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碱金属基本性质知识分享
碱金属基本性质
一：
锂
一、锂的存在、发现
锂在地壳中约含0.0065%，其丰度居第27位。
在海水中大约2600亿吨锂，人和动物体内也有极少的锂存在。
体重70公斤的正常人体中，锂的含量为2.2毫克。
目前自然界已发现含锂矿石达150多种。
锂在自然界中存在的主要形式为锂辉石（LiAlSi2O6），锂云母[Li2（F,OH）2Al（SiO3）3]等，我国江西有丰富的锂云母矿。
二、锂的性质及用途
锂具有高的比热和电导率，它的密度是0.53克/厘米3，是自然界中最轻的金属。
它是非常活泼的碱金属元素，常温下它是唯一能与氮气反应的碱金属元素.自然界存在的锂由两种稳定的同位素63Li和73Li组成。
锂只能存放在凡土林或石蜡中。
金属锂为一种银白色的轻金属；熔点为180.54°C，沸点1342°C，硬度0.6。
金属锂可溶于液氨。
锂与其它碱金属不同，在室温下与水反应比较慢，但能与氮气反应生成黑色的一氮化三锂晶体。
锂的弱酸盐都难溶于水。
在碱金属氯化物中，只有氯化锂易溶于有机溶剂。
锂早先的主要工业用途是以硬脂酸理的形式用作润滑剂的增稠剂，锂基润滑脂兼有高抗水性，耐高温和良好的低温性能。
如果在汽车的一些零件上加一次锤润滑剂，就足以用到汽车报废为止。
在冶金工业上，利用锂能强烈地和O、N、Cl、S等物质反应的性质，充当脱氧剂和脱硫剂。
在铜的冶炼过程中，加入十万分之一到万分之一的锂，能改善铜的内部结构，使之变得更加致密，从而提高铜的导电性。
锂在铸造优质铜铸件中能除去有害的杂质和气体。
在现代需要的优质特殊合金钢材中，锂是清除杂质最理想的材料。
1kg锂燃烧后可释放42998kJ的热量，因此理是用来作为火箭燃料的最佳金属之一。
1kg锂通过热核反应放出的能量相当于二万多吨优质煤的燃烧。
若用锂或锂的化合物制成固体燃料来代替固体推进剂，用作火箭、导弹、宇宙飞船的推动力，不仅能量高、燃速大，而且有极高的比冲量，火箭的有效载荷直接取决于比冲量的大小。
如果在玻璃制造中加入锂，锂玻璃的溶解性只是普通玻璃的1/100（每一普通玻璃杯热茶中大约有万分之一克玻璃），加入锂后使玻璃成为“永不溶解”，并可以抗酸腐蚀。
锂电池是本世纪三、四十年代才研制开发的优质能源，它以开路电压高，比能量高，工作温度范围宽，放电平衡，自放电子等优点，已被广泛应用于各种领域，是很有前途的动力电池。
用锂电池发电来开动汽车，行车费只有普通汽油发动机车的1/3。
由锂制取氚，用来发动原子电池组，中间不需要充电，可连续工作20年。
目前，要解决汽车的用油危机和排气污染，重要途径之一就是发展向锂电池这样的新型电池。
科学家们预言：
在未来能源（蓄电池和核聚变）方面锂将发挥引人注目的作用。
三、锂的化合物用途
锂化物早先的重要用途之一是用于陶瓷制品中，特别是用于搪瓷制品中，锂化合物的主要作用是作助熔剂。
LiF对紫外线有极高的透明度，用它制造的玻璃可以洞察隐蔽在银河系最深处的奥秘。
锂玻璃可用来制造电视机显像管。
二战期间，美国飞行员备有轻便应急的氢气源—氢化锂丸。
当飞机失事坠落在水面时，只要一碰到水，氢化锂就立即溶解释放出大量的氢气，使救生设备充气膨胀.
