جرم ویژه، چگالی نسبی و درجه ای پی ام

هدف:اندازه گیری جرم ویژه و چگالی نسبی گازوئیل، اندازه گیری درجه ای پی ام الکل

وسایل و مواد لازم: گازوئیل، الکل با چگالی های10.20.30.40.50.60.70.80.90، استوانه ی بزرگ9عدد، استوانه ی کوچک، دماسنج، چراغ گاز، توری، سه پایه، بشر، هیدرومتر،

چکیده:

آزمایش اول: ابتدا حجم و جرم و دمای گازوئیل را اندازه گیری کرده و آن را در حمام آب گرم قرار می دهیم و همین طور که دمای گازوئیل بالا می رود حجم و جرم آن هم بالا می رود و این عددها را در جدول یادداشت می کنیم.   آزمایش دوم: به کمک هیدرومتر spgهر یک از الکل های 10.20.30.40.50.60.70.80.90 را اندازه گیری کرده و پس از قرار دادن در فرمول ای پی ام آن را اندازه گیری می کنیم.

مقدمه:

چگالی: مردم گاهی می‌گویند سرب سنگیتر از پَر است. اما یک گونی بزرگ پُر از پَر ، سنیگتر از یک ساچمهسربیاست. واژه سنگینی سه مفهوم متفاوت دارد. مثلا در عبارت «یک سنگ خیلی سنگین است و نمی‌شود حرکت داد.» ، منظور وزن سنگ است. در چنین مفهومی هیچ جوابی برای پرسش «شیر سنگینتر است یا آب؟» وجود ندارد. سوالات اخیر مربوط به یک ویژگی عام از کلیه مواد می‌باشد. این ویژگیچگالییاجرم حجمینام دارد که از مشخصه‌های فیزیکی مواد به حساب می‌آید که این ویژگی مواد مستقل از ابعاد نمونه می‌باشد. بنابراین برای بیان دقیق ، باید بگوییم چگالی سرب بیشتر از چگالی پر است و در مورد شیر و آب نیز این امر صادق است.

واحدها: در اندازه‌گیری چگالی جامدات و مایعات معمولا جرم را بر حسب گرم(g)یا کیلوگرم (kg) و حجم را بر حسب سانتیمتر مکعب(cm3)یا مترمکعب(m3)بیان می‌کنند که در این صورت چگالی برحسب واحدهای کیلوگرم بر متر مکعب(Kg/m3)یا گرم بر سانتیمتر مکعب(gr/cm3)می‌سنجند. چگالی نشانگر این است که جرم ماده تا چه حد متراکم شده است. مثلا ،سربیک ماده چگال است، زیرا مقدار زیادی از آن در حجم کوچکتر متراکم شده از طرف دیگر چگالی هوا بسیار کم است.

طریقه اندازه گیری:برای اندازه‌گیری چگالی یک جسم باید هم جرم جسم(m) و هم حجم(V)آن را اندازه‌گیری کنیم. جرم را می‌توانیم با ترازو اندازه‌گیری کنیم. حجم یک جسم جامد را می‌توانیم با راههای گوناگون اندازه بگیریم. مثلا برای بدست آوردن حجم یک مکعب ، اندازه یک ضلع آن را به توان 3 می‌رسانیم و یا برای تعیین حجم یک مکعب مستطیل طول ، عرض و ارتفاع آن را در هم ضرب می‌کنیم. حجم یک مایع را می‌توانیم با ظرف شفاف مدرجی که واحدهای حجم را نشان می‌دهد، اندازه بگیریم. در آزمایشگاه معمولا برای اندازه گیری حجم مایعات ازاستوانه مدرجاستفاده می‌کنند. در مواردی بوسیله اندازه‌گیری جرم نسبی مواد نسبت به هم از طریق چگالی نسبی مواد نسبت به هم می‌توانیم چگالی تک‌تک مواد را اندازه‌گیری نموده و مشخص نماییم.

چگالی نسبی:مقایسه چگالی دو مایع با یکدیگر یا مقایسه چگالی یکجامدبا یکمایعخیلی راحت است. اگر چگالی جسمی کمتر از مایع باشد، در آن شناور می‌شود و در غیر اینصورت در آن غرق می گردد. مثلا چگالیچوباز آب کمتر است و برای همین است که چوب روی آب شناور می‌ماندنیروی ارشمیدس.

مواد چگال:هستهاتمهای تشکیل دهنده مواد و ستارگان از جملهکوتوله‌های سفید،ستارههای نوترونی،ابر نواختران،سیاه چاله‌هاو ... چگالترین موادها هستند.

