Introduction aux métaux alcalins

Choose a study mode

Play Quiz
Study Flashcards
Spaced Repetition
Chat to Lesson

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson
Download our mobile app to listen on the go
Get App

Questions and Answers

Quelle caractéristique principale définit les alcalins en termes d'électron de valence?

  • Ils n'ont pas d'électrons de valence.
  • Ils ont deux électrons de valence.
  • Ils ont une couche de valence complète.
  • Ils ont un seul électron de valence. (correct)

Pourquoi les métaux alcalins sont-ils généralement conservés à l'abri de l'air et de l'humidité?

  • Pour prévenir la sublimation.
  • Pour éviter des réactions explosives. (correct)
  • Pour maintenir leur éclat métallique.
  • Pour empêcher la formation de rouille.

Quelle est la configuration électronique de valence commune à tous les métaux alcalins?

  • ns²
  • np¹
  • ns¹ (correct)
  • nd¹

Quel procédé est couramment utilisé pour l'extraction du sodium à partir de ses composés?

<p>L'électrolyse de sels fondus. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment varie généralement le point de fusion des métaux alcalins au sein du groupe (de haut en bas)?

<p>Il diminue de haut en bas. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle propriété physique des métaux alcalins est directement liée à leur capacité à flotter sur l'eau?

<p>Leur faible densité. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la couleur de la flamme produite par le potassium lorsqu'il est chauffé?

<p>Violet (lilas) (C)</p> Signup and view all the answers

Les métaux alcalins ont un potentiel de réduction standard:

<p>élevé et négatif (B)</p> Signup and view all the answers

Quel type de composés sont généralement formés lorsque les métaux alcalins réagissent avec des non-métaux?

<p>Des composés ioniques. (D)</p> Signup and view all the answers

Laquelle des réactions suivantes illustre le mieux le pouvoir réducteur d'un métal alcalin?

<p>$2Na(s) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) + H_2(g)$ (B)</p> Signup and view all the answers

Quel composé de potassium est utilisé dans les systèmes respiratoires pour régénérer l'oxygène?

<p>KO2 (C)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi le lithium présente-t-il des propriétés similaires à celles du magnésium?

<p>En raison de leur relation diagonale dans le tableau périodique. (A)</p> Signup and view all the answers

Dans quel domaine le carbonate de lithium (Li2CO3) est-il principalement utilisé?

<p>Dans le traitement de la schizophrénie. (B)</p> Signup and view all the answers

Lequel des composés suivants est un halogénure alcalin?

<p>KCl (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle principal du NaCl et du KCl dans les préparations pharmaceutiques isotoniques?

<p>Comme agent de tonicité. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel gaz est libéré lors de la décomposition thermique des hydrogénocarbonates alcalins?

<p>CO₂ (B)</p> Signup and view all the answers

Dans quelle application les bicarbonates de sodium et de potassium sont-ils utilisés en tant que sources de CO2?

<p>Dans les comprimés effervescents. (D)</p> Signup and view all the answers

Dans le contexte des aspects biologiques des métaux alcalins, quel est le rôle du sodium et du potassium dans les membranes cellulaires?

<p>Ils sont impliqués dans le transport actif et passif à travers la membrane. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'implication de la différence de concentration de Na+ et K+ entre les milieux intra et extracellulaires?

<p>Elle produit un gradient électrochimique. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le principal effet des anesthésiques sur les canaux sodiques?

<p>Ils bloquent les canaux sodiques. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel terme décrit le mieux le rôle du lithium dans le traitement des troubles de l'humeur?

<p>Thymorégulateur (D)</p> Signup and view all the answers

Laquelle des propositions suivantes est une application pharmaceutique du chlorure de sodium?

<p>Solution d'hygiène nasale. (A)</p> Signup and view all the answers

Parmi les métaux alcalins mentionnés, lequel est le plus dur?

<p>Lithium (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le principal avantage de l'utilisation de CaCl2 dans le procédé DOWNS pour l'obtention du sodium?

<p>Abaisser la température de fusion du NaCl. (D)</p> Signup and view all the answers

Laquelle des affirmations suivantes décrit correctement l'électronégativité des métaux alcalins?

<p>Elle est parmi les plus faibles du tableau périodique. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le nom du procédé qui consiste à faire réagir du carbonate de sodium avec de l'hydroxyde de calcium à haute température afin d'obtenir de la soude?

<p>Caustification. (B)</p> Signup and view all the answers

Les halogénures alcalins sont des solides ioniques; cependant, lequel des halogénures suivants du lithium est considéré comme le moins soluble dans l'eau?

<p>LiF. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la principale raison pour laquelle le francium n'est jamais isolé en quantité visible?

<p>Sa radioactivité. (D)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi les métaux alcalins sont-ils d'excellents conducteurs de chaleur?

