Logam alkali

Daripada Wikipedia, ensiklopedia bebas.
Lompat ke: pandu arah, cari

Logam alkali adalah satu siri kimia yang terdiri daripada unsur litium (Li), natrium (Na), kalium (K), rubidium (Rb), sesium (Cs) dan fransium (Fr).[1] Siri ini terletak di dalam blok-s jadual berkala[2] kerana semua logam alkali mempunyai elektron paling luar mereka di dalam orbital s.[3][4][5] Logam alkali memberikan contoh terbaik arah aliran berkala dari segi ciri-ciri;[3] setiap unsur memiliki perilaku yang serupa yang dikelaskan dengan baik.[3]

Semua logam alkali memiliki ciri-ciri yang amat serupa: kesemuanya bersinar, lembut, sangat reaktif dalam suhu dan tekanan piawai[3] dan senang mengeluarkan elektron paling luarnya untuk membentuk kation dengan cas +1.[6]:28 Logam-logam alkali boleh dipotong dengan pisau disebabkan kelembutannya. Apabila dipotong, ia mendedahkan permukaan bersinar yang menjadi kusam dengan cepat disebabkan oleh pengoksidaan.[3] Disebabkan kereaktifannya yang tinggi, ia perlu disimpan di dalam minyak untuk menghalang tindak balas dengan udara, dan ia biasanya ditemui secara semula jadi dalam bentuk garam serta tidak pernah ditemui dalam bentuk unsur tulen.[7] Dalam penamaan moden IUPAC, logam alkali merangkumi unsur-unsur kumpulan 1[nota 1] dengan hidrogen (H) dikecualikan; ia merupakan unsur kumpulan 1 pada nama sahaja[1][9] tetapi tidak dianggap sebagai logam alkali[10][11] kerana ia jarang memiliki sifat-sifat yang boleh dibandingkan dengan logam-logam alkali.[12] Kesemua logam alkali bertindak balas di dalam air, dan logam yang lebih berat bertindak balas dengan lebih ganas daripada logam yang lebih ringan.[3][13]

Semua logam alkali ditemui secara semula jadi. Mengikut urutan kelimpahan, natrium adalah logam yang paling banyak, diikuti dengan kalium, litium, rubidium, sesium dan akhir sekali fransium yang sangat jarang didapati disebabkan oleh keradioaktifannya yang tinggi. Ia ditemui dalam jumlah yang sedikit disebabkan kewujudannya dalam rantaian pereputan.[14][15] Ujikaji-ujikaji telah dijalankan untuk mensintesis unsur yang berkemungkinan menjadi ahli seterusnya di dalam kumpulan ini ununennium (Uue), tetapi sehingga 2012, kesemua cubaan telah berakhir dengan kegagalan.[16] Namun, ununnennium mungkin bukan sejenis logam alkali disebabkan oleh kesan relativiti yang diramalkan memberi kesan yang besar kepada ciri-ciri kimia unsur-unsur superberat,[17] dan walaupun akhirnya unsur ini disahkan sebagai salah satu logam alkali, ia diramalkan memiliki ciri-ciri kimia yang agak berbeza berbanding dengan unsur-unsur sekumpulannya yang lebih ringan.[18]:1729–1733

Kebanyakan logam alkali mempunyai pelbagai kegunaan berbeza. Kegunaan utama unsur logam alkali yang paling diketahui adalah jam atom rubidium dan sesium.[19] Penggunaan biasa sebatian natrium adalah di dalam lampu wap natrium yang mampu mengeluarkan cahaya yang sangat efisien.[20][21] Garam makan, atau natrium klorida, telah digunakan sejak dahulu kala. Natrium dan kalium adalah dua unsur-unsur penting yang memainkan peranan biologi yang penting sebagai elektrolit.[22][23] Walaupun logam-logam alkali yang lain tidak begitu penting, ia mempunyai kesan-kesan yang pelbagai ke atas tubuh badan, sama ada yang bermanfaat ataupun berbahaya.[24][25][26][27]

Ciri-ciri[sunting | sunting sumber]

Kimia[sunting | sunting sumber]

Logam-logam alkali yang disimpan di dalam minyak mineral untuk mengelakkan pengoksidaan.

