Πυκνότητα αλκαλικών μετάλλων

Τα στοιχεία της Ομάδας 1 του περιοδικού πίνακα είναι διατεταγμένα σε κάθετη στήλη, κυρίως στην αριστερή πλευρά. Τα στοιχεία της ομάδας 1 αναφέρονται ως μέταλλα αλκαλίων. Η εξωτερική επιφάνεια κάθε ατόμου αλκαλιμετάλλου περιέχει ένα μόνο ηλεκτρόνιο με σημαντικά ασθενέστερο δεσμό με τον πυρήνα από τα ηλεκτρόνια στα εσωτερικά κελύφη. Επιπλέον, τα αλκαλιμέταλλα έχουν χαμηλή πυκνότητα, με αποτέλεσμα τα τρία πρώτα στοιχεία (λίθιο, νάτριο και κάλιο) να επιπλέουν πάνω από το νερό.

Μέταλλα Αλκαλίων

Το «Αλκάλι» προέρχεται από την αραβική λέξη για «στάχτες αλμυρού». Στη χημεία, δηλώνει μια βάση που μπορεί να διαλυθεί στο νερό. Η ομάδα 1 του περιοδικού πίνακα, εξαιρουμένου του υδρογόνου, περιέχει αλκαλιμέταλλα. Οδηγεί σε κακή μεταλλική σύνδεση αφού όλα έχουν ένα μόνο ηλεκτρόνιο στο εξωτερικό τους περίβλημα. Ωστόσο, οι ιδιότητες και οι τάσεις αυτών των μετάλλων είναι πολύ παρόμοιες.

Τα αλκαλικά μέταλλα υπάρχουν εδώ και πολύ καιρό. Ο Sir Humphry Davy πέτυχε την απομόνωση μετάλλων νατρίου και καλίου το 1807.

Η πυκνότητα των αλκαλικών μετάλλων

Η πυκνότητα των αλκαλιμετάλλων είναι η συνολική διαφορά μεταξύ της μάζας και του όγκου (μέγεθος) των στοιχείων που δίνει την επίδραση του αυξημένου αριθμού σειράς στην πυκνότητα.

Για να καταλάβετε πώς ο αριθμός σειράς αλλάζει την πυκνότητα, κοιτάξτε τη συνολική πυκνότητα-  d=m/v.

Τα αλκαλιμέταλλα έχουν σχετικά χαμηλή πυκνότητα σε σύγκριση με άλλα μέταλλα. Για παράδειγμα, τα Li, Na και K είναι σημαντικά ελαφρύτερα από το νερό. Η πυκνότητα των αλκαλιμετάλλων αυξάνεται καθώς προχωράτε από Li σε Cs.

Τα αλκαλιμέταλλα έχουν λιγότερο πυκνά συσκευασμένα άτομα λόγω του σχετικά μεγάλου μεγέθους τους. Τόσο το ατομικό μέγεθος όσο και η μάζα μεγαλώνουν καθώς κάποιος κινείται προς τα κάτω στην ομάδα, αλλά η αύξηση της ατομικής μάζας ισορροπεί για το μεγαλύτερο ατομικό μέγεθος. Ως αποτέλεσμα, οι πυκνότητες των αλκαλιμετάλλων αυξάνονται από το Li προς το Cs. Από την άλλη πλευρά, το κάλιο είναι σημαντικά ελαφρύτερο από το νάτριο, το οποίο είναι πιθανότατα το αποτέλεσμα μιας ασυνήθιστης αύξησης της ατομικής ακτίνας του καλίου.

Τα αλκαλιμέταλλα θεωρούνταν ανώτερα από άλλα επειδή ήταν πιο έξυπνα και είχαν μικρότερη πυκνότητα από το νερό.

Τάσεις στην πυκνότητα

Το λίθιο, το νάτριο και το κάλιο είναι όλα σχετικά ελαφρά μέταλλα με πυκνότητες μικρότερες από το νερό (λιγότερο από 1 g cm-3). Είναι δύσκολο να βρούμε μια ξεκάθαρη εξήγηση για αυτήν την τάση δεδομένου ότι η πυκνότητα των αλκαλικών μετάλλων εξαρτάται από δύο παραμέτρους, οι οποίες και οι δύο κυμαίνονται καθώς η ομάδα προχωρά προς τα κάτω. Τα άτομα είναι διατεταγμένα με τον ίδιο τρόπο. Οι μόνες μεταβλητές που πρέπει να ληφθούν υπόψη είναι ο αριθμός των ατόμων που μπορούν να συσκευαστούν σε έναν δεδομένο όγκο και η μάζα των ατόμων. Η ποσότητα που συσκευάζεται εξαρτάται από τον όγκο του ατόμου, ο οποίος εξαρτάται από την ακτίνα του ατόμου.