<p>En raison de la mobilité de leur unique électron de valence. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle du cyanure de sodium (NaCN) dans l'extraction de l'or et de l'argent des minerais?

<p>Agent complexant. (A)</p> Signup and view all the answers

La réaction de l'eau avec les métaux alcalins est:

<p>plus violente avec le rubidium et le césium qu'avec le sodium (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la composition chimique principale de la soude caustique (soude) ?

<p>Hydroxyde de sodium (NaOH) (B)</p> Signup and view all the answers

Un métal alcalin réagit violemment avec l'eau, libérant de l'hydrogène gazeux et formant une solution basique. Si on testait la solution avec un indicateur de phénolphtaléine, quel résultat observerait-on?

<p>La solution deviendrait rouge (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'impact de la taille de l'atome sur la force de la liaison métallique dans les métaux alcalins?

<p>Plus l'atome est grand, moins la liaison métallique est forte (C)</p> Signup and view all the answers

Parmi les affirmations suivantes concernant la production de sodium (Na), laquelle est correcte?

<p>Le sodium est produit par électrolyse de NaCl fondu. (A)</p> Signup and view all the answers

Si vous deviez stocker du rubidium métallique (Rb) dans un laboratoire, quelle méthode serait la plus appropriée pour assurer sa sécurité et sa préservation contre la réaction avec l'atmosphère?

<p>Conserver le rubidium sous huile minérale ou dans une ampoule scellée sous vide ou atmosphère inerte. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'origine étymologique du terme 'alcali'?

<p>Arabe (B)</p> Signup and view all the answers

Si on ajoute de l'hydroxyde de sodium (NaOH) à une solution de sulfate de cuivre (CuSO4), quel produit observerait-on?

<p>La formation d'un précipité bleu d'hydroxyde de cuivre (Cu(OH)2) (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Qu'est-ce qu'un alcali ?

Terme d'alchimie puis de chimie pour composés alcalins ou basiques.

Config. électronique de valence des alcalins?

ns¹, où n est le numéro de la période.

Quels sont les alcalins typiques ?

Li, Na, K, Rb, Cs, Fr.

Propriété chimique principale des alcalins?

Tendent à perdre facilement leur unique électron 2 valence.

Signup and view all the flashcards

Comment réagissent les métaux alcalins avec l'eau?

Ils réagissent violemment.

Signup and view all the flashcards

Comment obtient-on le sodium?

Procédé DOWNS, par électrolyse de NaCl fondu (avec CaCl2).

Signup and view all the flashcards

Quelle est l'utilisation principale du sodium?

Liquide de refroidissement dans les réacteurs nucléaires.

Signup and view all the flashcards

Comment varie le point de fusion des alcalins?

Il décroît de haut en bas. (Effet de la taille sur l'empilement des atomes).

Signup and view all the flashcards

Pourquoi les alcalins émettent-ils de la couleur?

Excitation de l'électron ns¹ et retour de np vers ns.

Signup and view all the flashcards

Quels types d'oxydes forment les métaux alcalins?

Oxydes simples (M₂O), peroxydes (M₂O₂) et superoxydes (MO₂).

Signup and view all the flashcards

Que signifie déliquescent pour NaOH?

Ils absorbent l'humidité de l'air et se liquéfient.

Signup and view all the flashcards

Dans quels équipements utilise-t-on KO2 ?

Gaz, sous-marins, navette spatiale.

Signup and view all the flashcards

Quel alcalin a des propriétés proches du magnésium?

Le lithium.

Signup and view all the flashcards

Comment NaOH et KOH sont-ils utilisés en pharmaceutique?

Agent alcalinisant, ajustant le pH.

Signup and view all the flashcards

Quelle est l'utilité du Na2CO3 anhydre?

Source d'oxydes de sodium, industrie du verre.

Signup and view all the flashcards

Dans quel processus utilise-t-on le cyanure de sodium? (NaCN)

Pour l'extraction de l'or et de l'argent.

Signup and view all the flashcards

Comment réagissent les oxydes de métaux alcalins?

Réagit violemment avec l'eau pour former des hydroxydes.

Signup and view all the flashcards

Pourquoi les sels de lithium sont moins solubles?

Sels de Li moins solubles, Li+ très polarisant.

Signup and view all the flashcards

Quelle est l'action du lithium?

Il est utilisé comme thymorégulateur.

Signup and view all the flashcards

Dans quel cadre Li2CO3 est-il utilisé?

Pour le traitement des troubles bipolaires.

Signup and view all the flashcards

Pourquoi utilise-t-on NaOH et KOH en pharmaceutique?

Comme agent alcalinisant pour ajuster le pH.

Signup and view all the flashcards

Dans quoi le lithium est-il utilisé?

En électronique et piles.