قیف جدا کننده:وسیله‌ای است که مایعات را بر اساس شاخص چگالی از هم جدا می‌کند؛ مثلا اگر مخلوط روغن و آب را در مخزن این دستگاه بریزیم، بر حسب چگالی مواد در داخل این ظرف تفکیک می‌شود. اگر شیر زیر ظرف را باز کنیم، مایعی که دارای چگالی بالاست، در زیر قرار گرفته و از دستگاه خارج می‌گردد تا اینکه به مرز جدایی مایعاتروغنوآببرسد، در چنین حالتی شیر را می‌بندیم و دستگاه با موفقیت دو مایع مخلوط را از هم جدا می‌کند.

روش کار :

آزمایش اول: ابتدا یک استوانه ی مدرج را روی ترازو وزن می کنیم و حدود 8 میلی لیتر گازوئیل درون آن می ریزیم و دوباره استوانه را وزن می کنیم و می بینم که جرم گازوئیل حدود29.16 گرم است، حال دمای گازوئیل را هم اندازه گیری می کنیم. حال به کمک بشر یک حمام آب گرم درست می کنیم و استوانه را درون آن قرار می دهیم و می بینیم که دمای آن بالا می رود و هنگامی که دمای گازوئیل به 39 درجه رسید، می بینیم که حجم آن به8.1 میلی لیتر رسیده و هنگامی که استوانه را وزن می کنیم، می بینیم که جرم آن 29.11 گرم است. سپس دوباره استوانه را درون حمام آب گرم قرار می دهیم تا دمای آن بالاتر برود. حال که دمای گازوئیل درون استوانه به 54 درجه رسیده است، می بینیم که حجم آن به 8.15 میلی لیتر رسیده است و جرم آن حدود 29.69 گرم شده است. دوباره استوانه را درون حمام آب گرم قرار می دهیم و می گذاریم تا دمای آن بالا برود. حال که دمای گازوئیل به 70 درجه رسیده، حجم گازوئیل 8.2 میلی لیتر و جرم آن حدود 29.10 گرم شده است. حال دوباره دمای گازوئیل را بالا می بریم. حال دمای گازوئیل به 85 درجه رسیده و حجم آن حدود8.3 میلی لیتر شده و جرم آن حدود29.13 گرم است. حال عددهای بدست آمده را درون جدول قرار می دهیم و چگالی ها را بدست می آوریم.

آزمایش دوم: 9عدد استوانه ی مدرج 500 میلی لیتری آورده و درون یکی الکل 10 درصد، درون یکی الکل 20 درصد، تا الکل 90 درصد درست می کنیم و روی هر استوانه با یک برچسب درصد الکل را می زنیم. حال یک هیدرومتر spgکه بین 0.8 و 0.9 است را می آوریم و آن را آرام درون استوانه ی حاوی الکل 90 درصد قرار می دهیم و هنگامی که غوطه ور شد آن را آرام می چرخانیم و هنگامی که ثابت شد می بینیم که الکل 90 درصد، عدد 0.833 درجهspg را نشان می دهید. حال هیدرومتر را درون استوانه ی حاوی الکل 80 درصد قرار می دهیم و پس از چرخاندن می بینیم که هیدرومتر درون الکل 80 درصد، عدد 0.862 درجهspg را نشان می دهد. حال هیدرومتر را درون الکل 70  درصد قرار می دهیم و می بینیم که هیدرومتر عدد 0.886 درجهspg را نشان می دهد. برای الکل های با درصد 60 درصد به پایین نمی شود دیگر از این هیدرومتر استفاده کرد بنابراین از یک هیدرومتر دیگر استفاده می کنیم. این هیدرومتر بین 0.7 تا 1 درجهspg و 0 تا 40 درجه بومه را نشان می دهد. حال این هیدرومتر را درون استوانه ی حاوی الکل 60 درصد قرار می دهیم و می بینیم که عدد 0.91 درجهspg و 24 درجه بومه را نشان می دهد. حال این هیدرومتر را  درون استوانه ی بعدی که حاوی الکل 50 درصد است قرار می دهیم و می بینیم که هیدرومتر عدد 0.93 درجهspg و 20 درجه بومه را نشان می دهد. سپس هیدرومتر را درون استوانه ی حاوی الکل 40 درصد قرار می دهیم و می بینیم که هیدرومتر عدد 0.95 درجهspg و 17 درجه بومه را نشان می دهد. حال هیدرومتر را درون استوانه ی بعدی که حاوی الکل 30 درصد است قرار می دهیم و می بینیم که عدد 0.96 درجهspg و 15 درجه بومه را نشان می دهد. سپس هیدرومتر را درون استوانه ی حاوی الکل 20 درصد قرار می دهیم و می بینیم که عدد 0.97 درجهspg و 14 درجه بومه را نشان می دهد. و در آخر هیدرومتر را درون استوانه ی حاوی الکل 10 درصد قرار می دهیم و می بینیم که عدد 0.98 درجهspg و 13 درجه بومه را نشان می دهد. 

