Métal alcalin

Métal alcalin , l'un des six éléments chimiques qui composent le groupe 1 (Ia) du tableau périodique, à savoir le lithium (Li), sodium (N / A), potassium (K), rubidium (Rb), césium (Cs) et francium (Fr). Les métaux alcalins sont appelés ainsi parce que la réaction avec l'eau forme des alcalis (c'est-à-dire des bases fortes capables de neutraliser les acides). Le sodium et le potassium sont les sixième et septième éléments les plus abondants, constituant , respectivement, 2,6 et 2,4 pour cent de la croûte terrestre . Les autres métaux alcalins sont considérablement plus rares, le rubidium, le lithium et le césium formant respectivement 0,03, 0,007 et 0,0007 pour cent de la croûte terrestre. Le francium, un isotope radioactif naturel, est très rare et n'a été découvert qu'en 1939.

tableau périodique

tableau périodique Version moderne du tableau périodique des éléments (imprimable). Encyclopédie Britannica, Inc.



Questions les plus fréquentes

Quelle est la définition d'un métal alcalin ?

Les métaux alcalins sont six éléments chimiques du groupe 1, la colonne la plus à gauche du tableau périodique. Ce sont du lithium (Li), sodium (N / A), potassium (K), rubidium (Rb), césium (Cs) et francium (Fr). (Comme les autres éléments du groupe 1, l'hydrogène (H) a un électron dans sa couche la plus externe, mais il n'est pas classé comme un métal alcalin car ce n'est pas un métal mais un gaz à température ambiante.)



Tableau périodique des éléments Révisez le tableau périodique des éléments.

Pourquoi les appelle-t-on les métaux alcalins ?

Les métaux alcalins sont ainsi nommés parce que lorsqu'ils réagissent avec l'eau ils forment des alcalis. Les alcalis sont de l'hydroxyde composés de ces éléments, tels que l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium. Les alcalis sont des bases très fortes qui sont caustiques. La lessive, par exemple, est l'hydroxyde de sodium. Les alcalis réagissent avec les acides pour former des sels.

Base En savoir plus sur les bases.

Quelles sont les propriétés des métaux alcalins ?

Les métaux alcalins ont des points de fusion bas. Le lithium fond à 180,5 °C (356,9 °F); césium fond à seulement 28,4 °C (83,1 °F). Ces éléments sont également d'excellents conducteurs de Chauffer et l'électricité. Les métaux alcalins sont très réactifs et se trouvent donc généralement dans composés avec d'autres éléments, tels que le sel (chlorure de sodium, NaCl) et le chlorure de potassium (KCl).



Lire la suite ci-dessous : Propriétés générales du groupe

Quel est le métal alcalin le plus courant ?

Le métal alcalin le plus courant est sodium , qui représente 2,8% de la croûte terrestre. Le sodium le plus courant composé est le chlorure de sodium (NaCl), sel . Le suivant le plus courant est potassium , qui représente 2,6% de la croûte terrestre. Les autres métaux alcalins sont beaucoup plus rares. Rubidium , lithium et césium sont respectivement de 0,01, 0,002 et 0,0007 pour cent de la croûte terrestre. Francium est radioactif , et seules des quantités infimes existent dans la nature.

Sodium En savoir plus sur le sodium.

Les métaux alcalins sont si réactifs qu'ils se trouvent généralement dans la nature combinés avec d'autres éléments. Simple minéraux , comme l'halite (chlorure de sodium, NaCl), la sylvite (chlorure de potassium, KCl) et la carnallite (un chlorure de potassium-magnésium, KCl · MgCldeux· 6HdeuxO), sont solubles dans l'eau et sont donc facilement extraits et purifiés. Des minéraux plus complexes et insolubles dans l'eau sont cependant beaucoup plus abondants dans la croûte terrestre. Un gaz très dilué de sodium atomique (environ 1 000 atomes par cm cube [environ 16 000 atomes par pouce cube]) est produit dans la mésosphère terrestre (altitude d'environ 90 km [60 miles]) par ablation de météores. La réaction subséquente du sodium avec l'ozone et l'oxygène atomique produit des atomes de sodium excités qui émettent la lumière que nous voyons comme la queue d'un météore ainsi que la lueur nocturne atmosphérique plus diffuse. De plus petites quantités de lithium et de potassium sont également présentes.

Les métaux alcalins ont le lustre semblable à l'argent, une ductilité élevée et une excellente conductivité électrique et thermique généralement associés aux métaux. Le lithium est l'élément métallique le plus léger. Les métaux alcalins ont des points de fusion bas, allant d'un maximum de 179 °C (354 °F) pour le lithium à un minimum de 28,5 °C (83,3 °F) pour le césium. Alliages des métaux alcalins existent qui fondent aussi bas que -78 °C (-109 °F).



Découvrez comment un virus bactérien bénin peut être utilisé pour améliorer les performances des batteries de stockage lithium-oxygène

Découvrez comment un virus bactérien bénin peut être utilisé pour améliorer les performances des batteries de stockage lithium-oxygène. Découvrez comment un virus bactérien bénin peut être utilisé pour améliorer les performances des batteries de stockage lithium-oxygène. Massachusetts Institute of Technology (un partenaire d'édition Britannica) Voir toutes les vidéos de cet article

Les métaux alcalins réagissent facilement avec l'oxygène atmosphérique et la vapeur d'eau. (Le lithium réagit également avec azote .) Ils réagissent vigoureusement, et souvent violemment, avec l'eau pour libérer de l'hydrogène et former des solutions caustiques fortes. Les substances non métalliques les plus courantes telles que halogènes , halogène acides, soufre et phosphore réagir avec les métaux alcalins. Les métaux alcalins eux-mêmes réagissent avec de nombreux composés organiques composés , en particulier ceux contenant un halogène ou un atome d' hydrogène facilement remplaçable .

Le sodium est de loin le métal alcalin le plus important en termes d'utilisation industrielle. Le métal est utilisé dans la réduction des composés organiques et dans la préparation de nombreux composés commerciaux. En tant que métal libre, il est utilisé comme fluide caloporteur dans certains réacteurs nucléaires. Des centaines de milliers de tonnes de composés commerciaux contenant du sodium sont utilisés chaque année, notamment du sel commun (NaCl), du bicarbonate de soude (NaHCO3), carbonate de sodium (NadeuxQUELLE3), et la soude caustique (NaOH). Le potassium est considérablement moins utilisé que le sodium en tant que métal libre. Les sels de potassium, cependant, sont consommés en tonnages considérables dans la fabrication des engrais. Le lithium métal est utilisé dans certains alliages de métaux légers et comme réactif dans les synthèses organiques. Une utilisation importante du lithium est dans la construction de poids légers batteries . Piles primaires au lithium (non rechargeables) sont largement utilisés dans de nombreux appareils tels que les appareils photo, les téléphones portables et les stimulateurs cardiaques. Rechargeable accumulateurs au lithium qui pourraient convenir à la propulsion de véhicules ou au stockage d'énergie font l'objet de recherches intensives. Le rubidium et le césium et leurs composés ont une utilisation limitée, mais la vapeur métallique de césium est utilisée dans les horloges atomiques, qui sont si précises qu'elles sont utilisées comme étalons de temps.



horloge atomique au césium

horloge atomique au césium Horloge atomique au césium. Encyclopédie Britannica, Inc.

pourquoi les tranchées ont-elles été utilisées pendant la première guerre mondiale

Histoire

Les sels de métaux alcalins étaient connus des anciens. L'Ancien Testament fait référence à un sel appelé net (carbonate de sodium), qui était extrait de la cendre de matière végétale. Le salpêtre (nitrate de potassium) était utilisé dans la poudre à canon, qui a été inventée en Chine vers le 9ème siècleàet avait été introduit en Europe au 13ème siècle.



En octobre 1807, le chimiste anglais Sir Humphry Davy isola potassium et alors sodium . Le nom sodium vient de l'italien un soda , terme appliqué au Moyen Âge à tous les alcalis ; le potassium vient des français potasse , un nom utilisé pour le résidu laissé dans l'évaporation de solutions aqueuses dérivées de cendres de bois.

Le lithium a été découvert par le chimiste suédois Johan August Arfwedson en 1817 lors de l'analyse de la pétalite minérale. Le nom lithium est dérivé de lithos , le mot grec pour pierreux. L'élément n'a pas été isolé sous forme pure jusqu'à ce que Davy ait produit une quantité infime par l'électrolyse du chlorure de lithium.

Alors que les chimistes allemands Robert Bunsen et Gustav Kirchhoff ont étudié les eaux minérales du Palatinat en 1860, ils ont obtenu un filtrat caractérisé par deux raies dans la région bleue de son spectre (la lumière émise lorsque l'échantillon a été inséré dans un flamme ). Ils ont suggéré la présence d'un nouvel élément alcalin et l'ont appelé césium , dérivé du latin césius , utilisé pour désigner le bleu du ciel. Les mêmes chercheurs, en extrayant les alcalis de la lépidolite minérale, ont séparé une autre solution, qui a donné deux raies spectrales de couleur rouge. Ils ont proposé le nom rubidium pour l'élément dans cette solution du latin rubidus , qui a été utilisé pour la couleur rouge la plus foncée. Le francium n'a été découvert qu'en 1939 par Marguerite Perey de l'Institut du radium à Paris.

Au 19e siècle, la seule utilisation des métaux alcalins était l'emploi du sodium comme réactif dans la fabrication de l'aluminium. Lorsque le procédé électrolytique de purification de l'aluminium a été mis en place, il est apparu que l'utilisation à grande échelle du sodium allait cesser. Les améliorations ultérieures de la production électrolytique de sodium ont cependant réduit le coût de cet élément à un point tel qu'il peut être utilisé de manière économique pour fabriquer des additifs pour essence, des réactifs pour l'industrie chimique, des herbicides, insecticides , nylon , produits pharmaceutiques et réactifs pour le raffinage des métaux. L'électrolyse continue de l'hydroxyde de sodium, une technique appelée le procédé Castner, a été remplacée en 1926 par le procédé de la cellule de Downs. Ce processus, dans lequel un mélange de chlorure de sodium et de chlorure de calcium fondu (pour réduire le point de fusion) est électrolysé, produit à la fois du sodium métallique et du chlore.