क्षार धातु यौगिकों के रासायनिक गुण। क्षार धातुओं की सूची और गुण
“लिथियम सबसे हल्की धातु है; इसका विशिष्ट गुरुत्व 0.59 है, जिसके परिणामस्वरूप यह तेल पर भी तैरता है; लगभग 185° पर पिघलता है, लेकिन लाल-गर्म गर्मी के तहत अस्थिर नहीं होता है। इसका रंग सोडियम जैसा होता है और उसकी तरह इसका रंग भी पीला होता है।''
डी. आई. मेंडेलीव। रसायन शास्त्र की मूल बातें.
जब 1817 में 25 वर्षीय स्वीडिश रसायनज्ञ जोहान ऑगस्ट आरफवेडसन (1792-1841) ने खनिज पेटालाइट से एक नया "अब तक अज्ञात प्रकृति का ज्वलनशील क्षार" (यह लिथियम हाइड्रॉक्साइड था) अलग किया, तो उनके शिक्षक, प्रसिद्ध स्वीडिश रसायनज्ञ जेन्स जैकब बर्ज़ेलियस (1779-1848) ने इसे ग्रीक से लिथिओन कहने का प्रस्ताव रखा। लिथोस - पत्थर।
यह क्षार, पहले से ज्ञात सोडियम और पोटेशियम क्षार के विपरीत, सबसे पहले पत्थरों के "साम्राज्य" में खोजा गया था। 1818 में, अंग्रेजी रसायनज्ञ हम्फ्री डेवी (1778-1829) ने "लिथियन" से एक नई धातु प्राप्त की, जिसे उन्होंने लिथियम कहा। वही ग्रीक मूल शब्द "लिथोस्फीयर", "लिथोग्राफी" (पत्थर के सांचे से छाप) आदि में है।
लिथियम ठोस पदार्थों में सबसे हल्का है, जिसका घनत्व केवल 0.53 ग्राम/सेमी3 (पानी का आधा) है। लिथियम, लिथियम क्लोराइड पिघल के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जाता है। लिथियम धातु का एक दुर्लभ गुण सामान्य परिस्थितियों में नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करके लिथियम नाइट्राइड बनाना है।
लिथियम-आयन बैटरी के उत्पादन में लिथियम का तेजी से उपयोग किया जा रहा है। परिणामस्वरूप, 2012 में वैश्विक लिथियम उत्पादन 37 हजार टन हो गया - जो 2005 की तुलना में पांच गुना अधिक है।
लिथियम यौगिकों का उपयोग कांच और सिरेमिक उद्योगों में किया जाता है। लिथियम हाइड्रॉक्साइड अंतरिक्ष यान और पनडुब्बियों के केबिन में अतिरिक्त कार्बन डाइऑक्साइड का अवशोषक है। लिथियम कार्बोनेट का उपयोग मनोचिकित्सा में कुछ विकारों के इलाज के लिए किया जाता है। औसत व्यक्ति में 1 मिलीग्राम से कम लिथियम होता है।
सोडियम
"धात्विक सोडियम की तैयारी रसायन विज्ञान में सबसे महत्वपूर्ण खोजों में से एक है, न केवल इसलिए कि इसके माध्यम से सरल निकायों की अवधारणा का विस्तार हुआ है और अधिक सही हो गई है, बल्कि विशेष रूप से इसलिए क्योंकि सोडियम में रासायनिक गुण दिखाई देते हैं जो केवल अन्य कुएं में कमजोर रूप से व्यक्त होते हैं -ज्ञात धातुएँ।
डी. आई. मेंडेलीव। रसायन शास्त्र की मूल बातें.
रूसी नाम "सोडियम" (यह स्वीडिश और जर्मन में भी है) "नैट्रॉन" शब्द से आया है: इसे प्राचीन मिस्रवासी सूखा सोडा कहते थे, जिसका उपयोग ममीकरण प्रक्रिया में किया जाता था। 18वीं शताब्दी में, "नैट्रॉन" नाम "खनिज क्षार" - कास्टिक सोडा को दिया गया था। अब सोडा लाइम को कास्टिक सोडा और कैल्शियम ऑक्साइड (अंग्रेजी में सोडा लाइम) और अंग्रेजी में सोडियम (और कई अन्य भाषाओं में - सोडियम) का मिश्रण कहा जाता है। शब्द "सोडा" पौधे के लैटिन नाम सोल्यंका (सोडानम) से आया है। यह एक तटीय समुद्री पौधा है, जिसकी राख का उपयोग प्राचीन काल में कांच बनाने के लिए किया जाता था। इस राख में सोडियम कार्बोनेट होता है, जिसे सोडा कहते हैं। और अब सोडा खिड़की के शीशे सहित अधिकांश कांच के उत्पादन के लिए चार्ज का सबसे महत्वपूर्ण घटक है।
हेलाइट सोडियम का मुख्य खनिज है सोडियम धातु कैसी दिखती है यह देखने वाले पहले व्यक्ति जी डेवी थे, जिन्होंने इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग करके नई धातु को अलग किया था। उन्होंने नए तत्व के लिए एक नाम भी प्रस्तावित किया - सोडियम।
सोडियम एक बहुत सक्रिय धातु है; यह हवा में तेजी से ऑक्सीकरण करता है, ऑक्सीजन और जल वाष्प के साथ प्रतिक्रिया उत्पादों की मोटी परत से ढक जाता है। एक प्रसिद्ध व्याख्यान अनुभव है: यदि सोडियम का एक छोटा सा टुकड़ा पानी में डाला जाता है, तो वह इसके साथ प्रतिक्रिया करना शुरू कर देगा, जिससे हाइड्रोजन निकलेगा। प्रतिक्रिया से बहुत अधिक गर्मी निकलती है, जो सोडियम को पिघला देती है, और इसकी गेंद सतह के साथ चलती है। पानी सोडियम को ठंडा करता है और हाइड्रोजन को जलने से रोकता है, लेकिन अगर सोडियम का टुकड़ा बड़ा है, तो आग लग सकती है और विस्फोट भी संभव है।
सोडियम धातु का व्यापक रूप से विभिन्न संश्लेषणों में एक कम करने वाले एजेंट के रूप में और गैर-जलीय तरल पदार्थों के लिए सुखाने वाले एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है। यह उच्च क्षमता वाली सोडियम-सल्फर बैटरियों में मौजूद होता है। सोडियम और पोटेशियम का एक कम पिघलने वाला मिश्र धातु, कमरे के तापमान पर तरल, एक शीतलक के रूप में कार्य करता है जो परमाणु रिएक्टरों से अतिरिक्त थर्मल ऊर्जा को हटा देता है। हर कोई जानता है कि सोडियम की उपस्थिति में लौ का पीला रंग कैसा होता है: अगर नमकीन सूप की सबसे छोटी बूंद भी गैस बर्नर में गिर जाए तो गैस बर्नर की लौ का रंग ठीक इसी तरह बदल जाता है। सड़कों को रोशन करने वाले ऊर्जा-कुशल डिस्चार्ज लैंप में सोडियम वाष्प पीली चमकती है।
कई शताब्दियों तक, नमक खाद्य संरक्षण का एकमात्र साधन था। टेबल नमक के बिना, लंबी समुद्री यात्राएँ, दुनिया भर में अभियान और महान भौगोलिक खोजें असंभव होंगी। रूस का इतिहास एक भव्य विद्रोह को जानता है, जिसे साल्ट दंगा कहा जाता है, जो 1648 में शुरू हुआ और पूरे देश में फैल गया। विद्रोह का एक कारण नमक पर कर बढ़ाना था।
सोडियम का उत्पादन एक बार प्रति वर्ष सैकड़ों हजारों टन में किया जाता था: इसका उपयोग टेट्राएथिल लेड का उत्पादन करने के लिए किया जाता था, जो गैसोलीन की ऑक्टेन संख्या को बढ़ाता है। कई देशों में सीसे वाले गैसोलीन पर प्रतिबंध से सोडियम उत्पादन कम हो गया है। वर्तमान में, वैश्विक सोडियम उत्पादन लगभग 100 हजार टन प्रति वर्ष है।