Καθώς η ατομική ακτίνα μειώνεται, ο ατομικός όγκος αυξάνεται. Έτσι, τα άτομα νατρίου μπορούν να γεμιστούν σε έναν συγκεκριμένο όγκο πιο πυκνά από τα άτομα λιθίου. Ωστόσο, καθώς τα σωματίδια μεγαλώνουν σε μέγεθος, αυξάνονται και οι μάζες τους. Επομένως, μια δεδομένη ποσότητα ατόμων νατρίου ζυγίζει περισσότερο από μια ίση ποσότητα ατόμων λιθίου. Έτσι, ένα κυβικό εκατοστό (1 cm3) νατρίου έχει λιγότερα άτομα από ένα κυβικό εκατοστό (1 cm3) λιθίου και κάθε άτομο είναι βαρύτερο. Είναι απαραίτητο να γίνουν μαθηματικοί υπολογισμοί για τον προσδιορισμό των πυκνοτήτων.

Βασικές δραστηριότητες σε πυκνότητα Μέταλλα Αλκαλίων

Καθώς μετακινείστε προς τα κάτω τα στοιχεία της Ομάδας 1, η πυκνότητα των αλκαλικών μετάλλων αυξάνεται (εκτός από το κάλιο).

Η πυκνότητα των αλκαλιμετάλλων αλλάζει λόγω ενός συνδυασμού δύο στοιχείων που αλλάζουν καθώς προχωράτε.

Υπάρχει μόνο ένα θέμα για αυτά τα μέταλλα:πόσα άτομα μπορούν να συσκευαστούν σε έναν δεδομένο όγκο και πόση μάζα σχετίζεται με κάθε άτομο. Το πόσα μπορείτε να βάλετε εξαρτάται από τη μάζα τους – η οποία εξαρτάται από το ατομικό τους μέγεθος.

Καθώς κάποιος κινείται προς τα κάτω στην Ομάδα 1, η ατομική ακτίνα αυξάνεται με τον ατομικό όγκο του. Σημαίνει ότι τα άτομα νατρίου δεν μπορούν να συσκευαστούν στον ίδιο όγκο με τα άτομα λιθίου.

Ωστόσο, καθώς κάποιος κατεβαίνει στην ομάδα, η μάζα των ατόμων αυξάνεται. Για παράδειγμα, ίσος αριθμός ατόμων νατρίου και λιθίου θα έχουν διαφορετική μάζα.

Έτσι, ένα κυβικό εκατοστό νατρίου έχει λιγότερα άτομα από ένα κυβικό εκατοστό λιθίου, αλλά το καθένα ζυγίζει βαρύτερο.

Υπολογισμός πυκνότητας αλκαλικών μετάλλων

Πυκνότητα =Μάζα / Όγκος

1) Εάν η μάζα αυξάνεται αλλά ο όγκος μειώνεται, η πυκνότητα (μάζα/όγκος) αυξάνεται.

2) Εάν η μάζα μειώνεται αλλά ο όγκος αυξάνεται, η πυκνότητα (μάζα/όγκος) μειώνεται.

3) Όταν αυξάνεται τόσο η μάζα όσο και ο όγκος, πρέπει να προσδιορίσουμε ποια αυξάνεται με ταχύτερο ρυθμό (καθώς αυτές οι 2 είναι αντιφατικές μεταβλητές)

• Αν η μάζα αυξάνεται γρηγορότερα από τον όγκο, αυξάνεται και η πυκνότητα.
• Η πυκνότητα μειώνεται εάν ο όγκος αυξάνεται ταχύτερα από τη μάζα (δηλαδή ο παρονομαστής σε μάζα/όγκο αυξάνεται, με αποτέλεσμα μικρότερο συνολικό ποσοστό).

4) Όταν η μάζα και ο όγκος μειώνονται ταυτόχρονα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την ίδια λογική.

Γενικά, ο ρυθμός αύξησης της μάζας είναι μεγαλύτερος από την αύξηση όγκου στα αλκαλικά μέταλλα. Ως εκ τούτου, η πυκνότητα των αλκαλικών μετάλλων αυξάνεται καθώς κάποιος μετακινείται προς τα κάτω στην ομάδα.

Συμπέρασμα

Τα αλκαλιμέταλλα είναι τα στοιχεία που βρίσκονται στην πρώτη ομάδα του περιοδικού πίνακα. Τα αλκαλικά μέταλλα έχουν υψηλό βαθμό αντιδραστικότητας και όσο χαμηλότερος είναι ο αριθμός ενέργειας ιονισμού, τόσο πιο αντιδραστικά γίνονται. Τα αλκαλιμέταλλα έχουν τη χαμηλότερη ενέργεια ιονισμού από όλα τα στοιχεία της Ομάδας 1, γεγονός που περιγράφει τη χαμηλή πυκνότητά τους. Ωστόσο, θα πρέπει να διατηρούνται πλήρως απομονωμένα από το οξυγόνο για να αποφευχθεί η αντιδραστικότητα. Επιπλέον, είναι ελαφρύ και εύκολο να κοπεί λόγω της χαμηλής συνεκτικής του ενέργειας. Όσο περισσότερη συνεκτική ενέργεια υπάρχει, τόσο πιο μαλακή γίνεται.