Seperti kumpulan-kumpulan lain, unsur-unsur kumpulan ini mempunyai pola dalam konfigurasi elektron terutama sekali dalam elektron paling luar, menyebabkan kesemua unsur kumpulan ini mempunyai pola dalam perikalu kimia:

Z Unsur Bil. elektron/petala Konfigurasi
elektron
[nota 2]
3 Litium 2, 1 [He] 2s1
11 Natrium 2, 8, 1 [Ne] 3s1
19 Kalium 2, 8, 8, 1 [Ar] 4s1
37 Rubidium 2, 8, 18, 8, 1 [Kr] 5s1
55 Sesium 2, 8, 18, 18, 8, 1 [Xe] 6s1
87 Fransium 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1 [Rn] 7s1

Hanya ciri-ciri 5 unsur logam alkali yang pertama yang telah benar-benar diperhatikan dan difahami. Kimia fransium masih belum difahami dengan baik disebabkan keradioaktifannya yang amat tinggi;[3] oleh itu, ciri-ciri kimianya tidak dipamerkan dengan jelas.

Sesium meletup apabila bertindak balas dengan air walaupun yang bersuhu rendah.

Semua logam alkali sangat mudah bertindak balas. Oleh itu, ia tidak pernah ditemui dalam bentuk unsur dalam alam semula jadi.[28] Disebabkan ini, logam-logam alkali disimpan dalam minyak mineral atau dalam kerosin (minyak tanah).[7] Ia bertindak secara agresif dengan halogen untuk membentuk halida logam alkali, sejenis sebatian kristal ion putih yang semuanya boleh larut dalam air kecuali litium florida (LiF).[3] Logam alkali juga bertindak balas dengan air untuk membentuk hidroksida yang sangat beralkali, dan disebabkan ini ia perlu diuruskan dengan cermat. Logam-logam alkali yang lebih berat bertindak balas dengan lebih ganas dengan air daripada logam-logam alkali yang ringan; misalnya, sesium menghasilkan letupan yang lebih kuat daripada kalium.[3][13][29] Logam alkali mempunyai tenaga pengionan pertama yang terendah di kalangan unsur-unsur dalam kala masing-masing dalam jadual berkala[5] disebabkan oleh cas nuklear berkesannya yang rendah[3] dan kebolehannya memperoleh konfigurasi gas adi dengan hanya melepaskan satu elektron. Tenaga pengionan kedua semua logam alkali adalah sangat tinggi[3][5] kerana ia mempunyai petala penuh yang juga hampir dengan nukleus;[3] oleh itu, hampir kebanyakan masa logam-logam alkali akan mengeluarkan satu elektron dan membentuk kation.[6]:28 Satu pengecualian bagi hal ini adalah dalam sebatian-sebatian alkalida. Sebatian alkalida ialah sebatian tidak stabil yang mempunyai logam alkali dalam keadaan pengoksidaan -1. Ia sangat luar biasa kerana sebelum penemuan sebatian ini, logam-logam alkali dijangka tidak akan membentuk sebarang anion dan hanya terdapat dalam garam-garam sebagai kation. Anion alkalida mempunyai subpetala s yang penuh yang memberikannya lebih kestabilan dan membolehkannya wujud. Semua logam alkali stabil kecuali litium diketahui boleh membentuk alkalida,[30][31][32] dan alkalida menarik banyak minat secara teori kerana stoikiometerinya yang luar biasa dan kemampuan pengionannya yang rendah. Secara kimia, alkalida serupa dengan sebatian elektrida iaitu garam-garam dengan elektron-elektron terperangkap yang berfungsi sebagai anion-anion.[33] Satu contoh alkalida yang agak menarik ialah "natrium hidrida terbalik" (H+Na-) yang berlawanan dengan natrium hidrida yang biasa (H-Na+).[34] Ia tidak stabil dalam pengasingan disebabkan tenaganya yang tinggi yang terhasil daripada pemindahan dua elektron daripada hidrogen ke natrium, namun sesetengah bentuk terbitannya diramalkan akan metastabil atau stabil.[34][35]

Kimia litium menunjukkan beberapa perbezaan berbanding ahli-ahli kumpulan yang lain kerana kation Li+ yang kecil mengutubkan anion-anion dan memberikan sebatian-sebatiannya sifat-sifat yang lebih kovalen.[3] Litium dan magnesium mempunyai hubungan pepenjuru:[3] disebabkan ini, litium mempunyai beberapa persamaan dengan magnesium. Contohnya, litium membentuk nitrida yang stabil, satu ciri yang biasa di kalangan logam alkali bumi (kumpulan magnesium) tetapi unik di kalangan logam alkali.[36] Tambahan lagi, di kalangan kumpulan mereka masing-masing, hanya litium dan magnesium membentuk sebatian organologam kovalen (seperti LiMe dan MgMe2).[37]

Nota[sunting | sunting sumber]

  1. Dalam sistem penomboran kumpulan IUPAC lama dan CAS, kumpulan ini dikenali sebagai kumpulan IA (dibaca sebagai "kumpulan satu A" kerana "I" di sini adalah angka Roman.[8]
  2. Notasi gas adi digunakan untuk keringkasan. Gas adi yang berada sebelum unsur-unsur berikut ditulis dahulu, kemudian konfigurasi elektron ditulis dari situ.