खनिज हेलाइट (सोडियम क्लोराइड) सेंधा नमक का विशाल भंडार बनाता है। अकेले रूस में, इसका भंडार दसियों अरबों टन है। हैलाइट में आमतौर पर 8% तक अन्य लवण होते हैं, मुख्य रूप से मैग्नीशियम और कैल्शियम। प्रतिवर्ष 280 मिलियन टन से अधिक सोडियम क्लोराइड का उत्पादन किया जाता है, यह सबसे बड़े पैमाने के उत्पादनों में से एक है। चिली में एक समय बड़ी मात्रा में सोडियम नाइट्रेट का खनन किया जाता था, इसलिए इसका नाम चिली साल्टपीटर पड़ा।
अन्य सोडियम लवण, जिनमें से कई वर्तमान में ज्ञात हैं, का भी उपयोग किया जाता है। सबसे प्रसिद्ध में से एक सोडियम सल्फेट है। यदि इस नमक में पानी हो तो इसे ग्लौबर नमक कहा जाता है। कैस्पियन सागर (तुर्कमेनिस्तान) की कारा-बोगाज़-गोल खाड़ी के साथ-साथ कुछ नमक झीलों में पानी के वाष्पीकरण के दौरान इसकी भारी मात्रा बनती है। वर्तमान में, सोडियम सल्फेट समाधान का उपयोग कांच, कागज और वस्त्रों के उत्पादन में सौर ऊर्जा को संग्रहीत करने वाले उपकरणों में ताप संचयक के रूप में किया जाता है।
टेबल नमक सोडियम एक महत्वपूर्ण तत्व है. सोडियम आयन मुख्य रूप से बाह्य कोशिकीय द्रव में पाए जाते हैं और मांसपेशियों के संकुचन (सोडियम की कमी के कारण ऐंठन होती है) के तंत्र में, पानी-नमक बनाए रखने में (सोडियम आयन शरीर में पानी बनाए रखते हैं) और एसिड-बेस संतुलन (रक्त को स्थिर बनाए रखने) में शामिल होते हैं। पीएच मान)। पेट में सोडियम क्लोराइड से हाइड्रोक्लोरिक एसिड उत्पन्न होता है, जिसके बिना भोजन पचाना असंभव है। एक औसत व्यक्ति के शरीर में सोडियम की मात्रा लगभग 100 ग्राम होती है। सोडियम मुख्य रूप से टेबल नमक के रूप में शरीर में प्रवेश करता है, इसकी दैनिक खुराक 3-6 ग्राम होती है। 30 ग्राम से अधिक की एक खुराक जीवन के लिए खतरा है।
पोटैशियम
अरबी में, अल-क़िली का अर्थ राख, साथ ही कैलक्लाइंड कुछ भी होता है। उन्होंने पौधे की राख से प्राप्त उत्पाद को पोटेशियम कार्बोनेट भी कहना शुरू कर दिया। सूरजमुखी की राख में 30% से अधिक पोटैशियम होता है। अरबी लेख के बिना, रूसी में यह शब्द "पोटेशियम" में बदल गया। रूसी और लैटिन (कलियम) के अलावा, यह शब्द कई यूरोपीय भाषाओं में संरक्षित किया गया है: जर्मन, डच, डेनिश, नॉर्वेजियन, स्वीडिश (लैटिन अंत -um के साथ), ग्रीक (κάλιο), साथ ही साथ कई भाषाओं में स्लाव भाषाएँ: सर्बियाई (कलियम), मैसेडोनियन (कलियम), स्लोवेनियाई (कलिज)।
पोटेशियम पृथ्वी की पपड़ी में सबसे आम तत्वों में से एक है। इसके मुख्य खनिज सिल्विन (पोटेशियम क्लोराइड), सिल्विनाइट (मिश्रित पोटेशियम और सोडियम क्लोराइड) और कार्नेलाइट (मिश्रित पोटेशियम और मैग्नीशियम क्लोराइड) हैं। सिल्विन, साथ ही पोटेशियम नाइट्रेट (पोटेशियम नाइट्रेट, जिसे भारतीय नाइट्रेट भी कहा जाता है) का उपयोग भारी मात्रा में पोटाश उर्वरक के रूप में किया जाता है। नाइट्रोजन और फास्फोरस के साथ, पोटेशियम पौधों के पोषण के लिए तीन सबसे महत्वपूर्ण तत्वों में से एक है।
सिल्विन मुख्य पोटेशियम खनिजों में से एक है (सिल्विनाइट और कार्नेलाइट के साथ)। तत्व का अंग्रेजी नाम (पोटेशियम), पोटेशियम कार्बोनेट (पोटाश) के रूसी नाम की तरह, जर्मनिक समूह की भाषाओं से उधार लिया गया है; अंग्रेजी, जर्मन और डच में राख राख है, पॉट पॉट है, यानी पोटाश "बर्तन से राख" है। पहले, पोटेशियम कार्बोनेट को राख से अर्क को वत्स में वाष्पित करके प्राप्त किया जाता था; इसका उपयोग साबुन बनाने के लिए किया जाता था। सोडियम साबुन के विपरीत, पोटेशियम साबुन तरल होता है। राख के अरबी नाम से कई यूरोपीय भाषाओं में क्षार का नाम आता है: अंग्रेजी। और गोल. क्षार, जर्मन क्षार, फ़्रेंच और इटालियन क्षार, आदि वही जड़ "एल्कलॉइड" शब्द में मौजूद है, यानी "क्षार की तरह")।
पोटेशियम जी डेवी द्वारा खोजा जाने वाला पहला तत्व था (वह लिथियम, बेरियम, कैल्शियम, स्ट्रोंटियम, मैग्नीशियम और बोरॉन प्राप्त करने वाले भी पहले व्यक्ति थे)। डेवी ने पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के एक गीले टुकड़े को इलेक्ट्रोलिसिस के अधीन रखा। उसी समय, इसकी सतह पर, डेवी के अनुसार, "मजबूत धात्विक चमक वाली छोटी गेंदें दिखाई दीं, जो बाहरी रूप से पारे से अप्रभेद्य थीं। उनमें से कुछ, अपने गठन के तुरंत बाद, एक विस्फोट और चमकदार लौ की उपस्थिति के साथ जल गए, जबकि अन्य नहीं जले, बल्कि केवल मंद हो गए, और उनकी सतह एक सफेद फिल्म से ढकी हुई थी। पोटैशियम एक अत्यंत सक्रिय धातु है। इसका एक छोटा सा टुकड़ा पानी में डालने पर फट जाता है।
पोटेशियम एक महत्वपूर्ण जैव तत्व है; मानव शरीर में 160 से 250 ग्राम पोटेशियम होता है, जो सोडियम से अधिक है। पोटेशियम आयन तंत्रिका आवेगों के पारित होने में शामिल होते हैं। फलों और सब्जियों में भरपूर मात्रा में पोटैशियम होता है।
साबुन बनाने के लिए पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड का उपयोग किया जाता है। यह क्षारीय बैटरियों - आयरन-निकल, निकल-मेटल हाइड्राइड में इलेक्ट्रोलाइट के रूप में कार्य करता है। पहले, काले बारूद के उत्पादन के लिए पोटेशियम नाइट्रेट (पोटेशियम नाइट्रेट) का उपयोग भारी मात्रा में किया जाता था; अब इसका उपयोग उर्वरक के रूप में किया जाता है।
प्राकृतिक पोटेशियम में 1.26 अरब वर्षों के आधे जीवन के साथ लंबे समय तक जीवित रहने वाले रेडियोन्यूक्लाइड 40K का 0.0117% होता है। यह इस तथ्य की व्याख्या करता है कि पोटेशियम -40 सितारों में परमाणु प्रतिक्रियाओं में इसके संश्लेषण के क्षण से हमारे समय तक "जीवित" रहा है। हालाँकि, 4.5 अरब साल पहले पृथ्वी के गठन के बाद से, इसके क्षय के कारण ग्रह पर 40K की सामग्री 12.5 गुना कम हो गई है! 70 किलोग्राम वजन वाले मानव शरीर में लगभग 20 मिलीग्राम 40K या 3 1020 परमाणु होते हैं, जिनमें से 5000 से अधिक परमाणु हर सेकंड नष्ट हो जाते हैं! यह संभव है कि ऐसा "आंतरिक" विकिरण (कार्बन-14 के क्षय से तीव्र) जीवित प्रकृति के विकास के दौरान उत्परिवर्तन के कारणों में से एक था। पोटेशियम धातु का विश्व उत्पादन छोटा है: प्रति वर्ष लगभग 200 टन।
