随着原子序数的增加,碱金属的密度总体上呈现增加的趋势。从锂到钫,原子序数增加,原子核中的质子数增加,原子核的吸引力增强,导致原子半径增大,密度增加。 然而,密度的变化并不是单调的。
碱金属性质的递变规律可以概括为以下几个方面: 密度变化:碱金属的密度随着原子序数的增加总体上呈现减小的趋势,但钾元素出现了密度反常现象。这是因为虽然相对原子质量的增加会导致密度的增大,但原子体积的增大对密度的影响更为显著,导致钾的密度反而低于钠。
碱金属的密度变化规律:随核电荷数的增大而增大,从上往下金属性增强,单质还原性增强,熔沸点降低,密度增大。元素金属性强的的单质还原性强,阳离子氧化性弱,元素非金属性强的则相反。但是有个特例,钾的密度比钠的密度小。
碱金属的密度、熔点和沸点如下表所示:- 锂(Li):密度约0.534 g/cm,熔点约180.54°C,沸点约1342°C。- 钠(Na):密度约0.97 g/cm,熔点约982°C,沸点约889°C。- 钾(K):密度约0.862 g/cm,熔点约638°C,沸点约1069°C。
碱金属单质的密度小于2g.cm^-3,是典型的轻金属,锂、钠、钾能浮在水上,锂甚至能浮在煤油中。碱金属单质的晶体结构均为体心立方堆积,堆积密度小,莫氏硬度小于2,质软,导电、导热能极佳。碱金属单质都能与(Hg)形成合金(齐)。
密度8785克/厘米3。熔点240±0.01℃,沸点674℃。1公斤的高纯金属铯化合价+1。电离能894电子伏特。在碱金属中它是最活泼的,能和氧发生剧烈反应,生成多种氧化物(据《元素化学》介绍至少有7种)的混合物。在空气中,氧化的热量足以使铯熔化并点燃。
在金属中钠的熔沸点是属于比较低的行列,熔点972℃,小于100度。钠为银白色立方体结构金属,质软而轻可用小刀切割,密度比水小,为0.968 g/cm3,沸点883℃。钠单质还具有良好的延展性,硬度也低,能够溶于汞和液态氨,溶于液氨形成蓝色溶液。在-20℃时变硬。
卤族从上往下非金属性减弱,单质氧化性减弱,熔沸点升高,密度增大。元素金属性强的的单质还原性强,阳离子氧化性弱。元素非金属性强的则相反。碱金属均有一个属于s轨道的最外层电子,因此这一族属于元素周期表的s区。碱金属的化学性质显示出十分明显的同族元素相似性,是化学元素周期性的例证之一。
碱金属单质皆为具金属光泽的银白色金属,但暴露在空气中会因氧气的氧化作用生成氧化物膜使光泽度下降,呈现灰色,碱金属单质的密度小于2g·cm^-3,是典型的轻金属,锂、钠、钾能浮在水上,锂甚至能浮在煤油中;碱金属单质的晶体结构均为体心立方堆积,堆积密度小,莫氏硬度小于2,质软,导电、导热性能极佳。
- 硬度:小,且随原子序数增大而减小。- 熔点:随原子序数增大而降低,锂的熔点最高,铯的熔点最低。- 密度:随原子序数增大而增大,但钾的密度小于钠,出现反常现象。3.碱金属的化学性质:- 与水反应:生成碱和氢气,反应剧烈程度随原子序数增大而增大,生成物的碱性增强。
继续向下,钾(K)、铷(Rb)和铯(Cs)的熔点和密度依次降低,颜色分别为银白色、银白色和略带黄色,都是导体,金属性增强,氧化物和氢化物也相应复杂,且稳定性逐渐减弱。
密度小于5000kg/m3的有色金属,又称轻有色金属。包括铝 (Al)、镁(Mg)、钙 (Ca)、锶 (Sr)、钡 (Ba)、钾 (K)和钠(Na)共7种金属。密度虽亦同样较小的稀有金属铍、锂、铷、铯一般另划归稀有轻金属。轻金属中的钙、锶、镁和钡统称为碱土金属,钾、钠为碱金属。
轻金属。密度小于4500千克/立方米(0.53~5g/cm),如铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡等。重金属。密度大于4500千克/立方米(5g/cm),如铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、铋、镉、汞等。贵金属。
相对密度小于5的金属。分为有色轻金属和稀有轻金属两类。有色轻金属有铝、镁、钙、钛、钾、锶、钡等,前四种在工业上多用作还原剂,铝、镁、钛及其合金相对密度较小,强度较高,抗蚀性较强,广泛用于飞机制造和宇航等工业部门。
轻金属则是指密度小于5g/cm的金属,分为有色轻金属和稀有轻金属两类。 有色轻金属包括铝、镁、钙、钛、钾、锶、钡等,这些金属在工业上常作为还原剂使用,特别是铝、镁、钛及其合金,它们具有较小的相对密度、较高的强度和较强的抗蚀性,因此在航空和宇航工业中得到广泛应用。