Kim loại nào sau đây là kim loại mềm nhất trong tất cả?

1. Kim loại nào mềm nhất trong tất cả các kim loại?

Kim loại nào sau đây là kim loại mềm nhất trong tất cả các kim loại?

A. Liti

B. Xesi

C. Natri

D. Kali

Đáp án: B. Xesi.

Xesi là kim loại mềm nhất trong tất cả các kim loại và có thể được giải thích bằng cách sử dụng khoa học. Xesi có ký hiệu hóa học là Cs và thuộc nhóm 1 của bảng tuần hoàn, nghĩa là nó có một electron ở lớp ngoài cùng. Điều này làm cho nó rất dễ nhường electron và phản ứng với các nguyên tố khác. Theo thang điểm Mohs, một phương pháp phổ biến để xếp hạng độ cứng của khoáng chất dựa trên khả năng làm xước các vật liệu mềm hơn, Xesi có độ cứng chỉ là 0.2, là nguyên tố mềm nhất mà con người biết tới. Xesi có màu vàng nhạt, dẻo và có thể lấy dao cắt dễ dàng. Xesi rất nhạy cảm với không khí và nước, nên nó phải được bảo quản trong dầu khoáng hoặc chân không. Xesi có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, y tế và nghiên cứu, chẳng hạn như làm chất phóng xạ, chất đánh lửa, chất xúc tác và chất đồng vị đánh dấu.

2. Tính chất vật lý và tính chất hóa học của kim loại Xesi:

2.1. Tính chất vật lý:

– Cấu hình electron: [Xe] 6s1

– Số hiệu nguyên tử: 55

– Khối lượng nguyên tử: 133 g/mol

– Vị trí trong bảng tuần hoàn

+ Ô: số 55

+ Nhóm: IA

+ Chu kì: 6

– Đồng vị: 133Cs, 134Cs, 135Cs, 137Cs.

– Độ âm điện: 0,79

– Xesi (Cs) là một kim loại kiềm, có màu trắng hoặc vàng nhạt ở chỗ cắt, rất mềm và dễ nóng chảy.

– Nhiệt độ nóng chảy của xesi là 28,7 độ C, thấp nhất trong các kim loại kiềm.

– Nhiệt độ sôi của Xesi là 667,6 độ C.

– Khối lượng riêng của Xesi ở dạng lỏng là 1,841 g/cm3, thấp hơn khối lượng riêng ở dạng rắn là 1,873 g/cm3.

– Hơi Xesi có màu chàm-lục.

– Xesi là kim loại hoạt động mạnh, có khả năng tự cháy và phản ứng với nước ngay cả ở nhiệt độ âm.

– Xesi có tính chất vật lý và hóa học giống với rubidi (Rb), nhưng hoạt động mạnh hơn và có khối lượng riêng cao hơn.

2.2. Tính chất hóa học:

* Tác dụng với phi kim:

Xesi (Cs) là một kim loại kiềm có tính khử rất mạnh, chỉ sau franxi. Xesi có thể tác dụng trực tiếp với hầu hết các phi kim (trừ nitơ) để tạo thành các muối hoặc oxit. Ví dụ:

– Tác dụng với hiđro: 2Cs + H2 → 2CsH

– Tác dụng với oxi: Cs + O2 (kk) → CsO2

– Tác dụng với clo: 2Cs + Cl2 → 2CsCl

– Tác dụng với lưu huỳnh: 2Cs + S → Cs2S

– Tác dụng với photpho: 4Cs + P4 → 4Cs3P

Xesi cũng có thể tác dụng với các oxit phi kim để tạo thành các muối mới. Ví dụ:

– Tác dụng với CO2: Cs + CO2 → Cs2CO3

– Tác dụng với SO3: Cs + SO3 → Cs2SO4

– Tác dụng với N2O5: Cs + N2O5 → CsNO3

Xesi là kim loại kiềm có tính chất hóa học đặc biệt mạnh, nên cần được bảo quản cẩn thận và sử dụng an toàn.

* Tác dụng với nước:

Phản ứng nổ của Xesi với nước thậm chí ở nhiệt độ thấp, mạnh hơn các kim loại khác trong nhóm 1. Phản ứng với nước đá ở nhiệt độ thấp −116 °C (−177 °F). Phương trình phản ứng là:

2Cs + 2H2O → 2CsOH + H2

Sản phẩm của phản ứng là caesi hiđroxit (CsOH) và hiđro (H2). Caesi hiđroxit là một oxit bazơ tan tác dụng được với nước, oxit axit, dung dịch muối, axit và làm đổi màu quỳ tím thành xanh. Hiđro là một khí không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí, dễ cháy và tạo thành nước khi phản ứng với oxi.

3. Cách điều chế Xesi:

Cs có thể điều chế bằng cách điện phân nóng chảy muối halogenua của nó, như CsCl hay CsBr. Quá trình điện phân được thực hiện trong một ống thủy tinh chịu nhiệt, có hai điện cực bằng than chì hoặc grafit. Khi dòng điện qua dung dịch nóng chảy, ion Cs+ sẽ di chuyển về điện cực âm và nhận electron để trở thành kim loại Cs. Kim loại Cs sẽ bay hơi do nhiệt độ cao và được hứng bởi một ống lạnh. Ion halogen sẽ di chuyển về điện cực dương và phóng ra khí halogen.