Rujukan[sunting | sunting sumber]

  1. 1.0 1.1 Templat:RedBook2005.
  2. Leach, Mark R. (1999–2012). "The Internet Database of Periodic Tables". meta-synthesis.com. Diperolehi pada 20 May 2012. 
  3. 3.00 3.01 3.02 3.03 3.04 3.05 3.06 3.07 3.08 3.09 3.10 3.11 3.12 3.13 Royal Society of Chemistry. "Visual Elements: Group 1 – The Alkali Metals". Visual Elements. Royal Society of Chemistry. Diperolehi pada 13 January 2012. 
  4. "Periodic Table: Atomic Properties of the Elements". nist.gov. National Institute of Standards and Technology. September 2010. Diperolehi pada 17 February 2012. 
  5. 5.0 5.1 5.2 Lide, D. R., pengarang (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics (edisi ke-84th). Boca Raton, FL: CRC Press. 
  6. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan Greenwood.26Earnshaw tidak disediakan
  7. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan OU tidak disediakan
  8. Fluck, E. (1988). "New Notations in the Periodic Table". Pure Appl. Chem. (IUPAC) 60 (3): 431–436. doi:10.1351/pac198860030431. Diperolehi pada 24 March 2012. 
  9. "IUPAC Periodic Table of the Elements". iupac.org. International Union of Pure and Applied Chemistry. 21 January 2011. Diperolehi pada 22 February 2012. 
  10. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan iupac tidak disediakan
  11. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan Folden tidak disediakan
  12. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan hydrogen-halogen tidak disediakan
  13. 13.0 13.1 Gray, Theodore. "Alkali Metal Bangs". Theodore Gray. Diperolehi pada 13 May 2012. 
  14. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan webelements-occurrence tidak disediakan
  15. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan chemeducator tidak disediakan
  16. Gäggeler, Heinz W. (5–7 November 2007). "Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements". Lecture Course Texas A&M. Diperolehi pada 26 February 2012. 
  17. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan Uue tidak disediakan
  18. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan atomic-clocks tidak disediakan
  19. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan lamp1 tidak disediakan
  20. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan lamp2 tidak disediakan
  21. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan webelements-potassium tidak disediakan
  22. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan webelements-sodium tidak disediakan
  23. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan webelements-lithium tidak disediakan
  24. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan webelements-rubidium tidak disediakan
  25. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan webelements-caesium tidak disediakan
  26. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan rsc-francium tidak disediakan
  27. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan krebs tidak disediakan
  28. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan pubs.usgs tidak disediakan
  29. J. L. Dye, J. M. Ceraso, Mei Lok Tak, B. L. Barnett, F. J. Tehan (1974). "Crystalline salt of the sodium anion (Na)". J. Am. Chem. Soc. 96 (2): 608–609. doi:10.1021/ja00809a060. 
  30. F. J. Tehan, B. L. Barnett, J. L. Dye (1974). "Alkali anions. Preparation and crystal structure of a compound which contains the cryptated sodium cation and the sodium anion". J. Am. Chem. Soc. 96 (23): 7203–7208. doi:10.1021/ja00830a005. 
  31. J. L. Dye (1979). "Compounds of Alkali Metal Anions". Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 18 (8): 587–598. doi:10.1002/anie.197905871. 
  32. M. Y. Redko, R. H. Huang, J. E. Jackson, J. F. Harrison, J. L. Dye (2003). "Barium azacryptand sodide, the first alkalide with an alkaline Earth cation, also contains a novel dimer, (Na2)2−". J. Am. Chem. Soc. 125 (8): 2259–2263. doi:10.1021/ja027241m. PMID 12590555. 
  33. 34.0 34.1 M. Y. Redko, M. Vlassa, J. E. Jackson, A. W. Misiolek, R. H. Huang RH, J. L. Dye (2002). ""Inverse sodium hydride": a crystalline salt that contains H+ and Na". J. Am. Chem. Soc. 124 (21): 5928–5929. doi:10.1021/ja025655. 
  34. Agnieszka Sawicka, Piotr Skurski, and Jack Simons (2003). "Inverse Sodium Hydride: A Theoretical Study". J. Am. Chem. Soc. 125: 3954–3958. 
  35. Ralat petik: Tag <ref> tidak sah; teks bagi rujukan alkalireact tidak disediakan
  36. Shriver, Duward; Atkins, Peter (2006). Inorganic Chemistry. W. H. Freeman. p. 259. ISBN 978-0716748786. Diperolehi pada 10 November 2012.