جدول تناوبی پایه و اساس علم شیمی است که کمک بسیار زیادی به دانشمندان فعال در این زمینه می کند. در این جدول مجموعه ای از اطلاعات به صورت سازماندهی شده در اختیار شیمیدانها قرار می گیرند. تحلیل و تجزیه داده ها هنگامی که از روند مشخصی پیروی می کنند برای دانشمندان آسان تر است. این جدول شامل 18 گروه و 7 دوره می باشد. خواص شیمیایی عناصر در هر دوره تکرار می شوند و عناصر موجود در یک گروه نیز دارای تعداد برابری الکترون در لایه ظرفیت خود هستند. در ادامه به بررسی گروه عناصر قلیایی جدول تناوبی به طور خلاصه خواهیم پرداخت.
در این مطلب موضوعات زیر را مطالعه خواهید کرد:
معرفی عناصر قلیایی
یکی از مهم ترین عناصر موجود در جدول مندلیف، عناصر قلیایی می باشد. این عناصر در گروه اول جدول جای دارند و دارای خواص و ویژگیهای منحصر به فردی هستند. عناصر گروه اول دارای یک الکترون در لایه ظرفیت خود می باشند و اغلب فلز هستند. هیدروژن، لیتیم، سدیم، پتاسیم، روبیدیم، سزیم و فرانسیم عناصر قلیایی در جدول مندلیف می باشند. هر یک از این عناصر به گونه ای مورد استفاده قرارمی گیرد و باعث افزایش تولیدات صنعتی و در نتیجه سطح رفاه و کیفیت زندگی می شوند.
ویژگیهای عناصر گروه اول
اولین گام برای شناخت عناصر قلیایی آشنایی با ویژگیها و خواص این عناصر می باشد. واکنش پذیری بالا معروف ترین ویژگی عناصر قلیایی است. این عناصر در لایه ظرفیت خود تنها یک الکترون دارد و تمایل دارند با از دست دادن آن به عنصری پایدار تبدیل شوند. این امر باعث تیره و کدر شدن سدیم به محض تماس با رطوبت یا اکسیژن هوا است. از آن جایی که اغلب عناصر قلیایی فلز هستند می توان چکش خواری را طی معرفی خواص عناصر قلیایی نام برد. این خاصیت باعث می شود تا این عناصر در صنایع مختلف به کار روند.
فلزات گروه اول با بسیاری از نافلزات وارد واکنش می شوند و فرآورده های مفیدی تولید می کنند. براق بودن و نرمی از دیگر ویژگیهای فلزات این گروه می باشد. در نتیجه تمامی این عناصر به جز هیدروژن را به راحتی می توان برش داد و سطح براق آنها را مشاهده کرد. هنوز هم تحقیقات پیرامون ویژگیهای این عناصر ادامه دارد. دانشمندان هر بار با پی بردن به خصوصیات این عناصر پنجره های جدیدی از علم و تولیدات کاربردی برای زندگی بشر را باز می کنند.
کاربردهای عناصر قلیایی
عناصر گروه اول دارای کاربردهای فراوانی در صنعت هستند. لازم به ذکر است که این عناصر در بسیاری از ترکیبات نیز به صورت طبیعی وجود دارند. ترکیب سدیم کلرید یکی از معروف ترین آنها است. این ترکیب همان نمک خوراکی است که سدیم موجود در آن به گروه اول تعلق دارد. وجود این عناصر فقط به ترکیبات طبیعی و جزئی محدود نمی شود و از آنها در صنایع پتروشیمی استفاده می شود. از سزیم و روبیدیم طی واکنشهای مختلف ساعتهای اتمی می سازند. این ساعتها جز دقیق ترین ساعتها هستند که در ناسا نیز برای شمارش معکوس کاربرد دارند. استفاده از بخار سدیم برای ساخت چراغ و لامپها از کاربردهای عناصر گروه اول به شمار می رود. بخار سدیم نور را با ضریب شکست مناسب ساطع می کند و طی سالهای گذشته در صنعت ساخت لامپ و چراغ مورد استفاده زیادی قرار می گرفت.
کاربرد عناصر قلیایی به مواردی که گفتیم محدود نمی شود. لیتیم یکی از مهمترین عناصر این دوره می باشد. از لیتیم باتریهای لیتیمی برای تلفنهای همراه و لوازم الکترونیکی می سازند. پتاسیم از عناصر ضروری برای عملکرد دستگاه های بدن و حتی رشد گیاهان می باشد. همچنین از این عناصر به عنوان کاهنده های قوی در سلولهای گالوانی در صنعت شیمی نیز استفاده می شود. به طور کلی این عناصر با داشتن ویژگیهای منحصر به فرد توانسته اند چرخ تولیدات جدید در صنایع مختلف را به گردش در بیاورند و روز به روز در صحنه های صنعتی ایفای نقش کنند.
تفاوتهای عناصر قلیایی و قلیایی خاکی
بعد ازعناصر قلیایی و در گروه دوم عناصری دیگر با ویژگیهای متفاوت با گروه قبل مستقر هستند. عناصر گروه دوم به عناصر خاکی معروفند. برلیم، منیزیم، کلسیم، استرانسیم، باریم و رادیوم عناصر موجود در گروه دوم می باشند. این عناصر در برخی ویژگیها با عناصر گروه اول دارای تفاوت هستند. در لایه ظرفیت عناصر خاکی دو الکترون وجود دارد و تمامی یونهای این عناصر دو بار مثبت هستند. در ادامه بیشتر به تفاوت عناصر قلیایی با عناصر خاکی می پردازیم. یکی از تفاوتهای مهم عناصر گروه اول و گروه دوم شعاع اتمی و واکنش پذیری آنها می باشد. هم شعاع اتمی و هم واکنش پذیری در عناصر گروه دوم نسبت به عناصر گروه اول کمتر است.
رادیوم نیز یکی از عناصر گروه دوم است که آن را به عنوان رادیواکتیو می شناسند. انرژی یونش عناصر خاکی نسبت به عناصر قلیایی کمتراست اما تقریبا همانند آنها دارای واکنش پذیری بالایی می باشند. عناصر گروه دوم نسبت به عناصر گروه اول دارای چگالی بیشتری هستند و نقطه ذوب بالاتری دارند. این خواص آنها را برای کاربردهایی منحصر به فرد متمایزمی سازد. همچنین عناصر گروه دوم از نظر فیزیکی نسبت به عناصر گروه اول سخت تر هستند. این عناصر با انحلال در آب محلول قلیایی به وجود می آورند. عناصر هر دو گروه در صنعت مورد استفاده فراوانی قرار می گیرند و هر بار باعث رشد بیشتر صنایع مختلف به ویژه صنعت پتروشیمی می شوند
سوالات متداول عناصر قلیایی جدول تناوبی
1- چگالی عناصر قلیایی چقدر است؟
این عناصر به ویژه فلزات این گروه به طور کلی به فلزات کم چگال معروف هستند. چگالی این عناصر حتی از چگالی آب نیز کمتر بوده و به این ترتیب آن ها روی آب شناور می مانند.
2- وضعیت نقطه ذوب و نقطه جوش عناصر قلیایی چگونه است؟
لازم به ذکر است نقطه ذوب و جوش عناصر این گروه روند کاهشی طی می کنند. با وجود فاصله زیاد بین نقطه ذوب و نقطه جوش این عناصر از هر یک از آن ها در صنعت استفاده ویژه ای می شود.
3- در عناصر گروه اول روند تغییر شعاع اتمی چگونه است؟
شعاع اتمی یکی از ویژگی های مرتبط با اتم می باشد. در تمامی گروه ها شعاع اتمی از بالا به پایین افزایش می یابد. علت این موضوع افزایش لایه های پر شده از الکترون است.
4- شرایط استخراج و نگهداری از فلزات گروه اول آسان تر است یا گروه دوم؟
تفاوت خاصیت واکنش پذیری یک تفاوت عناصر قلیایی با عناصر خاکی است. بیشتر بود واکنش پذیری عناصر گروه اول باعث سخت تر شدن شرایط استخراج و نگهداری آن ها شده است.
5- قیمت عناصر گروه اول و دوم جدول تناوبی پس از استخراج چگونه است؟
این موضوع به عوامل مختلفی از جمله نوع عنصر و درصد خلوص آن در سنگ معدن بستگی دارد. به طور کلی عناصر خام قیمت آنچنان بالایی ندارند اما با استفاده از آن ها در صنعت می توان مواد گران بهایی تولید کرد.