锂盐可治疗癫狂病，己在临床上得到应用。
动脉硬化性心脏病的发病率，与该地区饮食中锂的含量成反比。
用氘化锂和氮化锂来代替氘和氚装在氢弹里充当炸药，达到氢弹爆炸的目的。
我国于1967年6月17日成功爆炸的第一颗氢弹里就是利用氘化锂。
LiBH4和LiAlH4，在有机化学反应中被广泛用做还原剂，LiBH4能还原醛类、酮类和酯类等。
LiAlH4，是制备药物、香料和精细有机化学药品等中重要的还原剂。
LiAlH4，也可用作喷气燃料。
LiAlH4是对复杂分子的特殊键合的强还原剂，这种试剂已成为许多有机合成的重要试剂。
有机锂化合物与有机酸反应，得到能水解成酮的加成产物，这种反应被用于维生素A合成的一步。
有机锂化物加成到醛和酮上，得到水解时能产生醇的加成产物。
由锂和氨反应制得的氨基锂被用来引入氨基，也被用作脱卤试剂和催化剂。
锂很容易与氧、氮、硫等化合，在冶金工业中可用做脱氧剂。
锂也可以做铅基合金和铍、镁、铝等轻质合金的成分。
锂在原子能工业中有重要用途。
由于锂的电化当量高（3.86安.时/克，在所有元素中仅次于铍），并具有各种元素中最高的标准氧化电势（+3.045伏），锂电池已在某些军事和电子部门应用，以及在电力车辆推进和峰值电力贮存方面试用。
锂将是第一代氘氚聚变反应堆的重要燃料和反应堆的冷却剂。
锂能与多种元素制成合金，例如铝锂、硼锂、铜锂、镁锂、铅锂、硅锂、硅硼锂和银锂等，而用于原子能、航空、航天、焊接等工业。
锂的应用领域：
用途：
所占比例：
主要使用化合物
电池
25%
锂钴氧化物、锂锰氧化物
陶瓷与玻璃
18%
碳酸锂作添加剂
润滑剂与油
12%
氢氧化锂
医药与塑料
7%
柠檬酸锂盐、锂碳酸盐、锂硫酸盐
空调设备
6%
LiBr（LiCl）、锂铬酸盐
原铝冶炼
4%
氟化锂、碳酸锂
连续铸造
3%
氟化锂（添加剂），合金增强硬度和延展性
化学工艺
3%
锂酰胺、n-丁基锂催化剂
其他
22%
二：
铷
元素符号Rb，银白色稀有碱金属，在元素周期表中属IA族,原子序数37，原子量85.4678,立方晶体，常见化合价为+1。
铷是银白色金属，质软，可用小刀切割。
熔点38.89℃，沸点686℃，密度1.532克/厘米3（20℃）。
化学性质比钾还要活泼，在室温和空气中能自燃，因此必须在严密隔绝空气情况下保存在液体石蜡中。
铷与水，甚至是与温度低到-100℃的冰相接触时，也能发生猛烈反应，生成氢氧化铷和氢气。
与有限量氧气作用，生成氧化铷，在过量氧气中燃烧，生成超氧化物。
铷也能与卤素反应。
氧化态为＋1，只生成＋1价化合物。
铷离子能使火焰染成紫红色，可用焰色反应和火焰光度计检测。
铷在地壳中的含量为0.028%，但极其分散，至今尚未发现单纯的铷矿物，而是存在于其他矿物中，铷在锂云母中的含量为3.75％；铷在光卤石中的含量虽不高，但储量很大；海水中含铷量为0.121克/吨,很多矿泉水、盐湖卤水中也含有较多的铷。
中国宜春锂云母含Rb2O1.2～1.4％，四川自贡地下卤水也含有铷。
铷有两种天然同位素：
铷85和铷87，后者具有放射性。
铷的用途
长期以来，由于金属铷化学性质比钾还要活泼，在空气中能自燃，其生产、贮存及运输都必须严密隔绝空气保存在液体石蜡、惰性气体或真空中，因而制约了其在一般工业应用领域的开发研究和大量使用。
然而，随着人类科学技术的发展和对铷应用开发研究的不断深入，近15年来，除在一些传统的应用领域，如电子器件、催化剂及特种玻璃等，有了一定发展的同时，许多新的应用领域也不断出现，特别是在一些高科技领域，显示了广阔的应用前景。
1：
作为频率标准和时间标准
由于铷辐射频率具有长时间的稳定性，87Rb原子的共振频率被频率标准确定为基准频率。
用作频率标准和时间标准的铷原子频标具有低漂移、高稳定性、抗辐射、体积小、重量轻、功耗低等特点。
2：
能源利用
利用铷易于离子化的特点，多年来国内外在离子推进火箭、磁流体发电、热离子转换发电等方面的应用作了大量研究工作，并有了一些重要的发展。
磁流体发电是把热能直接转换成电能的一种新型发电方式。
用含铷及其化合物作磁流体发电机的发电材料（导电体），可获得较高热效率。
铷可用在空间飞行器的“离子推进发动机”中。
以铷和铯作为材料的离子推进火箭，运行速度可达到1.6X105km·h-1；一艘携带有500g铯和铷的离子推进宇宙飞船，其航程是当今使用固体或液体燃料的约150倍。