Cách khác để điều chế Cs là dùng xyanua xêzi (CsCN) nóng chảy thay vì muối halogenua. Tuy nhiên, phương pháp này rất nguy hiểm vì xyanua xêzi là một chất độc và có thể gây ngộ độc nếu tiếp xúc với da hay hít phải khí. Ngoài ra, xyanua xêzi còn có thể phản ứng với nước tạo ra khí xianhiđric (HCN), một khí độc rất mạnh.

Do đó, cách điều chế Cs là một quá trình rất phức tạp và nguy hiểm, chỉ nên được thực hiện bởi những người có kinh nghiệm và trang thiết bị an toàn. Cs là một kim loại rất hiếm và có giá trị cao trong nhiều ứng dụng công nghệ, nhưng cũng rất dễ bị oxi hóa và phát nổ khi tiếp xúc với không khí hay nước.

4. Kim loại Cs được ứng dụng như thế nào?

Kim loại Xesi có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và khoa học, chẳng hạn như:

– Là thành phần của các chất lỏng khoan dựa trên format caesi (Cs (HCOO)) trong công nghiệp khai thác dầu mỏ.

– Là nguyên liệu chế tạo đồng hồ nguyên tử, với độ chính xác ở mức giây trong hàng nghìn năm. Xesi được sử dụng trong các đồng hồ nguyên tử để đo thời gian với độ chính xác cực cao. Đồng hồ nguyên tử sử dụng sự dao động của các nguyên tử cesium để đo thời gian với độ chính xác tới hàng tỷ phần tử giây.

– Là chất trao đổi nhiệt trong một số loại lò phản ứng hạt nhân.

– Xesi-137, một isotop phổ biến của xesi, được sử dụng trong y học hạt nhân. Nó có thể được sử dụng để điều trị ung thư và xạ trị bệnh tật.

– Là nguyên liệu sản xuất tế bào quang điện.

– Là phương pháp điều chế một số kim loại hiếm bằng phương pháp nhiệt luyện.

– Xesi có khả năng phát điện tử khi tiếp xúc với ánh sáng. Do đó, nó được sử dụng trong các thiết bị quang điện tử như các cảm biến ánh sáng và các thiết bị phát điện tử.

– Xesi có tính chất đặc biệt và được sử dụng trong nghiên cứu và phát triển các vật liệu và công nghệ mới. Nó có thể được sử dụng để tạo ra các hợp chất và hợp kim có tính chất đặc biệt.

– Cesium được sử dụng trong các thiết bị quang học như các thiết bị phân tích phổ và các thiết bị quang phổ học.

Do có tính hoạt động mạnh, kim loại caesi được xếp vào nhóm vật liệu nguy hại. Nó được trữ và vận chuyển trong hydrocarbon khô, như dầu khoáng. Tương tự, nó phải được xử lý trong khí trơ như argon. Tuy nhiên, phản ứng nổ caesi-nước thường ít mạnh hơn phản ứng nổ natri-nước với cùng một lượng natri.

Để xử lý caesi một cách an toàn, bạn cần tuân thủ các biện pháp sau:

– Luôn đeo găng tay, kính bảo hộ và quần áo bảo hộ khi tiếp xúc với caesi.

– Tránh để caesi tiếp xúc với không khí, nước hoặc các chất oxy hóa khác, vì chúng có thể gây ra phản ứng nổ hoặc cháy.

– Bảo quản caesi trong hydrocarbon khô, như dầu khoáng, và trong khí trơ như argon, để ngăn chặn sự oxy hóa và ẩm ướt.

– Sử dụng các dụng cụ bằng thép không gỉ hoặc sứ để thao tác với caesi, vì chúng không bị ăn mòn bởi caesi.

– Nếu xảy ra rò rỉ hoặc tràn caesi, hãy dùng cát khô hoặc bột than hoạt tính để hấp thụ và thu gom caesi. Không dùng nước hoặc dung dịch kiềm để rửa sạch caesi, vì chúng có thể gây ra phản ứng nguy hiểm.

5. Các bài tập về kim loại Xesi:

1. Công thức hóa học của muối cesium clorua là:

A. CsCl

B. Cs2Cl

C. CsCl2

D. Cs2Cl2

Đáp án: A

2. Khi cesium phản ứng với nước, sản phẩm chính là:

A. Cesium oxit (Cs2O) và khí hydro (H2)

B. Cesium hiđroxit (CsOH) và khí hydro (H2)

C. Cesium peroxit (Cs2O2) và khí oxy (O2)

D. Cesium siêu oxit (CsO2) và khí oxy (O2)

Đáp án: B

3. Đồng vị phóng xạ của cesium được sử dụng để điều trị ung thư là:

A. Cs-131

B. Cs-133

C. Cs-135

D. Cs-137

Đáp án: A

4. Đồng hồ nguyên tử dựa trên sự dao động của nguyên tử cesium có độ chính xác đến:

A. 1 giây trong 100 năm

B. 1 giây trong 1000 năm

C. 1 giây trong 10 triệu năm

D. 1 giây trong 100 triệu năm

Đáp án: D

5. Kim loại kiềm có tính phản ứng với nước cao nhất là:

A. Li

B. Na

C. K

D. Cs

Đáp án: D