지금 당신 주변에는 알칼리 금속이 있습니다. 나트륨 은 식염에서, 리튬 은 휴대전화 배터리에서, 칼륨 은 바나나에서 발견됩니다. 알칼리 금속 은 주기율표 의 첫 번째 열 에서 발견되는 6가지 다른 원소를 구성 합니다 . 이것들은:
- 리튬(Li),
- 나트륨(Na),
- 칼륨(K),
- 루비듐(Rb),
- 세슘(Cs)
- 프랑슘(Fr)
그들은 주기율표 에서 원소의 S 블록의 일부이며 수소, 헬륨, 칼슘 및 기타와 함께 S 궤도에서 가장 바깥쪽 전자를 가지고 있습니다. 알칼리 금속은 물 및 산소와 반응성이 높은 부드러운 금속입니다. 플라스틱 칼로 자를 수 있을 정도로 부드럽습니다. 그들은 또한 은과 같은 광택을 가지고 있으며 열과 빛의 훌륭한 전도체입니다.
알칼리 금속은 물과 반응하여 고알칼리성 물질을 생성하기 때문에 이른바 알칼리 금속입니다. 알칼리도 는 물질의 pH 또는 산을 중화하는 능력을 나타냅니다. 고알칼리성 물질은 산을 중화하고 안정적인 pH 수준을 유지할 수 있는 강염기를 형성할 수 있습니다.
모든 원소에는 양성자와 중성자로 구성된 핵이 있으며 알칼리 금속도 다르지 않습니다. 원자핵을 둘러싸고 있는 전자는 음전하를 띤 입자입니다. 이 전자 는 원자핵 주변의 에너지 껍질에 존재하며 , 각각의 전자는 다양한 수의 전자를 보유할 수 있습니다. 첫 번째 껍질 은 최대 2개의 전자, 두 번째는 최대 8개, 세 번째는 18개, 네 번째는 32개까지 저장할 수 있습니다. 이러한 전자 껍질과 알칼리 금속이 어떻게 구조화되어 있는지에 따라 반응성이 높아집니다.
모든 원자는 자연적으로 완전히 완전한 전자 껍질을 갖고 싶어합니다. 그러나 주기율표의 첫 번째 열에 있는 원소는 모두 가장 바깥쪽 껍질에 하나의 전자를 가지고 있습니다. 이 가장 바깥쪽 껍질을 원자가 껍질이라고도 하며 거기에 있는 전자를 원자가 전자라고 합니다.
가장 바깥쪽 껍질에 전자가 하나만 있으면 알칼리 금속 원자가 안정점에 도달하기가 매우 쉽습니다. 전자 하나를 잃으면 됩니다! 평형 상태에 도달하기 위해 전자를 잃는 이러한 의지와 용이함을 높은 반응성이라고 합니다. 사실, 화학에서 반응성은 가장 바깥쪽 껍질에 있는 전자의 수로 정의됩니다. 희가스(네온 및 헬륨과 같은 원소)는 가장 바깥쪽 전자 껍질이 가득 차 있기 때문에 매우 반응성이 없습니다.
"알칼리 금속은 원자가 전자가 하나만 있기 때문에 일반적으로 해당 전자를 포기함으로써 이 상태에 도달합니다. 이 과정에서 알칼리 금속은 산화되고 알칼리 금속에서 전자를 취하는 것은 모두 환원됩니다. 알칼리 금속들이 하나의 원자가 전자를 포기 좋아 "라고 박사는 칩 Nataro , 이스턴, 펜실베이니아 주 라파예트 대학의 화학 교수. "전자가 -1의 전하를 띠기 때문에 전자를 잃으면 원자는 +1의 전하를 띠게 됩니다. 이 때 원자는 이온이라고 하고 양전하를 갖기 때문에 양이온이라고 합니다. 따라서 모든 알칼리 금속은 +1의 전하를 갖는 양이온을 만들고 싶어합니다."
알칼리 금속은 반응성이 높기 때문에 일반적으로 자연에서 다른 금속과 결합하여 발견됩니다.
요소가 반응성이 높으면 자연적으로 찾기가 더 어렵습니다.
"이러한 모든 요소는 화합물에서 처음 발견되었으며 일부 발견은 화합물의 풍부함과 사용으로 인해 원인을 찾기가 어렵습니다."라고 Nataro는 말합니다. "주기율표를 아래로 내려갈수록 알칼리 금속은 원자가 전자를 잃는 경향이 더 강해집니다." 따라서 "자연에서 발견되는 원소의 양도 감소하여 나중에 발견 날짜가 됩니다."