3：
特种玻璃
含铷特种玻璃是当前铷应用的主要市场之一。
碳酸铷常用作生产这些玻璃特种的添加剂，可降低玻璃导电率、增加玻璃稳定性和使用寿命等。
含铷特种玻璃已广泛使用在光纤通讯和夜视装置等方面。
4.电子
由于铷原子失去价电子非常容易，可见光的能量就足以使原子电离，受光电磁辐射作用下表面释放自由电子，显示出优良的光电特性、导电性、导热性及强烈的化学活性，使它们在众多技术领域中有着非常独特的用途。
通常铷化合物和合金是制造光电池、光电发射管、原子钟、电视摄像管和光电倍增管的重要材料，也是红外技术的必需材料，如锑化铷、碲化铷、铷铯锑合金等。
使用了铷碲表面的光电发射管常被安装在不同电子探测和激活装置内，在宽辐射光谱范围内仍具有高灵敏度。
铷铯锑涂层常用在光电倍增管阴极上，用于辐射探测设备、医学影像设备和夜视设备等。
5：
其他应用
氯化铷用于钠、铱、钛、锆和过氯酸盐的分析；硝酸铷可作为分析试剂、氧化剂、环境控制分析中放射性物质检测等。
氯化铷、碳酸铷是制备金属铷、其它铷盐和同位素分离等的主要原料。
铷及其一些铷盐还可作为化工中一些有机化学反应的催化剂、陶瓷工业中的添加剂。
金属铷是制取其他高纯铷盐和铷单晶的基础原料。
随着国内外高新技术产业的迅猛发展，铷及其化合物的一些独特特性已显示出极大的应用前景和重要的科学与商业价值，特别是在航天航空、能源和国防工业等领域的应用需求有不断增加之态势，显示了强大的生命力。
目前，发达国家铷的应用主要集中在高科技领域，有80%的铷用于开发高新技术，只有20%的铷用于传统应用领域。
特别值得一提的是，随着世界能源日趋紧缺，人们都在寻求新的能量转换方式，以提高效率和节约燃料，减少环境污染。
铷在新能量转换中的应用显示了光明的前景，并已引起世界能源界的注目。
参照国外铷工业发展的经验，发展我国的铷产业需要从以下几个方面进行：
首先，重点在开发铷的传统应用领域上，比如铷在催化剂方面的利用，增加其应用范围，开发新产品，不断拓宽其在合成反应的应用。
其次，开发在高新技术领域的应用，在磁流体发电、热离子发电、激光能转换方面等。
尖端技术是铷应用的光明前景所在，长久对铷工业界有极大的促进作用。
三：
铯
铯的基本性质
元素铯是碱金属族的一种银白色、质软、易展性的金属元素，铯的熔点（28155℃）；沸点（671℃）；蒸气压最高，密度最大，正电性最强，电离势和电子逸出功最小。
金属铯的活性很强，在空气中燃烧会喷溅，产生浓密的碱性烟雾，伤害眼睛、呼吸系统和皮肤。
因此在生产、贮存及运输时必须严格防止金属铯同空气或水接触。
铯的主要化工产品是硫酸铯、硝酸铯、碳酸铯、氯化铯、碘化铯、铬酸铯等盐类及金属铯。
铯的应用
铯通常以其化合物和合金形式用于电子管和光电池中。
由于铯很容易电离，它的主要工业用被用作离子火箭发动机、信息产业、核能源、航天技术、荧光材料、光学晶体、医药、催化剂等领域，也用于光电池，原子钟和红外灯、光电倍增管和电视摄象管以及用作真空管的吸气剂，作为空气去除剂，用于除去真空管中的痕量空气。
由钠和铊激活的碘化铯可制作工业和医疗用的x射线图象放大板或荧光屏。
铯可用于制作铯原子钟，70年代铯原子钟的准确度已经达到500万年误差仅一秒的水平。
日本铷铯应用发展最快的领域是催化剂，特别是有机合成催化剂，碳酸铯是环氧乙烷聚合催化剂；氢氧化铯是一种较强的碱用作蓄电池的电解液、聚合反应的催化剂。
由于铷铯所具有的独特性能，它们不但可用作助催化剂，以改进催化剂的表面性质，使其具有更好的活性、稳定性和选择性，同时铷铯本身就是一种催化剂，对许多反应具有良好的催化性能。
现在出的加铯催化剂低温活性也还不错。
铯也是一种优良的催化剂，在钢铁、有色金属冶炼、硫酸等行业做催化剂去除气体和其他杂质；甲酸铯作为完成液可用于深海高温高压石油和天然气钻井和勘探；硝酸铯可作为
着色剂和氧化剂用于烟火行业，还可用作石油裂解闪烁计数器、X射线荧光粉等。
另外，铯在热离子发电、涡轮发电及离子推进技术的研究处于开发阶段。
发展趋势：
从近三年国际铯市场应用分析，铯消费猛增主要是作为催化剂的优势愈发明显。
先是铯在硫酸行业做铯-钒催化剂，现今已普及；而催化剂
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