جدول ثبت نتایج حاصل از آزمایش(آزمایش اول)

جدول ثبت نتایج حاصل از آزمایش(آزمایش دوم)

محاسبات:

جدول ثبت حاصل از محاسبات(آزمایش اول)

جدول ثبت حاصل از محاسبات(آزمایش دوم)

نتیجه گیری تفسیر نتایج: نتیجه می گیریم که با این درو آزمایش می توان چگالی گازوئیل در دماهای متفاوت را بدست آورد و APIالکل را بدست آورد.

خطا :-1 کالیبره نبودن دماسنج   2- خطای دید   3- نخواندن دمای دقیق   4- اشتباه در محاسبات

منابع : سایت  daneshnameh.roshd.ir

نقطه ریزش

هدف:اندازه گیری نقطه ریزش و نقطه ابری شدن گازوئیل

وسایل و مواد لازم: یخ . نمک . استن . بشر . گازوئیل . لوله آزمایش . درپوش لاستیکی یا چوب پنبه . دماسنج .

چکیده:

ابتدا گازوئیل را در بشری که از یخ پر شده میگداریم تا دمای آن حدود 5- برسد که در این حالت گازوئیل به صورت کریستال درمی آید و به این نقطه ، نقطه ابری شدن می گویند و همین طور که ادامه می دهیم به 10- می رسیم که در این دما گازوئیل به از حالت روانی خود بیرون می آید که به این نقطه،  نقطه ریزش می گویند.

مقدمه:

مفهوم نقطه ابری شدن Cloud point  : هنگام سرد شدن محصولات نفتی،دمایی که در آن ابر یا هاله ای از کریستال های ترکیبات پارافینی در داخل محصول نفتی ظاهر شود.(در این دما نمونه سیالیت خود را از دست نداده و قابل استفاده است)

مفهوم نقطه ریزش pour point: به هنگام سرد شدن یک نمونه از محصولات نفتی، پایین ترین دمایی است که در آن دما، نمونه سیالیت و روانی خود را هنوز حفظ کرده است.(یعنی در پایین تر از این دما نمونه سیالیت خود را از دست داده و به اصطلاح می بندد.)

نقطه ی ریزش برای مصرف کننده اهمیت بیشتری دارد، به طور مثال در سرمای زمستان اگر نقطه ریزش گازوئیل به حد کافی پایین نباشد، سیالیت و روانی خود را از دست میدهد و در نتیجه در سیستم سوخت رسانتی گرفتگی ایجاد می شود.قاعده کلی آن است که نقطه ریزش باید حداقل 10 درجه سانتیگراد زیر پائین ترین محدوده دمای پیش بینی شده باشد.

در یک آزمایش ساده می توان هر دو مشخصه (نقطه ریزش و ابری شدن) را اندازه گیری کرد.

روش کار :

ابتدا حدود یک سوم یا یک دوم لوله را پر از گازوئیل کرده و یک دماسنج کالیبره شده را درو چوب پنبه ای رد می کنیم و دماسنج با چئب پنبه را روی لوله ی آزمایش می گذاریم و آن را درون بشری که کمی یخ خرد شده درون آن است می گذاریم و یک لایه یخ و یک لایه نمک درون بشر اضافه می کنیم به طوری که از گازوئیلی که درون لوله است کمی بالا بزند بعد از اینکه دور لوله ازمایش را با یخ و نمک پر کردیم منتظر می شویم تا دمای گازوئیل کاهش یابد و با کاهش هر 3 درجه سانتی گراد دمای گازوئیل لوله ازمایش را بیرون می آوریم  و دما را کنترل می کنیم.

 حدود 20 تا 25 دقیقه طول میکشد تا گازوئیل از دمای محیط به نقطه ابری شدن برسد در این مرحله هاله ای از کریستال در گازوئیل ظاهر می شود که نقطه ابری شدن نام دارد در ازمایشی که ما انجام دادیم نقطه ریزش حدود 4- تا5- بود.

