Ở dạng nguyên chất, các kim loại kiềm (liti, natri, kali, rubidium và caesium) là những kim loại mềm, sáng bóng với điểm nóng chảy thấp. Kim loại kiềm phản ứng dễ dàng với không khí và độ ẩm. Do khả năng phản ứng của chúng, cần phải có biện pháp phòng ngừa đặc biệt khi sử dụng và bảo quản các kim loại này.
Đặc điểm cơ bản của kim loại kiềm
Kim loại kiềm là bất kỳ nguyên tố nào được tìm thấy trong nhóm IA của bảng tuần hoàn (cột đầu tiên). Kim loại kiềm là loại hóa chất rất dễ phản ngứ, dễ dàng mất đi một electron hóa trị để tạo thành hợp chất ion với phi kim. Tất cả các nguyên tố trong nhóm kim loại kiềm đều có trong tự nhiên.
Danh sách các kim loại kiềm là:
- Liti (Li)
- Natri (Na)
- Kali (K)
- Rubidi (Rb)
- Xesi (Cs)
- Francium (Fr)
Liên minh hóa học thuần túy và ứng dụng quốc tế (IUPAC) loại trừ hydro (H) như một kim loại kiềm vì nó tồn tại dưới dạng khí dưới nhiệt độ và áp suất thông thường. Tuy nhiên, hydro thể hiện nhiều tính chất liên quan đến các nguyên tố trong nhóm và trả thành kim loại kiềm dưới áp suất cực cao.
Tính chất của kim loại kiềm
Kim loại kiềm đều là kim loại mềm, sáng bóng. Mặc dù chúng đủ mềm để cắt bằng dao, để lộ bề mặt sáng nhưng kim loại lại phản ứng với nước, không khí và nhanh chóng bị xỉn màu nên kim loại nguyên chất được bảo quản trong môi trường trơ hoặc dưới dầu để chống oxy hóa. Tất cả các kim loại kiềm đều phản ứng mạnh với nước, với năng lượng phản ứng tăng dần khi di chuyển xuống dưới bảng tuần hoàn. Không có kim loại kiềm nào tồn tại tự do trong tự nhiên. Chúng được tìm thấy dưới dạng muối, tạo thành các tinh thể có cấu trúc lập phương tập trung vào tâm.
Những mối nguy hiểm là gì?
Kim loại kiềm phản ứng với không khí tạo thành oxit kim loại ăn da. Các kim loại kiềm nặng hơn (rubidium và caesium) sẽ tự bốc cháy khi tiếp xúc với không khí ở nhiệt độ phòng.
Kim loại kiềm phản ứng với nước tạo ra nhiệt, khí hydro và hydroxit kim loại tương ứng. Nhiệt sinh ra từ phản ứng này có thể đốt cháy hydro hoặc chính kim loại, dẫn đến cháy hoặc nổ. Các kim loại kiềm nặng hơn sẽ phản ứng mạnh hơn với nước.
Cách bảo vệ khi làm việc với kim loại kiềm
- Đảm bảo nhân viên làm việc với kim loại kiềm đã hoàn thành khóa đào tạo dành cho phòng thí nghiệm hóa học.
- Đảm bảo có bình chữa cháy loại D thích hợp trước khi bắt đầu làm việc với kim loại kiềm.
Làm việc với kim loại kiềm
- Khi có thể, hãy làm việc với kim loại kiềm trong hộp đựng găng tay, vì hộp đựng găng tay có thể tạo ra môi trường làm việc trơ.
- Nếu cần phải làm việc với các kim loại này ngoài hộp găng tay, hãy thực hiện công việc này trong tủ hút phòng thí nghiệm. Khu vực làm việc không có nước, vật liệu dễ cháy bên ngoài và tia lửa điện hoặc các nguồn gây cháy khác.
Để tránh phản ứng với không khí, giữ kim loại kiềm trong dung môi trơ như dầu khoáng, hexan hoặc toluene.
Sử dụng các kỹ thuật nhạy cảm với không khí khi xử lý kim loại kiềm bên ngoài hộp đựng găng tay.
Cách lưu trữ các kim loại kiềm
Để giảm thiểu tiếp xúc với oxy và nước, kim loại kiềm phải được bảo quản trong thùng kín, bảo quản dưới dầu khoáng và trong khí trơ, chẳng hạn như argon. Hộp đựng găng tay có môi trường trơ là vị trí thích hợp để lưu trữ kim loại kiềm.
Lưu ý cụ thể cho lithium:
- Khí nito không phải là môi trường trơ đối với lithium, vì lithium sẽ phản ứng với nito để tạo thành lớp phủ lithium nitride tối màu.
- Các mảnh lithium có vết xỉn màu lithium nitride có thể nhìn thấy được.
- Lithium (mật độ: 0,534g/cm3) sẽ nổi trong dầu khoáng (mật độ: 0,8g/cm3). Đảm bảo các mảnh lithium được bảo quản trong dầu được phủ kỹ.
- Ngoài ra, lithium có thể được bảo quản dưới một lớp dầu hỏa hoặc sáp parafin.
Lưu ý khi bảo quản kali:
- Kali luôn phải được bảo quản trong môi trường khí trơ. Ngay cả khi được bảo quản trong dầu khoáng, lớp phủ màu vàng của kali superoxit có thể hình thành sau thời gian bảo quản kéo dài nếu có oxy trong khoảng trống phía trên cùng của thùng chứa.
- Kali superoxide có thể tạo thành chất nổ nhạy cảm với tác động của dầu khoáng.
Kim loại kiềm được phân loại là nhóm lưu trữ B trong hệ thống phân loại lưu trữ Stanford. Nhóm này không tương thích với bất kỳ nhóm lưu trữ nào khác và phải được lưu trữ riêng.
Bài viết liên quan:
