الفلزات القلوية

الفلزات القلوية ، أي من العناصر الكيميائية الستة التي تشكل المجموعة 1 (Ia) من الجدول الدوري - أي الليثيوم (Li) ، صوديوم (نا) ، البوتاسيوم (K) ، روبيديوم (Rb) ، سيزيوم (Cs) ، والفرانسيوم (Fr). تسمى الفلزات القلوية بسبب التفاعل مع ماء تشكل القلويات (أي قواعد قوية قادرة على تحييد الأحماض). الصوديوم والبوتاسيوم سادس وسابع أكثر العناصر وفرة ، تشكل ، على التوالي ، 2.6 و 2.4 في المائة من قشرة الأرض. تعتبر المعادن القلوية الأخرى أكثر ندرة بشكل ملحوظ ، حيث يشكل الروبيديوم والليثيوم والسيزيوم على التوالي 0.03 و 0.007 و 0.0007 في المائة من قشرة الأرض. الفرانسيوم ، وهو نظير مشع طبيعي ، نادر جدًا ولم يتم اكتشافه حتى عام 1939.

الجدول الدوري

الجدول الدوري نسخة حديثة من الجدول الدوري للعناصر (قابل للطباعة). Encyclopædia Britannica، Inc.



أهم الأسئلة

ما هو تعريف المعدن القلوي؟

الفلزات القلوية هي ستة عناصر كيميائية في المجموعة 1 ، العمود الموجود في أقصى اليسار في الجدول الدوري. هم الليثيوم (لي) ، صوديوم (نا) ، البوتاسيوم (K) ، روبيديوم (Rb) ، سيزيوم (Cs) ، والفرانسيوم (Fr). (مثل العناصر الأخرى في المجموعة 1 ، يحتوي الهيدروجين (H) على إلكترون واحد في غلافه الخارجي ، لكنه لا يُصنف على أنه معدن قلوي لأنه ليس معدنًا ولكنه غاز في درجة حرارة الغرفة.)



الجدول الدوري للعناصر بالفرشاة على الجدول الدوري للعناصر.

لماذا يطلق عليهم الفلزات القلوية؟

سميت الفلزات القلوية بهذا الاسم لأنها عندما تتفاعل معها ماء يشكلون القلويات. القلويات هي هيدروكسيد مجمعات سكنية من هذه العناصر مثل هيدروكسيد الصوديوم وهيدروكسيد البوتاسيوم. القلويات هي قواعد قوية جدًا وهي مادة كاوية. الغسول ، على سبيل المثال ، هو هيدروكسيد الصوديوم. تتفاعل القلويات مع الأحماض لتشكيل الأملاح.

قاعدة اقرأ المزيد عن القواعد.

ما هي بعض خواص الفلزات القلوية؟

المعادن القلوية لها نقاط انصهار منخفضة. يذوب الليثيوم عند 180.5 درجة مئوية (356.9 درجة فهرنهايت) ؛ سيزيوم يذوب عند 28.4 درجة مئوية فقط (83.1 درجة فهرنهايت). هذه العناصر هي أيضًا موصلات ممتازة لـ الحرارة والكهرباء. الفلزات القلوية شديدة التفاعل ولذا توجد عادة في مجمعات سكنية مع عناصر أخرى ، مثل الملح (كلوريد الصوديوم ، NaCl) وكلوريد البوتاسيوم (KCl).



اقرأ المزيد أدناه: الخصائص العامة للمجموعة

ما هو المعدن القلوي الأكثر شيوعًا؟

أكثر المعادن القلوية شيوعًا هي صوديوم ، والتي تمثل 2.8 في المائة من قشرة الأرض. الصوديوم الأكثر شيوعًا مجمع هو كلوريد الصوديوم (NaCl) والملح. التالي الأكثر شيوعًا هو البوتاسيوم ، والتي تمثل 2.6 بالمائة من قشرة الأرض. المعادن القلوية الأخرى أكثر ندرة. الروبيديوم والليثيوم و سيزيوم هي 0.01 و 0.002 و 0.0007 بالمائة من قشرة الأرض ، على التوالي. الفرانسيوم المشعة ، ولا توجد سوى كميات دقيقة منه في الطبيعة.

الصوديوم اعرف المزيد عن الصوديوم.

الفلزات القلوية شديدة التفاعل لدرجة أنها توجد بشكل عام في الطبيعة مع عناصر أخرى. بسيط المعادن ، مثل الهاليت (كلوريد الصوديوم ، كلوريد الصوديوم) ، سيلفيت (كلوريد البوتاسيوم ، بوكل) ، والكارناليت (كلوريد البوتاسيوم والمغنيسيوم ، KCl · MgClاثنين· 6 حاثنينO) قابلة للذوبان في الماء وبالتالي يسهل استخلاصها وتنقيتها. ومع ذلك ، فإن المعادن الأكثر تعقيدًا وغير القابلة للذوبان في الماء هي أكثر وفرة في القشرة الأرضية. يتم إنتاج غاز مخفف للغاية من الصوديوم الذري (حوالي 1000 ذرة لكل سم مكعب [حوالي 16000 ذرة لكل بوصة مكعبة]) في الغلاف الجوي للأرض (ارتفاع حوالي 90 كم [60 ميلًا]) عن طريق استئصال النيازك. ينتج التفاعل اللاحق للصوديوم مع الأوزون والأكسجين الذري ذرات صوديوم مثارة تنبعث منها الضوء الذي نراه ذيل نيزك بالإضافة إلى وهج ليلي أكثر انتشارًا في الغلاف الجوي. توجد أيضًا كميات أقل من الليثيوم والبوتاسيوم.

تتميز المعادن القلوية ببريق شبيه بالفضة ، وليونة عالية ، وموصلية ممتازة للكهرباء والحرارة المرتبطة عمومًا بالمعادن. الليثيوم هو أخف العناصر المعدنية. تحتوي الفلزات القلوية على نقاط انصهار منخفضة ، تتراوح من ارتفاع يصل إلى 179 درجة مئوية (354 درجة فهرنهايت) لليثيوم إلى 28.5 درجة مئوية (83.3 درجة فهرنهايت) للسيزيوم. سبائك من المعادن القلوية التي تذوب منخفضة تصل إلى −78 درجة مئوية (−109 درجة فهرنهايت).



اكتشف كيف يمكن استخدام فيروس بكتيري حميد لتحسين أداء بطاريات تخزين الليثيوم والأكسجين

اكتشف كيف يمكن استخدام فيروس بكتيري حميد لتحسين أداء بطاريات تخزين الليثيوم والأكسجين. تعرف على كيفية استخدام فيروس بكتيري حميد لتحسين أداء بطاريات تخزين الليثيوم والأكسجين. معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (شريك بريطاني للنشر) شاهد كل الفيديوهات لهذا المقال

تتفاعل الفلزات القلوية بسهولة مع الأكسجين الجوي وبخار الماء. (يتفاعل الليثيوم أيضًا مع نتروجين .) تتفاعل بقوة ، وغالبًا بعنف ، مع الماء لإطلاق الهيدروجين وتشكيل محاليل كاوية قوية. المواد غير المعدنية الأكثر شيوعًا مثل الهالوجينات و الهالوجين الأحماض والكبريت و الفوسفور تتفاعل مع الفلزات القلوية. تتفاعل المعادن القلوية نفسها مع العديد من العناصر العضوية مجمعات سكنية ، خاصة تلك التي تحتوي على هالوجين أو ذرة هيدروجين قابلة للاستبدال بسهولة.

يعتبر الصوديوم إلى حد بعيد أهم معدن قلوي من حيث الاستخدام الصناعي. يستخدم المعدن في تقليل المركبات العضوية وفي تحضير العديد من المركبات التجارية. كمعدن حر ، يتم استخدامه كسائل لنقل الحرارة في بعض المفاعلات النووية. يتم استخدام مئات الآلاف من الأطنان من المركبات التجارية التي تحتوي على الصوديوم سنويًا ، بما في ذلك الملح الشائع (NaCl) وصودا الخبز (NaHCO)3) ، كربونات الصوديوم (Naاثنينماذا او ما3) والصودا الكاوية (هيدروكسيد الصوديوم). البوتاسيوم له استخدام أقل بكثير من الصوديوم كمعدن حر. ومع ذلك ، تستهلك أملاح البوتاسيوم بكميات كبيرة في صناعة الأسمدة. يستخدم معدن الليثيوم في بعض السبائك المعدنية الخفيفة وكمتفاعل في التوليفات العضوية. من أهم استخدامات الليثيوم في بناء الوزن الخفيف البطاريات . بطاريات الليثيوم الأساسية (غير قابلة لإعادة الشحن) تستخدم على نطاق واسع في العديد من الأجهزة مثل الكاميرات والهواتف الخلوية وأجهزة تنظيم ضربات القلب. قابلة للشحن بطاريات تخزين الليثيوم التي يمكن أن تكون مناسبة لدفع المركبات أو تخزين الطاقة هي موضوع بحث مكثف. استخدام الروبيديوم والسيزيوم ومركباتهما محدود ، لكن بخار معدن السيزيوم يستخدم في الساعات الذرية ، وهي دقيقة لدرجة أنها تستخدم كمعايير زمنية.



ساعة ذرية السيزيوم

الساعة الذرية السيزيوم الساعة الذرية السيزيوم. Encyclopædia Britannica، Inc.

الرجل العجوز ومؤلف البحر

تاريخ

كانت أملاح الفلزات القلوية معروفة للقدماء. يشير العهد القديم إلى ملح يسمى نتر (كربونات الصوديوم) ، والتي يتم استخلاصها من رماد المواد النباتية. تم استخدام نترات البوتاسيوم في البارود ، والذي اخترع في الصين حوالي القرن التاسع.لوقد تم إدخاله إلى أوروبا بحلول القرن الثالث عشر.



في أكتوبر 1807 عزل الكيميائي الإنجليزي السير همفري ديفي البوتاسيوم وثم صوديوم . اسم الصوديوم مشتق من اللغة الإيطالية مشروب غازي ، وهو مصطلح تم تطبيقه في العصور الوسطى على جميع القلويات ؛ يأتي البوتاسيوم من الفرنسيين البوتاس ، وهو اسم يستخدم للبقايا المتبقية في تبخر المحاليل المائية المشتقة من رماد الخشب.

اكتشف الكيميائي السويدي يوهان أوغست أرفويدسون الليثيوم في عام 1817 أثناء تحليل معدن البتلات. اسم مشتق من الليثيوم الليثوس ، الكلمة اليونانية للحجر. لم يتم عزل العنصر في صورة نقية حتى أنتج ديفي كمية دقيقة بالتحليل الكهربائي لكلوريد الليثيوم.



في حين أن الكيميائيين الألمان روبرت بنسن و جوستاف كيرشوف كانوا يفحصون المياه المعدنية في بالاتينات في عام 1860 ، وحصلوا على ترشيح يتميز بخطين في المنطقة الزرقاء من طيفها (الضوء المنبعث عند إدخال العينة في لهب ). واقترحوا وجود عنصر قلوي جديد وأطلقوا عليه سيزيوم ، مشتق من اللاتينية قيصرية ، تستخدم لتعيين زرقة السماء. قام نفس الباحثين ، عند استخلاص القلويات من معدن lepidolite ، بفصل محلول آخر ، مما أسفر عن خطين طيفيين من اللون الأحمر. اقترحوا اسم روبيديوم للعنصر في هذا الحل من اللاتينية روبيدوس ، والذي تم استخدامه لأغمق لون أحمر. لم يتم اكتشاف الفرانسيوم حتى عام 1939 بواسطة مارجريت بيري من معهد الراديوم في باريس.

في القرن التاسع عشر ، كان الاستخدام الوحيد للمعادن القلوية هو استخدام الصوديوم ككاشف في صناعة الألمنيوم. عندما تم إنشاء عملية التحليل الكهربائي لتنقية الألمنيوم ، بدا أن استخدام الصوديوم على نطاق واسع سيتوقف. ومع ذلك ، أدت التحسينات اللاحقة في الإنتاج الكهربائي للصوديوم ، إلى خفض تكلفة هذا العنصر إلى حد أنه يمكن استخدامه اقتصاديًا لتصنيع إضافات البنزين ، والكواشف للصناعات الكيماوية ، ومبيدات الأعشاب ، مبيدات حشرية والنايلون والمستحضرات الصيدلانية والكواشف لتكرير المعادن. تم استبدال التحليل الكهربائي المستمر لهيدروكسيد الصوديوم ، وهي تقنية تسمى عملية كاستنر ، في عام 1926 بعملية خلية داونز. هذه العملية ، التي يتم فيها التحليل الكهربائي لمزيج من كلوريد الصوديوم وكلوريد الكالسيوم المنصهر (لتقليل نقطة الانصهار) ، ينتج كل من فلز الصوديوم والكلور.