Signup and view all the flashcards

Quelle est la propriété des métaux alcalins qui influe?

L'électropositivité

Signup and view all the flashcards

Comment fabrique-t-on l'hydroxyde de sodium?

Une électrolyse de saumure.

Signup and view all the flashcards

Dans quoi le lithium est-il utilisé dans le nucléaire?

Production du tritium.

Signup and view all the flashcards

Study Notes

Introduction to Alkali Metals

  • Alkali metals derive their name from the Arabic word "al-kali," which entered European languages via Latin, referring to the alkaline properties exhibited by these substances.
  • Alkali metals all possess a valence electron configuration of ns¹.
  • Specific examples include: Lithium (Li, 2s¹), Sodium (Na, 3s¹), Potassium (K, 4s¹), Rubidium (Rb, 5s¹), Cesium (Cs, 6s¹), and Francium (Fr, 7s¹).

Properties of Alkali Metals

  • Physical and chemical properties are largely determined by the ease with which they lose their single valence electron.
  • Their high reactivity means they don't exist in elemental form in nature, especially due to their interactions with oxygen and water.
  • Sodium and potassium are found in dissolved or solid states, typically combined as halides, nitrates, or carbonates.
  • Lithium, rubidium, and cesium are primarily found in silicate minerals.
  • Francium is a radioactive element with a half-life of 22 minutes found in trace amounts in uranium and thorium ores, can also be produced through nuclear reactions from actinium.
  • Possess a single electron in their outermost shell making them highly reactive.
  • This electron is easily removed, leading to the formation of M⁺ cations, characterized by a low ionization energy.
  • Alkali metals possess an oxidation number of +1 and are highly electropositive and metallic.
  • Compounds formed by alkali metals are generally ionic, lacking covalent bonds.
  • Alkali metals react violently.

Preparation of Alkali Metals

  • Extraction from their compounds is difficult, generally achieved through the electrolysis of their molten salts.
  • The Downs process is used to produce sodium through the electrolysis of molten sodium chloride (NaCl) with calcium chloride (CaCl₂) added to reduce the melting point.

Physical Properties of Alkali Metals

  • Among alkali metals, lithium is the hardest.
  • Melting points decrease going down the group.
  • Possess high boiling points and are excellent conductors of heat, in addition to their stability against radiation.
  • Certain Na-K alloys are liquid and used as refrigerants in nuclear reactors.
  • Emit characteristic colors when exposed to a flame.
  • The metallic bond weakens with increasing atomic size.
  • Atomic and ionic radii are large relative to other elements in their respective periods.
  • Density is low, with lithium, sodium, and potassium being less dense than water.

Chemical Properties of Alkali Metals

  • Alkali metals tarnish quickly in humid air, with rubidium and cesium being even more reactive.
  • Francium, being radioactive, has never been isolated in visible quantities.
  • They primarily exist as univalent (Na⁺) cations in compounds due to their low ionization energy, resulting in ionic compounds.
  • Exhibit reducing properties because of a low ionization energy.
  • React with liquid ammonia to form solutions of electrons and metal cations, useful for reducing organic compounds.
  • They react with non-metals (except noble gases).
  • With nitrogen, they form nitrides (e.g., Li₃N).
  • With oxygen, the product varies: lithium forms oxides (Li₂O), sodium forms peroxides (Na₂O₂), and potassium, rubidium, and cesium form superoxides (MO₂).
  • KO₂ is an orange-yellow solid used in closed-circuit breathing apparatuses (gas masks, submarines, spacecraft). It releases oxygen and reacts with exhaled water and carbon dioxide.

Compounds of Lithium, Sodium, and Potassium

  • Lithium has a relatively high ionic potential due to its small size, which means some of its properties are similar to those of Group 2 elements, like magnesium.
  • Lithium compounds are generally less soluble.
  • Lithium compounds are more soluble in aprotic solvents.
  • Lithium ion (Li⁺) leads to covalent bonding and ion-dipole interactions, resulting in hydrated salts like LiOH.H₂O.
  • Lithium is used in ceramics, lubricants, batteries, medicine, and soaps.
  • Examples include: lithium aluminum hydride (LiAlH₄) in pharmaceutical production, lithium borohydride (LiBH₄) in organic synthesis, and lithium carbonate (Li₂CO₃) for treating schizophrenia.

Sodium Compounds

  • Sodium compounds are soluble in water and relatively inexpensive.
  • Sodium chloride (NaCl) is a white crystalline solid.
  • It is obtained from salt mines or by evaporating brines.
  • Used in seasoning, food preservation, and the production of sodium hydroxide, sodium carbonate uses the Solvay process, chlorine, and hydrogen chloride.
  • Sodium hydroxide (NaOH), also known as caustic soda, is a white, corrosive, hygroscopic solid that is readily soluble in water; used to make other sodium salts.