रुबिडियम और सीज़ियम
रुबिडियम और सीज़ियम वर्णक्रमीय विश्लेषण का उपयोग करके खोजे गए पहले रासायनिक तत्व हैं। यह विधि जर्मन वैज्ञानिकों और मित्रों - भौतिक विज्ञानी गुस्ताव रॉबर्ट किरचॉफ (1824-1887) और रसायनज्ञ रॉबर्ट विल्हेम बुन्सन (1811-1899) द्वारा विकसित की गई थी, जो हीडलबर्ग विश्वविद्यालय में काम करते थे। इस अत्यंत संवेदनशील पद्धति का उपयोग करते हुए, उन्होंने कुछ नया खोजने की आशा में उन सभी पदार्थों का विश्लेषण किया जो उनके सामने आए। और 1860 के दशक की शुरुआत में। दो नये तत्वों की खोज की। ऐसा तब हुआ जब हीडलबर्ग से 30 किमी दूर बैड दुर्खीम रिसॉर्ट के खनिज झरनों से पानी के वाष्पीकरण से प्राप्त सूखे अवशेषों का विश्लेषण किया गया। इस पदार्थ के स्पेक्ट्रम में, पहले से ही ज्ञात सोडियम, पोटेशियम और लिथियम की रेखाओं के अलावा, किरचॉफ और बन्सेन ने दो कमजोर नीली रेखाएँ देखीं। उन्हें एहसास हुआ कि ये रेखाएँ एक अज्ञात रासायनिक तत्व की थीं जो पानी में बहुत कम मात्रा में मौजूद था। वर्णक्रमीय रेखाओं के प्रकाश के अनुसार एक नया तत्व
अपने शोध को जारी रखते हुए, किरचॉफ और बन्सेन ने सैक्सोनी से उन्हें भेजे गए एल्युमिनोसिलिकेट खनिज लेपिडो (लिथियम अभ्रक) में एक और तत्व की खोज की, जिसके स्पेक्ट्रम में गहरे लाल रंग की रेखाएँ उभरी हुई थीं। इसे लैट से रूबिडियम कहा जाता था। रूबिडस - लाल। वही तत्व मिनरल वाटर में खोजा गया था, जहां से रसायनज्ञ बन्सेन इसे अलग करने में कामयाब रहे। यह उल्लेख करने योग्य है कि कई ग्राम रूबिडियम नमक प्राप्त करने के लिए, 44 टन खनिज पानी और 180 किलोग्राम से अधिक लेपिडोलाइट को संसाधित करना पड़ा।
सीज़ियम क्रिस्टल को एक सीलबंद शीशी में संग्रहित किया जा सकता है। और जैसे 19वीं सदी के अंत में, रेडियम नमक के पृथक्करण पर किसी कम टाइटैनिक कार्य में, रेडियोधर्मिता ने मैरी क्यूरी के लिए "कम्पास" के रूप में कार्य किया, उसी तरह किरचॉफ और बन्सेन के लिए एक स्पेक्ट्रोस्कोप एक समान "कम्पास" था।
रुबिडियम और सीज़ियम विशिष्ट क्षार धातुएँ हैं। इसकी पुष्टि तब हुई जब रसायनशास्त्री बन्सेन ने रुबिडियम नमक को कम करके इस तत्व को धातु के रूप में प्राप्त किया। अधिक सक्रिय सीज़ियम शुद्ध रूप में केवल 1881 में स्वीडिश रसायनज्ञ कार्ल थियोडोर सेटरबर्ग (1853-1941) द्वारा पिघले हुए सीज़ियम साइनाइड के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया गया था। सीज़ियम सबसे अधिक गलने योग्य धातुओं में से एक है। अपने शुद्ध रूप में इसका रंग सुनहरा होता है। लेकिन शुद्ध सीज़ियम प्राप्त करना आसान नहीं है: हवा में यह स्वतः ही तुरंत प्रज्वलित हो जाता है। शुद्ध रुबिडियम केवल 39.3 डिग्री सेल्सियस पर पिघलता है, सीज़ियम - 10 डिग्री कम तापमान पर, और बहुत गर्म गर्मी के दिन, ampoules में इन धातुओं के नमूने तरल हो जाते हैं।
रुबिडियम धातु का विश्व उत्पादन छोटा है - प्रति वर्ष लगभग 3 टन। रुबिडियम-87 का उपयोग चिकित्सा में किया जाता है: इसके परमाणु रक्त कोशिकाओं द्वारा अवशोषित होते हैं, और उनके तेज़ इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन से, विशेष उपकरणों का उपयोग करके, कोई रक्त वाहिकाओं में "अड़चनें" देख सकता है। रुबिडियम का उपयोग सौर सेल तत्वों में किया जाता है।
गुस्ताव किरचॉफ (बाएं) और रॉबर्ट बुन्सन ने स्पेक्ट्रोस्कोप का उपयोग करके रुबिडियम की खोज की। उन्होंने लेपिडोलाइट के स्पेक्ट्रम में गहरे लाल रंग की रेखाओं की खोज की और नए तत्व को नाम दिया - रुबिडियम। एक मध्यम आयु वर्ग के व्यक्ति के शरीर में लगभग 0.7 ग्राम रुबिडियम और केवल 0.04 मिलीग्राम सीज़ियम होता है।
सीज़ियम परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों का उपयोग अत्यंत सटीक "परमाणु घड़ियों" में किया जाता है। पूरी दुनिया में अब 70 से अधिक ऐसी सटीक घड़ियाँ हैं - समय मानक: त्रुटि 100 मिलियन वर्षों में एक सेकंड से भी कम है। सीज़ियम घड़ियों द्वारा परिभाषित समय की इकाई दूसरी है।
इलेक्ट्रिक जेट इंजन का उपयोग करके रॉकेट को गति देने के लिए सीज़ियम आयनों का उपयोग करने का प्रस्ताव किया गया था। इसमें, आयनों को एक मजबूत इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में त्वरित किया जाता है और एक नोजल के माध्यम से बाहर निकाला जाता है।
कम थ्रस्ट वाले इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजन लंबे समय तक चलने और लंबी दूरी तक उड़ान भरने में सक्षम हैं।
फ्रांस
इस तत्व की खोज (इसकी रेडियोधर्मिता के आधार पर) 1939 में पेरिस में रेडियम इंस्टीट्यूट की एक कर्मचारी, मार्गारीटा पेरे (1909-1975) द्वारा की गई थी, और उन्होंने 1946 में अपनी मातृभूमि के सम्मान में इसका नाम रखा।
तत्वों की आवर्त सारणी में फ्रांसियम सीज़ियम का पड़ोसी है। डी.आई. मेंडेलीव ने उस तत्व का नाम रखा, जो उस समय तक खोजा नहीं गया था, एकेसेशियम। यह अंतिम और सबसे भारी क्षार धातु अपने समूह में अन्य सभी से आश्चर्यजनक रूप से भिन्न है। पहली बात तो यह कि फ्रांस का सबसे छोटा टुकड़ा भी आज तक किसी ने नहीं देखा या देखेगा। दूसरे, फ्रांसियम में घनत्व, गलनांक और क्वथनांक जैसे भौतिक गुण नहीं होते हैं। इसलिए "सबसे भारी धातु" शब्द केवल उसके परमाणुओं पर ही लागू हो सकता है, साधारण पदार्थ पर नहीं। और ऐसा इसलिए है क्योंकि फ्रैन्शियम एक कृत्रिम रूप से उत्पादित, अत्यधिक रेडियोधर्मी तत्व है; इसके सबसे लंबे समय तक रहने वाले आइसोटोप, 223 Fr का आधा जीवन केवल 22 मिनट का है। और किसी पदार्थ के भौतिक गुणों का अध्ययन करने के लिए, आपको इसे कम से कम सबसे छोटे टुकड़े के रूप में रखना होगा। लेकिन फ्रांस के लिए ये नामुमकिन है.
