaller tabiatta sadece +1 yüklü iyonlar halinde bulunurlar. En bol bulunanları sodyum ve potasyumdur. Yer kabuğunda bulunan elementler içindealtıncı ve yedinci sırayı alırlar. Lityum daha az bulunmasına rağmen, hemen hemen bütün kayalarda az miktarda rastlanır. Rubidyum ve sezyum çok az bulunur. Radyoaktif bir element olan fransiyum tabiatta hiç bulunmaz. Ancak nükleer reaksiyonlarla eser miktarlarda oluşabilir.

Alkali metal bileşiklerinin pek çoğu suda çözündüklerinden. Genellikle deniz suyunda ve acı kuyu sularında bulunurlar. Tabiatta alkali metallerin bileşiklerinin elde edilmesine yarıyan bir çok yataklar vardır. Bazı tuz yataklarında potasyum, KCI ve KCI, MgCI2 . 6H2O şeklinde bulunmaktadır.

Sodyum ve potasyum iyonları, değişmez bir şekilde bitki ve hayvan dokularında bulunur. Sodyum iyonu hüçre dışı sayılarının, potasyum iyonu ise, hücre içinin başlıca katyonlatındandır. Bu iyonların su kaybını önleme gibi genel fizyolojik görevleri de vardır.


b-Elde Edilişleri:

Alkali metalleri elde edebilmek için bileşiklerinden +1 yüklü iyonlarını indirgemek gerekir. Bu ya elektroliz yada kimyasal yolla yapılır.

Alkali metaller, genellikle, eritilmiş tuzların elektroliziyle elde edilirler. Örneğin sodyum ticari amaçlar için, eritilmiş NaCI ve CaCI2 karışımının 600OC `de elektroliziyle tonlarca elde edilir. Tepkimede CaCI2, elektroliz kabında NaCI'nin erime noktasını düşürmeye yarar.

d-Alkali Metallerin Fiziksel Özellikleri:



Lİ
NA
K
Rb
Cs
Fr

Atom Numarası
3
11
19
37
55
87

Atom Ağırlığı
6,94
22,99
39,1
85,47
132,91
223

Erime Noktası(oC)
179
97,8
63,65
38,89
28,5
-

Kaynama Noktası(oC)
1317
892
753,9
688
671
-

20oC'deki yoğunluğu(gr/cm3)
0,534
0,97
0,862
1,53
1,89
-

Elektron Düzeni
1s22s1
1s22s22p63s1
(Ar)4s1
(Kr)5s1
(Xe)6s1
(Rn)7s1

Alevin Rengi
Kırmızı
Sarı
Mor
Koyukırmızı
Mavi
-

Özgül Isı(sıvı,cal/2r oC)
1,05
0,33
0,188
0,0880
0,0572
-

Atom Yarıçapı (AO)
1,52
1,85
2,31
2,44
2,62
-

Birincil iyonlaşma Enerjisi (K/cal/mol)
124,3
118,4
100
96,3
89,7
-

25oC'de Yükseltgenme Potansiyeli
3,04
2,71
2,92
2,92
2,92




e-Alkali metallerin kimyasal özellikleri:


Alkali metaller çok aktifdirler. Aktiflik, grupta aşağıya doğru artar. Havada parlaklıkları kaybolur, oksitleri ya da peroksitleri oluşur. Bu yüzden açık havada saklanamazlar. Petrol, toluen gibi, alkali metallerle tepkime vermeyen organik sıvılar içinde saklanırlar

Su ile şiddetli tepkime verirler.Tepkimede H2 gazı yanında bazları oluştururlar.

Halojenle birleşerek tuzları oluştururlar.

Hidrojenle birleşerek tuzları oluştururlar.

Kuvvetli indirgendirler.Başka metalleri bileşiklerinden açığa çıkarırlar.



f-Alkali Metallerin Sanayide Kullanım Yerleri:


Alkali metallerin sanâyide yaygın bir kullanım sâhaları vardır. Nükleer reaktörlerdeısı aktarımı için, ısı iletkenleri yüksek olan sıvı sodyum ve sıvs lityum kullanılır. Uzay araçlarında yakıt olarak kullanılan sezyum tuzlarından ayrıca ışık yükseltici lambalarda, kızılötesi lambalarda ve spektrofotometrelerde de faydalanılır. Potasyumun sun'î gübre üretimindeki önemi oldukça büyüktür. Alkali metaller ayrınca muhtelif alaşımlara da katılmaktadır.


Alkali metallerden olan lityum ısıtıldığında belli dalga boyunda, kendine has bir ışık yayar. Bu sebeple işaret fişeklerinde kullanılır.Kimyasal karışıma az bir miktar lityum nitrat tuzu katılırsa parlak kırmızı bir renk meydana gelir


Erimiş NaOH'nin elektrolizi Castner(kesnır) cihzında yapılır


c-Alkali Metallerin Genel Özellikleri:

1- Alkali metaller değerlik tabakalarında tek elektronu kolayca kaybederek +1 yüklü iyonlar oluştururlar;bu nedenle kuvvetli indirgendirler.

2- Birkaç istisna dışında bileşikleri iyoniktir.

3- Metalik özellikleri gerği parlaktırlar;fakat diğer metallerin aksine,bıçakla kesilebilecek kadar yumşaktırlar.

4- Aleve tutulduklarında çeşitli renkler oluştururlar;Li,Na ve K tuzu çözeltisine batırılmış bir platin tel,alevi sırasıyla kırmızı,sarı ve menekşe renge boyar.

5- Isı ve elektriği çok iyi iletirler.

6- Bulundukları periyotta iyonlaşma enerjileri en küçük,atom ve iyon çapları ise en büyük olan elementlerdir.

7- Diğer metallerin aksine,yoğunlukları ve erime noktaları oldukça düşüktür.Lityum,sodyum ve potasyum yoğunlukları ilginç bir şekilde sudan daha küçüktür.Sezyumun erime noktası o kadar düşüktür ki,sıcak günlerde sıvı halde bulunabilir.

8- Alkali metaller su ile reaksiyona girip, hidrojen gazı verirler.

9-Alkali metallerin su ile etkileşimi oldukça şiddetlidir.Reaksiyonun şiddeti yukarıdan aşağı inildiçe artar.