Reactions of Sodium Compounds

  • Electrolysis of sodium chloride produces chlorine gas and sodium hydroxide.
  • Aqueous solutions of sodium compounds are strong bases.
  • Used to neutralize acids to form salts.
  • Sodium hydroxide precipitates most metal ions as hydroxides.
  • Reacts with acidic oxides for corresponding salts and water.
  • Reacts with halogens.
  • Sodium chloride is used as road de-icer.
  • Sodium hydroxide is used in soap manufacturing.
  • Sodium sulfate (Na₂SO₄) is found a natural source or produced from sulfuric acid and sodium chloride. Has a total reaction because of a volatile by-product. Used in the lab to produce hydrochloric acid, detergents, and paper treatment.
  • Sodium bicarbonate (NaHCO₃) is a baking soda or chemical leavening used in cooking and the preparation of salts and effervescent drinks.
  • Anhydrous sodium carbonate (Na₂CO₃) is used.
  • Sodium cyanide (NaCN) is used in extracting gold and silver from ores.

Potassium Compounds

  • Potassium mineral sources include sylvinite (KCl) and carnallite (KCl.MgCl₂.6H₂O).
  • Potassium compounds are generally more expensive than sodium compounds.
  • Potassium nitrate (KNO3) with hygroscopic properites, oxidant used in matches, explosives, and meat preservation.
  • Potassium hydrogen phosphate (K₂HPO₄) is used as a buffering agent.

Properties of Potassium Compounds

  • Alkali metal compounds are generally high-melting-point ionic solids that are white unless the anion is colored: such as yellow (K₂CrO₄) and orange (K₂Cr₂O₇), oxidants that are used in matches, fireworks, and in textile dyeing.
  • Potassium permanganate (KMnO₄) -- is used as a disinfectant and oxidant in the laboratory.

Metal Oxides and Hydroxides

  • Alkali metals form simple oxides (M₂O), peroxides (M₂O₂), and superoxides (MO₂).
  • M₂O reacts with water.

Hydroxides

  • Metal hydroxides are ionic solids that form strong bases in aqueous solution.
  • The basicity increases with solubility as the group is descended.

Chemical Study of Sodium Hydroxide

  • Sodium hydroxide is prepared electrolytically from a NaCl solution producing C₂ and 2Na⁺ at the anode, then 2Na⁺ + 2e⁻ is reduced to 2Na at the cathode. Lastly, 2Na + H₂O forms 2NaHO NaOH+ H₂.

Other features of Sodium Hydroxide

  • To prevent C₂ from forming hypochlorite compounds, Isolate NaOH to the cathode by using a semi-permeable membrane.
  • Causticization of sodium involves reaction with calcium hydroxide at a high temperature.
  • Sodium (Na₂CO₃) is called soda.

Properties of Hydroxides

  • They must be stored away from moisture, carbon dioxide, and an atmospheric environment because: (1) They are deliquescent/dissolving. (2) Will solidify as it continues to absorb atmospheric CO₂

Application of Hydroxides

  • Excipients such as catalysts are mainly used with NaOH and KOH; helpful for adjusting pH.
  • Therapeutic agents such as diluted KOH can be used for dermatoses and skin treatments.

Halogenides

  • These are mainly separated or purified by crystal extraction.
  • Can be combined with alkali halides.
  • Or react MOH or M₂CO₃ with hydrohalogenic acids.
  • Soluble in water, (Lithium is less soluble).
  • Function as tonic agent with sodium chloride, or with KCl for production of isotonic solutions collyres and injections.

Carbonates and Hydrogen Carbonate Applications

  • They act as alkaline agents.
  • Carbonate and hydrogen carbonates react with acids by desintegrating.
  • Also act as sodium sources to promote effective desintegration.
  • Hydrogen carbonates react with sources such as gastric acid (active agents and excipients).

Biological and Pharmaceutical Properties

  • The physiological distribution activity or toxicity is dependent on properties. The essential elements (sodium and potassium) are mainly based on mass. For sodium it's 0.2%, and for potassium it's 0.4%.

Sodium and Potassium Properties

  • Charge passes through membranes in transmembrane pathways (ion channels). To achieve diffusion through active transportation that does not pass the apolar lipidic bilayer
  • Difference in ionic radii between potassium (K⁺) and Sodium (Na⁺) initiates the selectivity of the canals. So sodium and potassium specifically ad

Studying That Suits You

Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

Quiz Team

Related Documents

More Like This

Periodic Table Groups Flashcards
8 questions

Periodic Table Groups Flashcards

ProlificRetinalite5738 avatar
ProlificRetinalite5738
Metals, Non-metals & Periodic Table
20 questions
Use Quizgecko on...
Browser
Browser