알칼리 금속은 언제 발견되었습니까?
리튬은 1817년 스웨덴 화학자 Johan August Arfwedson 이 광물 광석을 분석 하던 중 처음 발견되었습니다 . 세슘과 루비듐 은 각각 1860년과 1861년에 독일 화학자 로베르트 분젠(분젠 버너에 그의 이름을 빌려준 사람)과 구스타프 키르히호프( 전류에 대한 키르히호프의 법칙 을 고안한 사람 )에 의해 발견되었습니다. 우리가 현재 알고 있는 알칼리 금속 중 가장 반응성이 높은 프랑슘은 1939년 파리 퀴리 연구소의 프랑스 과학자 마거리트 페리가 발견했습니다.
매우 흔한 두 가지 알칼리 금속인 나트륨과 칼륨은 오랫동안 사용되어 왔으며 발견 날짜가 알려지지 않았습니다. 그러나 그들은 1807년까지 순수한 형태로 분리 되지 않았습니다 (유명한 화학자 Humphrey Davy에 의해). 루비듐은 Bunsen과 Kirchhoff에 의해 1928년까지 분리되지 않았습니다.
알칼리 금속의 가장 일반적인 특성 중 하나는 물과 공기에 대한 반응성 입니다. 이러한 요소는 수소 가스 생성으로 인해 지글 거리며 춤을 추며 종종 폭발합니다. 세슘과 프랑슘은 반응성이 너무 커서 공기에 노출되기만 해도 화염에 휩싸일 수 있기 때문에 주기율표에서 아래쪽으로 갈수록 반응성이 커집니다. 원소는 또한 주기율표 아래로 이동함에 따라 원자 반경이 증가하고 전기 음성도가 감소하며 녹는점과 끓는점이 감소합니다.
알칼리 금속이 공기와 물에 그렇게 격렬하게 반응한다면 자연에서 어떻게 발견되었는지 궁금할 것입니다. 음, 밝혀진 바와 같이, 대부분의 알칼리 금속은 반응하고 하나의 원자가 전자를 잃는 높은 욕구로 인해 자연에서 이온으로 발견됩니다. 이온 형태에서 금속은 훨씬 덜 반응성입니다.
일상 생활의 알칼리 금속
알칼리 금속은 일상 생활에서 매우 흔하지만 원시 원소 형태에서는 매우 드물기 때문에 흥미로운 화학적 이중성을 가지고 있습니다.
예를 들어, 나트륨은 자연에서 발생하지 않으며 화합물에서 준비해야 합니다. 나트륨과 칼륨은 일상 생활에 필수적인 요소이며 나트륨은 혈압을 조절하고 세포 전체의 전해질을 이동시키는 데 도움이 됩니다. 나트륨은 또한 다른 화합물과 결합하여 식염과 베이킹 소다를 만듭니다. 칼륨은 혈압과 포도당을 조절하는 데 도움이 되며 비료에서 발견됩니다. 앞서 언급했듯이 리튬은 배터리 생산에 사용되며 기분 안정제이기도 합니다.
반응성이 큰 원소인 세슘, 루비듐, 프랑슘은 자연적으로 사용되는 양이 적습니다. 세슘은 원자 시계 , 드릴링 및 기타 고도로 전문화된 응용 분야 중에서 광학 유리를 만드는 데 사용됩니다 . 루비듐은 의료 영상 및 진공관에 사용됩니다. 매우 희귀한 프랑슘은 상업적으로 많이 사용되지는 않지만 연구 및 일부 형태의 암 진단에 사용됩니다.
마지막으로 모든 알칼리 금속은 화학 분야에서 매우 유용한 교육 도구이기도 합니다. 교사들은 알칼리 금속을 물에 떨어뜨려 반응성 원리를 시연하는 것을 좋아합니다. 학생들은 이 금속이 화재를 일으키고 폭발하는 것을 경외하는 눈으로 지켜볼 수 밖에 없습니다.
이제 방사능이다!
프랑슘 은 알칼리 금속 중 가장 희귀하며 지각에서 두 번째로 희귀한 원소입니다(지각에서 340-550g 또는 약 1파운드만 추정됨). 또한 방사능이 매우 강하며 최대 수명이 22분에 불과합니다. 프랑슘은 매우 희귀하고 비싸기 때문에 물에 떨어뜨린 적이 없지만 과학자들은 이것이 알칼리 금속 중 가장 높은 반응을 보일 것으로 예상합니다.