मारगुएराइट पेरे फ्रेंच एकेडमी ऑफ साइंसेज के लिए (1962 में) चुनी गई पहली महिला हैं। फ्रांसियम कृत्रिम रूप से प्राप्त किया जाता है। और जैसे ही यह संश्लेषित होता है, इसके परमाणु जल्दी से विघटित हो जाते हैं। इसके अलावा, जितने अधिक परमाणु जमा होते हैं, उनमें से प्रति इकाई समय में उतना ही अधिक क्षय होता है। इसका मतलब यह है कि फ्रांसियम परमाणुओं की संख्या को स्थिर बनाए रखने के लिए, उन्हें उनके क्षय की दर से कम दर पर संश्लेषित करने की आवश्यकता है। जब प्रोटॉन की एक शक्तिशाली किरण के साथ यूरेनियम को विकिरणित करके फ्रांसियम को डुबना में संश्लेषित किया गया था, तो हर सेकंड इस तत्व के लगभग दस लाख परमाणु प्राप्त होते थे। संश्लेषण की इस दर पर, नमूने के क्षय की दर उसके बनने की दर के बराबर हो जाती है जब उसके परमाणुओं की संख्या दो अरब होती है। यह पदार्थ की बिल्कुल नगण्य मात्रा है, यह सूक्ष्मदर्शी से भी दिखाई नहीं देती।
इसके अलावा, इन परमाणुओं को धातु के टुकड़े में एकत्र नहीं किया जाता है, बल्कि यूरेनियम लक्ष्य की सतह पर वितरित किया जाता है। इसलिए यह आश्चर्य की बात नहीं है कि पूरे विश्व में किसी भी समय रेडियोधर्मी चट्टानों में अलग-अलग दो से तीन दस ग्राम से अधिक फ्रांसियम बिखरा हुआ नहीं होगा।
क्षार धातुओं में डी.आई. की आवर्त सारणी के समूह IA की धातुएँ शामिल हैं। मेंडेलीव - लिथियम (Li), सोडियम (Na), पोटेशियम (K), रूबिडियम (Rb), सीज़ियम (Cs) और फ्रैन्शियम (Fr)। क्षार धातुओं के बाहरी ऊर्जा स्तर में एक वैलेंस इलेक्ट्रॉन होता है। क्षार धातुओं के बाह्य ऊर्जा स्तर का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास ns 1 है। अपने यौगिकों में वे +1 की एकल ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करते हैं। ओवीआर में वे कम करने वाले एजेंट हैं, यानी। एक इलेक्ट्रॉन छोड़ो.
क्षार धातुओं के भौतिक गुण
सभी क्षार धातुएं हल्की होती हैं (कम घनत्व वाली होती हैं), बहुत नरम होती हैं (ली के अपवाद के साथ, उन्हें आसानी से चाकू से काटा जाता है और पन्नी में लपेटा जा सकता है), कम उबलते और पिघलने बिंदु होते हैं (आवेश में वृद्धि के साथ) क्षार धातु परमाणु के नाभिक का गलनांक कम हो जाता है)।
मुक्त अवस्था में, Li, Na, K और Rb चांदी-सफेद धातु हैं, Cs एक सुनहरी-पीली धातु है।
क्षार धातुओं को मिट्टी के तेल या पेट्रोलियम जेली की एक परत के नीचे सीलबंद शीशियों में संग्रहीत किया जाता है, क्योंकि वे अत्यधिक रासायनिक रूप से प्रतिक्रियाशील होते हैं।
क्षार धातुओं में उच्च तापीय और विद्युत चालकता होती है, जो धातु बंधन और शरीर-केंद्रित क्रिस्टल जाली की उपस्थिति के कारण होती है
क्षार धातुओं की तैयारी
सभी क्षार धातुओं को उनके लवणों के पिघलने के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, लेकिन व्यवहार में केवल Li और Na को इस तरह से प्राप्त किया जाता है, जो K, Rb, Cs की उच्च रासायनिक गतिविधि से जुड़ा होता है:
2LiCl = 2Li + Cl 2
2NaCl = 2Na +Cl2
किसी भी क्षार धातु को कम करने वाले एजेंटों के रूप में Ca, Mg या Si का उपयोग करके संबंधित हैलाइड (क्लोराइड या ब्रोमाइड) को कम करके प्राप्त किया जा सकता है। अभिक्रियाएँ हीटिंग (600 - 900C) और वैक्यूम के तहत की जाती हैं। इस प्रकार क्षार धातु प्राप्त करने का सामान्य समीकरण है:
2MeCl + Ca = 2Me + CaCl 2,
जहां मैं एक धातु हूं.
इसके ऑक्साइड से लिथियम उत्पादन की एक ज्ञात विधि है। प्रतिक्रिया 300 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करके और वैक्यूम के तहत की जाती है:
2Li 2 O + Si + 2CaO = 4Li + Ca 2 SiO 4
पिघले हुए पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड और तरल सोडियम के बीच प्रतिक्रिया से पोटेशियम का उत्पादन किया जा सकता है। प्रतिक्रिया 440°C तक गर्म करके की जाती है:
KOH + Na = K + NaOH
क्षार धातुओं के रासायनिक गुण
सभी क्षार धातुएँ सक्रिय रूप से पानी के साथ क्रिया करके हाइड्रॉक्साइड बनाती हैं। क्षार धातुओं की उच्च रासायनिक गतिविधि के कारण, पानी के साथ प्रतिक्रिया की प्रतिक्रिया विस्फोट के साथ हो सकती है। लिथियम पानी के साथ सबसे अधिक शांति से प्रतिक्रिया करता है। सामान्य प्रतिक्रिया समीकरण है:
2Me + H2O = 2MeOH + H2
जहां मैं एक धातु हूं.
क्षार धातुएँ वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ परस्पर क्रिया करके कई अलग-अलग यौगिक बनाती हैं - ऑक्साइड (Li), पेरोक्साइड (Na), सुपरऑक्साइड (K, Rb, Cs):
4Li + O 2 = 2Li 2 O
2Na + O 2 = Na 2 O 2
गर्म होने पर सभी क्षार धातुएँ अधातुओं (हैलोजन, नाइट्रोजन, सल्फर, फॉस्फोरस, हाइड्रोजन, आदि) के साथ प्रतिक्रिया करती हैं। उदाहरण के लिए:
2Na + सीएल 2 = 2NaCl
6Li + N 2 = 2Li 3 N
2Li +2C = Li 2 C 2
2Na + H 2 = 2NaH
क्षार धातुएं जटिल पदार्थों (एसिड समाधान, अमोनिया, लवण) के साथ बातचीत करने में सक्षम हैं। इस प्रकार, जब क्षार धातुएं अमोनिया के साथ परस्पर क्रिया करती हैं, तो एमाइड बनते हैं:
2Li + 2NH 3 = 2LiNH 2 + H 2
क्षार धातुओं की लवणों के साथ परस्पर क्रिया निम्नलिखित सिद्धांत के अनुसार होती है - वे कम सक्रिय धातुओं (धातुओं की गतिविधि श्रृंखला देखें) को उनके लवणों से विस्थापित करते हैं:
3Na + AlCl 3 = 3NaCl + Al
अम्लों के साथ क्षार धातुओं की परस्पर क्रिया अस्पष्ट होती है, क्योंकि जब ऐसी प्रतिक्रियाएँ होती हैं, तो धातु प्रारंभ में अम्ल घोल के पानी के साथ प्रतिक्रिया करेगी, और इस अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप बनने वाला क्षार अम्ल के साथ प्रतिक्रिया करेगा।
क्षार धातुएँ कार्बनिक पदार्थों, जैसे अल्कोहल, फिनोल, कार्बोक्जिलिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करती हैं:
2Na + 2C 2 H 5 OH = 2C 2 H 5 ONa + H 2
2के + 2सी 6 एच 5 ओएच = 2सी 6 एच 5 ओके + एच 2
2Na + 2CH 3 COOH = 2CH 3 COONa + H 2
गुणात्मक प्रतिक्रियाएँ
क्षार धातुओं के लिए एक गुणात्मक प्रतिक्रिया लौ को उनके धनायनों द्वारा रंगना है: Li + लौ को लाल, Na + पीला, और K +, Rb +, Cs + बैंगनी रंग देता है।
समस्या समाधान के उदाहरण
उदाहरण 1
| व्यायाम | रासायनिक परिवर्तन करें Na→Na 2 O→NaOH→Na 2 SO 4 |
| समाधान | 4Na + O 2 →2Na 2 O रसायन. तत्व (क्षारीय तत्व) जो ch बनाते हैं। उपसमूह 1 समूह आवधिक। तत्वों की प्रणाली, साथ ही संबंधित सरल पदार्थ, धातुएँ। एल्युमीनियम धातुओं में लिथियम ली (नंबर 3), सोडियम Na (11), पोटेशियम K (19), रुबिडियम Rb (37), CE... शामिल हैं। भौतिक विश्वकोश क्षारीय धातु- क्षार धातुएँ, मोनोवैलेंट धातुएँ जो आवर्त सारणी के पहले समूह को बनाती हैं: लिथियम, सोडियम, रुबिडियम, सीज़ियम और फ़्रांस। ये नरम चांदी-सफेद धातुएं हैं जो हवा में तेजी से ऑक्सीकरण करती हैं और पानी के साथ हिंसक प्रतिक्रिया देती हैं, जब... ... वैज्ञानिक और तकनीकी विश्वकोश शब्दकोश क्षारीय धातु- क्षार धातुएँ: लिथियम ली, सोडियम Na, पोटेशियम K, रुबिडियम Rb, सीज़ियम Cs, फ्रैन्शियम Fr। नरम धातुएं, काटने में आसान (ली को छोड़कर), आरबी, सीएस और एफआर सामान्य परिस्थितियों में लगभग पेस्ट जैसी होती हैं; Li सभी धातुओं में सबसे हल्की है, Na और K पानी से हल्के हैं। रासायनिक रूप से बहुत... सचित्र विश्वकोश शब्दकोश क्षारीय धातु- रासायनिक तत्व Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. क्षार, क्षार धातु हाइड्रॉक्साइड से नाम... बड़ा विश्वकोश शब्दकोश क्षारीय धातु- आवर्त सारणी के समूह I के तत्व: लिथियम (Li), सोडियम (Na), पोटेशियम (K), रुबिडियम (Rb), सीज़ियम (Cs), फ़्रांशियम (Fr); बहुत नरम, लचीला, पिघलने योग्य और हल्का, आमतौर पर चांदी-सफेद रंग; रासायनिक रूप से बहुत सक्रिय; के साथ हिंसक प्रतिक्रिया करें... श्रम सुरक्षा का रूसी विश्वकोश क्षारीय धातु- समूह, सहित। ली, ना, के, आरबी, सीएस, फादर। विषय: सामान्य EN क्षार धातुओं में धातुकर्म... तकनीकी अनुवादक मार्गदर्शिका क्षारीय धातु- उपसमूह IA. क्षार धातुएँ लिथियम, सोडियम, पोटेशियम, रुबिडियम, सीज़ियम, फ़्रांस क्षार धातुओं की इलेक्ट्रॉनिक संरचना बाहरी इलेक्ट्रॉन आवरण में एक इलेक्ट्रॉन की उपस्थिति की विशेषता है, जो अपेक्षाकृत कमजोर रूप से नाभिक से बंधी होती है। प्रत्येक से... ... कोलियर का विश्वकोश क्षारीय धातु- क्षार धातुएँ क्षार धातुएँ। आवर्त सारणी के पहले समूह की धातुएँ, अर्थात्: लिथियम, सोडियम, पोटेशियम, रूबिडियम, सीज़ियम और फ्रांसियम। वे सख्ती से क्षारीय हाइड्रॉक्साइड बनाते हैं, इसलिए उनका नाम है। (स्रोत: "धातु और मिश्र धातु। निर्देशिका।" के अंतर्गत... ... धातुकर्म शब्दों का शब्दकोश क्षारीय धातु धातुकर्म का विश्वकोश शब्दकोश क्षारीय धातु- रासायनिक तत्व Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. उनका यह नाम इसलिए रखा गया है क्योंकि उनके हाइड्रॉक्साइड सबसे मजबूत क्षार हैं। रासायनिक दृष्टि से क्षार धातुएँ सबसे सक्रिय धातुएँ हैं। इनकी सक्रियता Li से F तक बढ़ जाती है... धातुकर्म शब्दकोश पुस्तकें
क्षार धातुएँ क्या हैं? ये पहले समूह के तत्व हैं, डी.आई. मेंडेलीव के तत्वों की आवधिक प्रणाली का मुख्य उपसमूह। इनमें निम्नलिखित धातुएँ शामिल हैं: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr। उनके पास इस समूह में निहित कई गुण हैं। peculiaritiesइन धातुओं में कम घनत्व होता है (लिथियम, सोडियम, पोटेशियम पानी से हल्के होते हैं) और कम पिघलने बिंदु (लिथियम के लिए अधिकतम 180.6 डिग्री सेल्सियस है)। वे नरम होते हैं, चाकू से काटना आसान होता है, और जल्दी से ऑक्सीकरण हो जाता है, इसलिए उन्हें रासायनिक रूप से कम सक्रिय गैसों या तरल पदार्थ (आमतौर पर केरोसिन) से भरे कंटेनरों में संग्रहित किया जाता है। इस उपसमूह की सभी धातुओं का रंग चांदी जैसा सफेद होता है। डी.आई. मेंडेलीव की तत्वों की आवर्त सारणी में, क्षार धातुएँ हमेशा अक्रिय गैसों का अनुसरण करती हैं। अक्रिय या अक्रिय गैसें किसी भी रासायनिक प्रतिक्रिया में बहुत खराब तरीके से प्रवेश करती हैं; वे रासायनिक रूप से निष्क्रिय गैसें हैं, और यह इस तथ्य से समझाया गया है कि उनके इलेक्ट्रॉन गोले पूरी तरह से भरे हुए हैं। गैसों के विपरीत, क्षार धातुओं में बाहरी ऊर्जा स्तर पर एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होता है। इसलिए, रासायनिक प्रतिक्रियाओं में ये धातुएँ इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में कार्य करती हैं। उनकी ऑक्सीकरण अवस्था हमेशा +1 होती है, वे रासायनिक रूप से बहुत सक्रिय होते हैं - वे एसिड के साथ सक्रिय रूप से प्रतिक्रिया करते हैं (विस्फोट के साथ), पानी के साथ हिंसक प्रतिक्रिया करते हैं, हाइड्रोजन छोड़ते हैं और क्षार MeOH बनाते हैं (यहां Me एक धातु है)। इन धातुओं की सक्रियता Li से Fr तक बढ़ जाती है।
क्षार धातु समूह में लिथियम पहला तत्व है। परमाणु द्रव्यमान - 6.941, इसमें दो प्राकृतिक समस्थानिक 6Li (7.5%) और 7Li (92.5%) शामिल हैं, यह भी ज्ञात है कि दो और समस्थानिक कृत्रिम रूप से प्राप्त किए जा सकते हैं, लेकिन उनकी जीवन प्रत्याशा बहुत कम है। क्षार धातु के बारे में एक दिलचस्प तथ्य यह है कि 7Li की लागत 6Li की लागत से कई गुना अधिक है, हालांकि पूर्व अधिक आम है। इस तत्व की खोज का इतिहास स्वीडिश रसायनज्ञ आई. ए. अर्फवेडसन के नाम से जुड़ा है।
पोटेशियम, सोडियम के साथ, जीवित जीवों की कोशिकाओं के कामकाज में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, उनकी झिल्ली क्षमता को बनाए रखता है। मानव शरीर में लगभग 175 ग्राम यह धातु होती है और इस आपूर्ति को बनाए रखने के लिए इसे प्रतिदिन लगभग 4 ग्राम की पूर्ति की आवश्यकता होती है। यह अक्सर प्रकृति में पाया जाता है, लेकिन केवल यौगिकों के हिस्से के रूप में; पानी में इसकी सामग्री के मामले में यह तीसरे स्थान पर है। यदि मिट्टी में कमी है, तो इस धातु को उर्वरकों के रूप में पेश किया जाता है: पोटेशियम क्लोराइड KCl, पोटेशियम सल्फेट K2SO4 और पौधे की राख। बहुत से लोग ऐसे पदार्थ को पोटेशियम साइनाइड के रूप में जानते हैं; लेकिन बहुत से लोग नहीं जानते कि इसका उपयोग कहां किया जाता है। और इसका उपयोग बेस धातुओं के गैल्वेनिक सिल्वरिंग और गिल्डिंग के लिए किया जाता है, अयस्कों से महंगी धातुओं, अर्थात् चांदी और सोने को निकालने के लिए किया जाता है।
सीज़ियम की खोज 1860 में ब्लैक फॉरेस्ट के उपचारात्मक खनिज झरनों में की गई थी। परमाणु द्रव्यमान - 132.905. इस धातु का उपयोग निम्नलिखित उद्योगों में किया जाता है: स्वचालन और इलेक्ट्रॉनिक्स, रडार और सिनेमा, साथ ही परमाणु रिएक्टर और अंतरिक्ष यान में। यह वर्णक्रमीय विश्लेषण का उपयोग करके खोजा जाने वाला पहला तत्व था।
फ्रांसफ्रांसियम क्षार धातुओं में सबसे अस्थिर और भारी तत्व है, जिसका परमाणु द्रव्यमान 223 और अर्ध-जीवन 22 मिनट है। इन विशेषताओं के कारण उसका चयन करना बहुत कठिन हो गया। यह एक बहुत ही दुर्लभ धातु है, जो वैज्ञानिकों के अनुसार, पृथ्वी की पपड़ी में केवल लगभग 500 ग्राम है, इसलिए फ्रांसियम का अध्ययन कृत्रिम रूप से बनाए गए नमूनों पर किया गया था।
सोडियमसोडियम सबसे आम क्षार धातुओं में से एक है। इस कारण इसका उपयोग विभिन्न प्रकार के उद्योगों में किया जाता है। उदाहरण के लिए, कीमती धातु अयस्कों को सोडियम साइनाइड घोल से उपचारित किया जाता है। परिणामस्वरूप, समन्वय यौगिक प्राप्त होते हैं जिनसे जस्ता की सहायता से शुद्ध सोना या चाँदी पृथक किया जाता है। सोडियम का उपयोग इसके कुछ भौतिक गुणों (पिघलने और क्वथनांक के बीच बड़ा अंतर) के कारण परमाणु पनडुब्बियों में शीतलक के रूप में भी किया जाता है। प्रकृति में, सोडियम अपने शुद्ध रूप में नहीं पाया जाता है - यह बहुत सक्रिय है, इसलिए - केवल अयस्कों में। एक दिलचस्प तथ्य यह है कि वायुमंडल में लगभग 80 किमी की ऊंचाई पर परमाणु सोडियम की एक परत की खोज की गई थी। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि ऐसी ऊंचाई पर ऐसे कोई तत्व नहीं हैं जिनके साथ सोडियम बातचीत कर सके।
रूबिडीयामरुबिडियम अपने तरीके से एक दिलचस्प क्षार धातु है। 85.467 परमाणु द्रव्यमान वाली यह धातु रेडियोधर्मी है। जब रुबिडियम हवा के संपर्क में आता है, तो यह जलता है और गुलाबी-बैंगनी रंग की लौ के साथ जलता है; पानी, एफ, सीएल, बीआर, आई, एस के साथ, एक विस्फोट होता है। रूबिडियम की एक दिलचस्प विशेषता सौर विकिरण के संपर्क में आने पर विद्युत प्रवाह उत्पन्न करने की इसकी क्षमता है। हालाँकि क्षार धातुओं में कई विशेषताएं होती हैं जो उन सभी में समान होती हैं, उनमें से प्रत्येक में ऐसे गुण भी होते हैं जो उसके लिए अद्वितीय होते हैं। कुछ तत्वों का अभी भी बहुत कम अध्ययन किया गया है, और विभिन्न उद्योगों में इस समूह की धातुओं की मांग को देखते हुए, वैज्ञानिक संदर्भ पुस्तकों में रिक्त स्थानों को भरने की आवश्यकता लंबे समय से है।
ये आवर्त सारणी के समूह I के तत्व हैं: लिथियम (Li), सोडियम (Na), पोटेशियम (K), रुबिडियम (Rb), सीज़ियम (Cs), फ्रैन्शियम (Fr); बहुत नरम, लचीला, पिघलने योग्य और हल्का, आमतौर पर चांदी-सफेद रंग; रासायनिक रूप से बहुत सक्रिय; पानी के साथ तीव्र प्रतिक्रिया करके निर्माण करना क्षार(इसके कारण नाम)।
श्रृंखला में कम करने की क्षमता बढ़ जाती है -Li-Na-K-Rb-Cs। सभी क्षार धातु यौगिक आयनिक प्रकृति के होते हैं। लगभग सभी लवण पानी में घुलनशील होते हैं। कम पिघलने का तापमान, कम घनत्व, नरम, चाकू से काट लें उनकी गतिविधि के कारण, क्षार धातुओं को हवा और नमी की पहुंच को अवरुद्ध करने के लिए मिट्टी के तेल की एक परत के नीचे संग्रहित किया जाता है। लिथियम बहुत हल्का होता है और मिट्टी के तेल में सतह पर तैरता है, इसलिए इसे वैसलीन की एक परत के नीचे संग्रहित किया जाता है। क्षार धातुओं के रासायनिक गुण1. क्षार धातुएँ पानी के साथ सक्रिय रूप से क्रिया करती हैं:
2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 2Li + 2H 2 O → 2LiOH + H 2 2. क्षार धातुओं की ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया:4Li + O 2 → 2Li 2 O (लिथियम ऑक्साइड) 2Na + O 2 → Na 2 O 2 (सोडियम पेरोक्साइड) K + O 2 → KO 2 (पोटेशियम सुपरऑक्साइड) हवा में, क्षार धातुएँ तुरंत ऑक्सीकरण करती हैं। इसलिए, उन्हें कार्बनिक विलायकों (मिट्टी का तेल, आदि) की एक परत के नीचे संग्रहित किया जाता है। 3. क्षार धातुओं की अन्य अधातुओं के साथ अभिक्रिया में द्विआधारी यौगिक बनते हैं:2Li + सीएल 2 → 2LiCl (हैलाइड्स) 2Na + S → Na 2 S (सल्फाइड) 2Na + H 2 → 2NaH (हाइड्राइड्स) 6Li + N 2 → 2Li 3 N (नाइट्राइड) 2Li + 2C → Li 2 C 2 (कार्बाइड) 4. क्षार धातुओं की अम्लों के साथ अभिक्रिया(शायद ही कभी किया जाता है, पानी के साथ प्रतिस्पर्धात्मक प्रतिक्रिया होती है): 2Na + 2HCl → 2NaCl + H2 5. अमोनिया के साथ क्षार धातुओं की परस्पर क्रिया(सोडियम एमाइड बनता है): 2Li + 2NH 3 = 2LiNH 2 + H 2 6. अल्कोहल और फिनोल के साथ क्षार धातुओं की परस्पर क्रिया, जो इस मामले में अम्लीय गुण प्रदर्शित करती है:2Na + 2C 2 H 5 OH = 2C 2 H 5 ONa + H 2; 2के + 2सी 6 एच 5 ओएच = 2सी 6 एच 5 ओके + एच 2 ; 7. क्षार धातु धनायनों की गुणात्मक प्रतिक्रिया - लौ को निम्नलिखित रंगों में रंगना:ली+ - कैरमाइन लाल ना+ – पीला K +, Rb + और Cs + - बैंगनी क्षार धातुओं की तैयारीधातु लिथियम, सोडियम और पोटेशियम पानापिघले हुए लवणों (क्लोराइड्स) के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा, और रुबिडियम और सीज़ियम को वैक्यूम में कमी करके जब उनके क्लोराइड को कैल्शियम के साथ गर्म किया जाता है: 2CsCl+Ca=2Cs+CaCl 2 2NaCl+CaC 2 =2Na+CaCl 2 +2C; सक्रिय क्षार धातुओं को उनकी उच्च अस्थिरता के कारण वैक्यूम-थर्मल प्रक्रियाओं में छोड़ा जाता है (उनके वाष्प प्रतिक्रिया क्षेत्र से हटा दिए जाते हैं)।
लिथियम परमाणु का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1s 2 2s 1 है। इसकी दूसरी अवधि में सबसे बड़ी परमाणु त्रिज्या है, जो एक वैलेंस इलेक्ट्रॉन को हटाने और एक अक्रिय गैस (हीलियम) के स्थिर विन्यास के साथ ली + आयन की उपस्थिति की सुविधा प्रदान करती है। नतीजतन, इसके यौगिक एक इलेक्ट्रॉन को लिथियम से दूसरे परमाणु में स्थानांतरित करके और थोड़ी मात्रा में सहसंयोजकता के साथ एक आयनिक बंधन बनाकर बनते हैं। लिथियम एक विशिष्ट धातु तत्व है। पदार्थ के रूप में यह एक क्षार धातु है। यह अपने छोटे आकार और उनकी तुलना में सबसे कम गतिविधि के कारण समूह I के अन्य सदस्यों से भिन्न है। इस संबंध में, यह ली से तिरछे स्थित समूह II तत्व मैग्नीशियम जैसा दिखता है। समाधानों में, Li+ आयन अत्यधिक घुलनशील होता है; यह कई दर्जन पानी के अणुओं से घिरा हुआ है। विलायक ऊर्जा के संदर्भ में - विलायक अणुओं का योग, लिथियम क्षार धातु धनायनों की तुलना में एक प्रोटॉन के अधिक निकट है। ली+आयन का छोटा आकार, नाभिक का उच्च आवेश और केवल दो इलेक्ट्रॉन इस कण के चारों ओर सकारात्मक आवेश के एक महत्वपूर्ण क्षेत्र की उपस्थिति के लिए स्थितियाँ बनाते हैं, इसलिए, समाधानों में, ध्रुवीय सॉल्वैंट्स के अणुओं की एक महत्वपूर्ण संख्या होती है। इसकी ओर आकर्षित होने और इसकी समन्वय संख्या अधिक होने पर, धातु महत्वपूर्ण संख्या में ऑर्गेनोलिथियम यौगिक बनाने में सक्षम है। सोडियम तीसरी अवधि शुरू करता है, इसलिए बाहरी स्तर पर इसका केवल 1e होता है - , 3s कक्षक पर कब्ज़ा। Na परमाणु की त्रिज्या तीसरे आवर्त में सबसे बड़ी होती है। ये दो विशेषताएं तत्व के चरित्र को निर्धारित करती हैं। इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 है . सोडियम की एकमात्र ऑक्सीकरण अवस्था +1 है। इसकी इलेक्ट्रोनगेटिविटी बहुत कम है, इसलिए, यौगिकों में, सोडियम केवल सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन के रूप में मौजूद होता है और रासायनिक बंधन को आयनिक चरित्र देता है। Na+ आयन आकार में Li+ से बहुत बड़ा है, और इसकी घुलनशीलता इतनी अधिक नहीं है। हालाँकि, यह समाधान में मुक्त रूप में मौजूद नहीं है। K+ और Na+ आयनों का शारीरिक महत्व पृथ्वी की पपड़ी बनाने वाले घटकों की सतह पर उनकी अलग-अलग सोखने की क्षमता से जुड़ा है। सोडियम यौगिक केवल सोखने के प्रति थोड़ा संवेदनशील होते हैं, जबकि पोटेशियम यौगिक मिट्टी और अन्य पदार्थों द्वारा मजबूती से पकड़े रहते हैं। कोशिका झिल्ली, कोशिका और पर्यावरण के बीच इंटरफ़ेस होने के कारण, K + आयनों के लिए पारगम्य होती है, जिसके परिणामस्वरूप K + की इंट्रासेल्युलर सांद्रता Na + आयनों की तुलना में काफी अधिक होती है। इसी समय, रक्त प्लाज्मा में Na+ की सांद्रता उसमें पोटेशियम की मात्रा से अधिक हो जाती है। कोशिका झिल्ली क्षमता का उद्भव इसी परिस्थिति से जुड़ा है। K+ और Na+ आयन शरीर के तरल चरण के मुख्य घटकों में से एक हैं। Ca 2+ आयनों के साथ उनका संबंध सख्ती से परिभाषित है, और इसके उल्लंघन से विकृति उत्पन्न होती है। शरीर में Na+ आयनों के प्रवेश से कोई उल्लेखनीय हानिकारक प्रभाव नहीं पड़ता है। K+ आयनों की मात्रा में वृद्धि हानिकारक है, लेकिन सामान्य परिस्थितियों में इसकी सांद्रता में वृद्धि कभी भी खतरनाक मूल्यों तक नहीं पहुँचती है। आरबी +, सीएस +, ली + आयनों के प्रभाव का अभी तक पर्याप्त अध्ययन नहीं किया गया है। क्षार धातु यौगिकों के उपयोग से जुड़ी विभिन्न चोटों में से, सबसे आम हाइड्रॉक्साइड समाधान के साथ जलना है। क्षार का प्रभाव उनमें त्वचा प्रोटीन के विघटन और क्षारीय एल्ब्यूमिनेट्स के निर्माण से जुड़ा होता है। उनके हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप क्षार फिर से निकलता है और शरीर की गहरी परतों पर कार्य करता है, जिससे अल्सर की उपस्थिति होती है। क्षार के प्रभाव में नाखून सुस्त और भंगुर हो जाते हैं। आंखों को नुकसान, यहां तक कि बहुत पतले क्षार समाधान के साथ, न केवल सतही विनाश के साथ होता है, बल्कि आंख के गहरे हिस्सों (आईरिस) को भी नुकसान होता है और अंधापन होता है। क्षार धातु एमाइड्स के हाइड्रोलिसिस के दौरान, क्षार और अमोनिया एक साथ बनते हैं, जिससे फाइब्रिनस ट्रेकोब्रोंकाइटिस और निमोनिया होता है। 1807 में गीले पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से जी. डेवी द्वारा सोडियम के साथ-साथ पोटेशियम प्राप्त किया गया था। इस यौगिक के नाम से ही तत्व को इसका नाम मिला - "कास्टिक पोटेशियम"। पोटेशियम के गुण सोडियम के गुणों से स्पष्ट रूप से भिन्न होते हैं, जो उनके परमाणुओं और आयनों की त्रिज्या में अंतर के कारण होता है। पोटेशियम यौगिकों में बंधन अधिक आयनिक होता है, और K + आयन के रूप में इसके बड़े आकार के कारण सोडियम की तुलना में इसका ध्रुवीकरण प्रभाव कम होता है। प्राकृतिक मिश्रण में तीन समस्थानिक 39 K, 40 K, 41 K होते हैं। उनमें से एक 40 K है। ‑ रेडियोधर्मी है और खनिजों और मिट्टी की रेडियोधर्मिता का एक निश्चित अनुपात इस आइसोटोप की उपस्थिति से जुड़ा हुआ है। इसका आधा जीवन लंबा है - 1.32 अरब वर्ष। किसी नमूने में पोटेशियम की उपस्थिति निर्धारित करना काफी आसान है: धातु और उसके यौगिकों के वाष्प लौ को बैंगनी-लाल रंग देते हैं। तत्व का स्पेक्ट्रम काफी सरल है और 4s कक्षक में 1e की उपस्थिति सिद्ध करता है। इसका अध्ययन स्पेक्ट्रा की संरचना में सामान्य पैटर्न खोजने के आधार के रूप में कार्य करता है। 1861 में, वर्णक्रमीय विश्लेषण द्वारा खनिज झरनों के नमक का अध्ययन करते समय, रॉबर्ट बुन्सन ने एक नए तत्व की खोज की। इसकी उपस्थिति स्पेक्ट्रम में गहरी लाल रेखाओं से सिद्ध होती है, जो अन्य तत्वों द्वारा निर्मित नहीं होती हैं। इन रेखाओं के रंग के आधार पर तत्व का नाम रूबिडियम (रूबिडस - गहरा लाल) रखा गया। 1863 में, आर. बन्सेन ने रूबिडियम टार्ट्रेट (टार्ट्रेट) को कालिख के साथ कम करके इस धातु को इसके शुद्ध रूप में प्राप्त किया। तत्व की एक विशेषता उसके परमाणुओं की आसान उत्तेजना है। इसका इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन दृश्य स्पेक्ट्रम की लाल किरणों के प्रभाव में प्रकट होता है। यह परमाणु 4d और 5s कक्षकों की ऊर्जा में मामूली अंतर के कारण है। स्थिर समस्थानिक वाले सभी क्षार तत्वों में से, रूबिडियम (सीज़ियम की तरह) में सबसे बड़ी परमाणु त्रिज्या और एक छोटी आयनीकरण क्षमता होती है। ऐसे पैरामीटर तत्व की प्रकृति निर्धारित करते हैं: उच्च इलेक्ट्रोपोसिटिविटी, अत्यधिक रासायनिक गतिविधि, कम पिघलने बिंदु (39 0 सी) और बाहरी प्रभावों के लिए कम प्रतिरोध। रुबिडियम की तरह सीज़ियम की खोज, वर्णक्रमीय विश्लेषण से जुड़ी है। 1860 में, आर. बन्सन ने स्पेक्ट्रम में दो चमकीली नीली रेखाओं की खोज की जो उस समय ज्ञात किसी भी तत्व से संबंधित नहीं थीं। यहीं से "कैसियस" नाम आया, जिसका अर्थ है आसमानी नीला। यह क्षार धातु उपसमूह का अंतिम तत्व है जो अभी भी मापने योग्य मात्रा में पाया जाता है। सबसे बड़ी परमाणु त्रिज्या और सबसे छोटी पहली आयनीकरण क्षमता इस तत्व के चरित्र और व्यवहार को निर्धारित करती है। इसमें स्पष्ट इलेक्ट्रोपोसिटिविटी और स्पष्ट धात्विक गुण हैं। बाहरी 6s इलेक्ट्रॉन दान करने की इच्छा इस तथ्य की ओर ले जाती है कि इसकी सभी प्रतिक्रियाएँ अत्यंत हिंसक रूप से आगे बढ़ती हैं। परमाणु 5d और 6s कक्षकों की ऊर्जा में छोटा अंतर परमाणुओं की थोड़ी उत्तेजना का कारण बनता है। सीज़ियम से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन अदृश्य अवरक्त किरणों (गर्मी) के प्रभाव में देखा जाता है। परमाणु संरचना की यह विशेषता धारा की अच्छी विद्युत चालकता निर्धारित करती है। यह सब सीज़ियम को इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में अपरिहार्य बनाता है। हाल ही में, भविष्य के ईंधन के रूप में और थर्मोन्यूक्लियर संलयन की समस्या के समाधान के संबंध में सीज़ियम प्लाज्मा पर अधिक ध्यान दिया गया है। हवा में, लिथियम न केवल ऑक्सीजन के साथ, बल्कि नाइट्रोजन के साथ भी सक्रिय रूप से प्रतिक्रिया करता है और Li 3 N (75% तक) और Li 2 O से युक्त एक फिल्म से ढक जाता है। शेष क्षार धातुएं पेरोक्साइड (Na 2 O 2) बनाती हैं और सुपरऑक्साइड (K 2 O 4 या KO 2)। निम्नलिखित पदार्थ पानी के साथ प्रतिक्रिया करते हैं: ली 3 एन + 3 एच 2 ओ = 3 लीओएच + एनएच 3; Na 2 O 2 + 2 H 2 O = 2 NaOH + H 2 O 2; के 2 ओ 4 + 2 एच 2 ओ = 2 केओएच + एच 2 ओ 2 + ओ 2। पनडुब्बियों और अंतरिक्ष यान में हवा को पुनर्जीवित करने के लिए, लड़ाकू तैराकों (पानी के नीचे तोड़फोड़ करने वालों) के गैस मास्क और श्वास उपकरण को अलग करने में, ऑक्सन मिश्रण का उपयोग किया गया था: Na 2 O 2 +CO 2 =Na 2 CO 3 +0.5O 2; के 2 ओ 4 + सीओ 2 = के 2 सीओ 3 + 1.5 ओ 2. यह वर्तमान में अग्निशामकों के लिए गैस मास्क कारतूस को पुनर्जीवित करने के लिए मानक भराव है। लिथियम हाइड्राइड का उपयोग एक मजबूत कम करने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है। हाइड्रॉक्साइडक्षार धातुएं कांच और चीनी मिट्टी के बर्तनों को खराब कर देती हैं; उन्हें क्वार्ट्ज व्यंजनों में गर्म नहीं किया जा सकता है: SiO 2 +2NaOH=Na 2 SiO 3 +H 2 O. सोडियम और पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड अपने उबलते तापमान (1300 0 C से अधिक) तक गर्म करने पर पानी से अलग नहीं होते हैं। कुछ सोडियम यौगिक कहलाते हैं सोडा: ए) सोडा ऐश, निर्जल सोडा, कपड़े धोने का सोडा या सिर्फ सोडा - सोडियम कार्बोनेट Na 2 CO 3; |
सभी क्षार धातुएँ अत्यंत सक्रिय हैं, सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं में कम करने वाले गुण प्रदर्शित करती हैं, अपना एकमात्र वैलेंस इलेक्ट्रॉन छोड़ देती हैं, धनात्मक रूप से आवेशित धनायन में बदल जाती हैं, और +1 की एकल ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करती हैं।
समूह I के तत्वों के रासायनिक गुणों की विशेषताएं और उनके शारीरिक प्रभाव