بعد از این مرحله دما به سختی کاهش میابد و برای تسریع کاهش دما می توان از استن نیز استفاده کرد از این به بعد هر بار که لوله ازمایش را از بشر خارج می کنیم و ان را کمی کج می کنیم تا بینیم که آیا گازوئیل هنوز روان است یا نه و در دمای 13- درجه به نقطه ی ریزش می رسد. عددی را که ما بدست اوردیم 13- بود اما به دلیل اینکه شاید در دمای 12- به نقطه ریزش رسیده باشد عدد 13- را با 3 جمع میکنیم وجواب را به عنوان نقطه ریزش گزارش می کنیم.

جدول ثبت نتایج حاصل از آزمایش

محاسبات:

نقطه ریزش    -13+3=-10

نتیجه گیری تفسیر نتایج: به وسیله این آزمایش می توان نقطه ریزش گازوئیل را در آزمایشگاه بدست آورد در صنعت از این آزمایش برای تعیین نقطه ریزش میعانات نفت به کار می رود.

خطا :-1 کالیبره نبودن دماسنج   2- خطای دید   3- نخواندن دمای دقیق

منابع : سایتsanaye-shimiayi.blogfa.com و مشاهدات

نام و نام خانوادگی: محمد مهدی محمودی وند                           تاریخ:28/07/1392

عنوان آزمایش: شناسایی کاتیون ها و آنیون ها

هدف آزمایش: شناسایی برخی از کاتیون ها و آنیون ها به کمک شناساگر

مواد و ابزار لازم: سه لوله آزمایش، جا لوله ای، Ag+ و Pb2+ و Hg2+ ، HCl ، آب جوش ، Na2C2O4 ، NH3

تئوری آزمایش:

آنیون و کاتیون: نیروی پیش برنده یک واکنش یونی ، جاذبه الکتروستاتیکی متقابل یون‌های ناهمنام است. این جاذبه باعث آزاد شدن انرژی شبکه می‌شود. انرژی شبکه، عامل مهمی در تعیین تعداد بار منفی یا مثبتی است که اتم‌ها به هنگام تشکیل یک بلور یونی می‌پذیرند.

نامگذاری ترکیبات یونی : نامگذاری ترکیبات یونی بر قواعدی چند استوار است. ابتدا از کاتیون (یون مثبت) ترکیب نام برده می‌شود و آنیون (یون منفی) پس از آن ذکر می‌شود.

کاتیون : بیشتر کاتیونها ، یونهای تک اتمی‌اند که توسط فلزات بوجود می‌آیند. اگر فلز تنها یک نوع کاتیون ایجاد کند، نام یون ، همانند فلز مربوط است. ⁺Na یون سدیم است. یعنی فلز سدیمی که ابتدا بصورت گازی در آمده است و از سدیم یک الکترون با اعمال انرژی یونش گرفته شده است. ²⁺Mg یون منیزیم است. ³⁺Al ، یون آلومینیوم است.
برخی از فلزات بیش از یک نوع کاتیون بوجود می‌آورند. در اینگونه موارد ، با نشان دادن تعداد بار کاتیونها در نامشان آنها را متمایز می‌کنیم. بار این نوع کاتیونها بصورت ارقام لاتین بعد از نام فارسی عنصر قرار داده می‌شود. ⁺Cu ، یون مس (I) و ²⁺Cu ، یون مس (II) است. در روشی قدیمی‌تر برای متمایز کردن دو نوع یون بوجود آمده از یک فلز ، پسوندی به نام فلز افزوده می‌شود. در این روش ، هرگاه نماد فلزی از لاتین مشتق شده باشد، از نام لاتین فلز استفاده می‌شود.
پسوند "- و" برای یون دارای بار مثبت کمتر و پسوند "- یک" برای یون با بار مثبت بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. ⁺Cu ، یون کوپرو و ²⁺Cu یون کوپریک است. ⁺Fe ، یون فرو و ²⁺Fe یون فریک است.
توجه کنید که در روش بالا تعداد بارها بروشنی بیان نمی‌شود و نیز این روش برای فلزاتی که بیش از دو نوع کاتیون تولید می‌کنند، قابل استفاده نیست.

