Kumpulan 1: logam alkali

Halaman ini meliputi satu standard kandungan Tingkatan 4 sahaja: Kumpulan 1, logam alkali. Ia topik peperiksaan kegemaran kerana ia menggabungkan sifat fizik, satu tindak balas kimia yang jelas, dan satu trend yang mesti anda terangkan dari segi struktur atom. Pelajari sifat dan trend kereaktifan di sini, dan anda bersedia untuk kedua-dua soalan mengingat dan soalan “terangkan trend” yang membawa markah lebih tinggi.

Apa itu logam alkali

Kumpulan 1 mengandungi litium (Li), natrium (Na), kalium (K) serta logam yang lebih berat iaitu rubidium, sesium dan fransium. Ia dipanggil logam alkali kerana ia bertindak balas dengan air membentuk larutan hidroksida yang beralkali (berbes). Setiap atom Kumpulan 1 mempunyai hanya satu elektron valens, dan inilah kunci kepada semua sifat kimianya.

Sifat fizik

Logam alkali berkongsi satu set sifat fizik yang agak berbeza daripada logam yang anda temui dalam kehidupan harian:

• Ia lembut dan boleh dipotong dengan pisau.
• Permukaan yang baru dipotong berkilat dan kelabu keperakan, tetapi cepat menjadi malap kerana logam bertindak balas dengan oksigen di udara.
• Ia mempunyai ketumpatan yang rendah, litium, natrium dan kalium cukup ringan untuk terapung di atas air.
• Ia mempunyai takat lebur dan takat didih yang rendah berbanding kebanyakan logam.
• Ia konduktor yang baik bagi haba dan elektrik.

Menuruni kumpulan, takat lebur menurun dan saiz atom bertambah. Sifat lembut dan berkilat ini menerangkan mengapa logam alkali perlu dikendalikan dengan berhati-hati dan tidak pernah disentuh dengan tangan yang basah, kerana kelembapan sudah cukup untuk memulakan tindak balas.

Sifat kimia dan tindak balas dengan air

Oleh sebab setiap atom mempunyai satu elektron valens, logam alkali bertindak balas dengan melepaskan elektron itu untuk membentuk ion bercas +1 (contohnya Na menjadi Na⁺). Ini menjadikan logam alkali sangat reaktif, jadi ia disimpan di dalam minyak untuk menjauhkan udara dan air daripadanya.

Tindak balasnya yang paling penting ialah dengan air. Logam itu bertindak balas menghasilkan logam hidroksida, yang beralkali, dan gas hidrogen. Bagi natrium:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Anda harus boleh memerihalkan apa yang dilihat: logam terapung dan bergerak di permukaan, ia melebur menjadi bebola kerana tindak balas membebaskan haba, ia mengecil dan hilang, dan gelembung gas dibebaskan. Dengan kalium, tindak balas lebih cergas dan hidrogen sering menyala dengan nyalaan ungu (lilac). Larutan yang terbentuk menukar kertas litmus merah menjadi biru kerana ia beralkali.

Trend kereaktifan dan sebabnya

Idea yang paling kerap diperiksa ialah kereaktifan meningkat menuruni Kumpulan 1: kalium lebih reaktif daripada natrium, yang lebih reaktif daripada litium. Anda mesti boleh menerangkan ini:

Penerangan. Menuruni kumpulan, setiap atom mempunyai satu petala elektron lagi, jadi saiz atom bertambah. Oleh itu satu elektron valens itu berada lebih jauh dari nukleus dan dipegang kurang kuat oleh nukleus positif (ia juga dilindungi oleh lebih banyak petala dalam). Ini bermakna elektron valens itu lebih mudah dilepaskan, jadi logam bertindak balas dengan lebih mudah. Itulah sebabnya kereaktifan meningkat dari litium ke kalium.

Contoh penyelesaian

Soalan. Natrium diletakkan dalam besen air. (a) Tulis persamaan kimia seimbang bagi tindak balas itu. (b) Namakan gas yang dihasilkan dan nyatakan jenis larutan yang terbentuk. (c) Terangkan mengapa kalium bertindak balas dengan air lebih cergas daripada natrium.

Langkah 1, Tulis persamaan. Natrium bertindak balas dengan air menghasilkan natrium hidroksida dan hidrogen: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂.

Langkah 2, Kenal pasti hasil. Gas yang dihasilkan ialah hidrogen (H₂). Larutan yang terbentuk mengandungi natrium hidroksida, yang beralkali.

Langkah 3, Bandingkan kedua-dua logam. Kalium berada di bawah natrium dalam Kumpulan 1, jadi atom kalium lebih besar daripada atom natrium. Elektron valensnya berada lebih jauh dari nukleus dan dipegang kurang kuat, jadi ia lebih mudah dilepaskan.

Langkah 4, Simpulkan. Oleh sebab kalium melepaskan elektron valensnya dengan lebih mudah, ia bertindak balas dengan lebih mudah, jadi tindak balas dengan air lebih cergas berbanding natrium.

Jawapan. (a) 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂. (b) Gas hidrogen; larutan beralkali. (c) Kalium lebih besar, jadi elektron valensnya dipegang kurang kuat dan lebih mudah dilepaskan, menjadikannya lebih reaktif.

Soalan latihan

Soalan. Litium, natrium dan kalium semuanya bertindak balas dengan air. (a) Susun ketiga-tiga logam mengikut urutan kereaktifan yang menaik. (b) Terangkan trend yang anda berikan.

Jawapan. (a) Mengikut urutan kereaktifan menaik: litium < natrium < kalium. (b) Menuruni kumpulan, saiz atom bertambah, jadi elektron valens berada lebih jauh dari nukleus dan dipegang kurang kuat. Ia lebih mudah dilepaskan, jadi kereaktifan meningkat dari litium hingga kalium.

Petua peperiksaan

Dua perkara memperoleh markah di sini. Pertama, apabila anda memerihalkan tindak balas dengan air, beri pemerhatian (terapung, bergerak, melebur menjadi bebola, larut, gas dibebaskan) dan bukan sekadar “ia bertindak balas”. Kedua, apabila anda menerangkan trend kereaktifan, sentiasa sebut saiz atom bertambah, elektron valens berada lebih jauh dari nukleus, dan oleh itu lebih mudah dilepaskan, jawapan trend tanpa penaakulan ini kehilangan markah. Ingat mengapa ia dipanggil logam alkali: larutan hidroksida yang terbentuk adalah beralkali dan menukar litmus merah menjadi biru.

Kedudukan dalam bab

Standard ini menyusul terus daripada kumpulan dan kala dalam bab Jadual Berkala Unsur, dan ia berpasangan rapi dengan trend bertentangan dalam Kumpulan 17. Ulang kaji sifat dan persamaan dengan nota ulang kaji dan berlatih memerihalkan tindak balas dengan contoh penyelesaian. Dalam kelas 1-ke-1 Kimia SPM dalam talian kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, guru kami memastikan pemerhatian tindak balas anda lengkap dan penerangan trend anda sentiasa mengaitkan saiz atom dengan betapa mudahnya elektron dilepaskan, iaitu tepat yang memperoleh markah penuh bagi standard ini merentasi Kimia SPM.

Ringkasan pantas

• Logam Kumpulan 1 mempunyai 1 elektron valens dan membentuk ion +1.
• Ia logam lembut, berketumpatan rendah, keperakan yang disimpan di dalam minyak.
• Ia bertindak balas dengan air menghasilkan logam hidroksida (beralkali) dan gas hidrogen.
• Kereaktifan meningkat menuruni kumpulan kerana atom lebih besar dan lebih mudah kehilangan elektron valensnya.