化學原理啟迪439-2
PRADA SPRING/SUMMER 2013 WOMENSWEAR SHOW
1.
鹼金屬與水激烈反應會釋放氫氣：
2M(s)＋2H2O(l)→2M+(aq)＋2OH－(aq)＋H2(g)
2.
從游離能來看鹼金屬族元素與水的的反應，鋰是最弱的還原劑。（鋰游離能最高，代表鋰提供電子的能力最弱，因此是最弱的還原劑）
3.
可是從標準還原電位差來看，鋰是最強的還原劑。（鋰的標準還原電位差最高，代表鋰陽離子接受電子還原成鋰原子所需的能量最大，既然如此，鋰應是所有鹼金屬元素中，最有能力釋出電子，並保持陽離子狀態的元素）
4.
這二個互相衝突的結論主要是因為，小顆的Li+離子與水反應釋放出來的水合能非常大。（水合能指離子與周遭水分子互相吸引的能量，Li+離子與水反應釋放的水合能大，代表Li釋出電子產生的Li+離子後，能與水形成強勁的化學鍵，因而穩定了Li+離子的狀態）
5.
因為Li+離子的電荷密度極高，所以Li+離子能夠有效地與水分子互相吸引，Li+與水互相吸引的反應程序會大量釋放能量，有利於生成Li+離子，使鋰在溶液中成為強還原劑。
6.
鋰雖然是強還原劑，但鋰與水反應的速度，比鈉和鉀與水的反應速度慢。我們知道反應的平衡位置控制在熱力學因素，而反應的速率則控制在動力因素，這些因素彼此之間並沒有直接關連。
7.
鋰與水反應的速率，比鈉或鉀與水反應的速率慢，主要是因為鋰的熔點比其他元素高；反應產生的熱無法融化鋰，然而，反應產生的熱可以融化鈉和鉀。
8.
由於鹼金屬十分容易釋出電子，變為M+陽離子，所以鹼金屬能夠與非金屬反應生成離子化合物。
9.
按照常理，鹼金屬應能夠與氧反應，生成化學式為M2O的氧化物，可是事實上，鋰是鹼金屬族中唯一能夠與過量「氧氣」反應生成M2O氧化物的元素：
4Li(s)＋O2(g)→2Li2O(s)
10.
鈉與有限的氧反應會生成「氧化鈉Na2O」，鈉與過量的氧反應，將形成過氧化鈉sodium
peroxide：
2Na(s)＋O2(g)→Na2O2(s)
11.
過氧化鈉的鹼性氧陰離子O22－，與水反應形成過氧化氫hydrogen
peroxide與氫氧根離子：
Na2O2(s)＋2H2O(l)→2Na+(aq)＋H2O2(aq)＋2OH－(aq)
過氧化氫是強氧化劑，功能是漂白劑與消毒劑。
12.
鉀、銣、銫與氧反應產生超氧化物，化學式為MO2，MO2超氧化物含有氧陰離子O2－ anion。舉例來說，鉀與氧的反應如下：
K(s)＋O2(g)→KO2(s)
13.
超氧化物，與水或二氧化碳反應，會釋出氧氣：
2MO2(s)＋2H2O(l)→2M+(aq)＋2OH－(aq)＋O2(g)＋H2O2(aq)
4MO2(s)＋2CO2(g)→2M2CO3(s)＋3O2(g)
14.
超氧化物可用來製作消防員使用的自給式呼吸器self-contained breathing apparatus，超氧化物也可用來製作實驗室的緊急供氧設備。
15.
鹼金屬與氧形成的化合物種類，摘要如下：
化學式：M2O
名稱：氧化物Oxide
範例：Li2O、Na2O
化學式：M2O2
名稱：過氧化物Peroxide
範例：Na2O2
化學式：MO2
名稱：超氧化物Superoxide
範例：KO2、RbO2、CsO2
16.
鋰是鹼金屬族中，唯一會與氮氣反應生成氮化物nitride salt的元素，生成的氮化物含有疊氮陰離子N3－：
6Li(s)＋N2(g)→2Li3N(s)
17.
下表是鹼金屬的重要反應：
2M＋X2→2MX 注：X2＝鹵素分子
4Li＋O2→2Li2O
注：在過量氧氣下進行反應
2Na＋O2→Na2O2
M＋O2→MO2
注：M＝K、Rb或Cs
2M＋S→M2S
6Li＋N2→2Li3N
注：只有Li能進行此反應
12M＋P4→4M3P
2M＋H2→2MH
2M＋2H2O→2MOH＋H2
2M＋2H+→2M+＋H2
注：劇烈反應。
18.
鹼金屬對生物系統正常運作十分重要，例如，神經與肌肉需要鹼金屬的協助，身體所有的細胞與液體都需要Na+和K+。
19.
人類血漿Na+和K+的濃度是：
[Na+]≒0.15M
並且[K+]≒0.005M
20.
細胞內液體的Na+和K+濃度正好相反：
[Na+]≒0.005M
並且[K+]≒0.16M
21.
因為細胞內外的濃度明顯不同，細胞需要一個選擇性通道，經由精密的機制，將Na+和K+離子運送穿越細胞膜。
22.
近期有些研究注意到鋰離子Li+在內腦扮演的角色。碳酸鋰被用於治療躁鬱症患者，鋰離子明顯影響神經傳遞物質的濃度高低，神經傳導物質或鋰離子的濃度不正確時，可能造成憂鬱症或躁鬱症。
n 翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》
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