آنیون :آنیونهای تک‌اتمی از اتم فلزات به وجود می‌آیند. نام آنها از طریق حذف بخش آخر نام عنصر و افزودن پسوند "- ید" به باقیمانده به دست می‌آید. ^-Cl یون کلرید است. ^2-O ، یون اکسید است. ^3-N یون نیترید است. اما ، تمام آنیونهایی که نامشان به "ید" ختم می‌شود تک اتمی نیستند. بلکه معدودی آنیونهای چند اتمی نیز نامشان با این پسوند ختم می‌شود. مثلا ^-CN یون سیانید است. ^-OH یون هیدروکسید است. ^2-O₂ یون پروکسید است.
آنیونهای چند اتمی بسیاری شناخته شده‌اند. بعنوان مثال ^2-O₂ یون پراکسید ، Cr₂O₇^-2 یون کرومات ، SO₃^-2 یون سولفیت و ^3-AsO₄ یون آرسنات است.

روش کار:

مقدار کمی از نمونه را برداشته و آن را درون لوله ی آزمایش می ریزیم و به آن محلولHCl  اضافه می کنیم، حال اگر کاتیون های Ag+ و Pb2+ و Hg2+ درون این نمونه باشند، هر سه کاتیون به AgCl و PbCl2 و Hg2Cl2  رسوب می کنند که رنگ رسوب هم سفید است. حال برای اینکه ببینیم آیا  PbCl2  درون آن است یا خیر می آییم و کل محتوی لوله  را درون لوله ای دیگر که درون آن آب جوش است می ریزیم. در این حالت اگر PbCl2 درون محلول وجود داشته باشد درون آب جوش حل می شود و AgCl و Hg2Cl2  به صورت رسوب ته لوله باقی می ماند. حال آب روی رسوب را که PbCl2  درون آن حل شده را از رسوب جدا می کنیم و درون لوله ای دیگر می ریزیم. حال برای اینکه بفهمیم PbCl2 درون آن است یا نه، آن را با Na2C2O4 درون لوله می ریزیم و اگر PbCl2 درون آن باشد، محلول به صورت PbC2O4 که به صورت رسوب زرد رنگ است و 2NaCl درست می شود که رسوبی که تشکیل می شود نشان از وجود Pb2+ درون نمونه ی اول است. حال برای اینکه بفهمیم آیا AgCl و Hg2Cl2   درون نمونه وجود دارد یا ندارد می آییم و به رسوبی که در قسمتی که HCl اضافه کردیم NH3 اضافه می کنیم و اگر Hg2Cl2 درون نمونه وجود داشته باشد ته لوله یک رسوب سیاه رنگ تشکیل می شود که در این حالت رسوب ته لوله به صورت Hg+HgNH3Cl  در می آید که می فهمیم Hg2+ درون نمونه وجود دارد.  حال برای اینکه تشخیص دهیم Ag+ درون نمونه است یا خیر می آییم و محلول روی رسوب سیاه رنگ را درون لوله ای دیگر می ریزیم که دراین حالت [Ag(NH3)2]Cl+HCl  می دهد NH4Cl+AgCl که دراین حالت AgCl به صورت رسوب ته لوله باقی می ماند و می فهمیم که Ag+ درون نمونه وجود دارد.

نتیجه گیری: نتیجه می گیریم که در این نمونه کاتیون های Ag+ و Pb2+ و Hg2+ وجود دارد و می توان هر کاتیون را با شناساگری تشخیص داد.

مواردخطا: 1-خطای دید  2- حل شدن کاتیون ها درون محلول ها   3- خالص نبودن مواد

منابع: سایت daneshnameh.roshd.ir

نام و نام خانوادگی: محمد مهدی محمودی وند                           تاریخ:22/07/1392

عنوان آزمایش: تشخیص نوع فلزها در شعله

هدف آزمایش: شناسائی فلزات قلیائی و قلیائی خاکی در اثر سوختن

مواد و ابزار لازم: سیم، اسیدکلریدریک، چراغ گاز،

تئوری آزمایش:

فلزهای قلیائی: فلزات قلیایی به عناصر گروه اول جدول تناوبی گفته می‌شود که شامل فلزهای لیتیم، سدیم، پتاسیم، روبیدیم، سزیم و فرانسیم می‌باشد. هیدروژن گرچه در گروه اول قرار می‌گیرد ولی دارای خصوصیات متفاوتی نسبت به دیگر اعضای این گروه می‌باشد، لذا آن را در دسته فلزات قلیایی قرار نمی‌دهند.

خواص

این عناصر ها بشدت با آب و هوا واکنش نشان می‌دهند و به همین علت آنهارا در نفت یا پارافین نگهداری می‌کنند.این عناصر بترتیب تمایل واکنش پذیری -کمبود الکترون در لایه آخر-واکنش پذیری بیشتری را دارا هستند وبه همین ترتیب نرم تر می‌شوند، و به همین ترتیب واکنش پذیریشان هم بیشتر می شوند.

نگاه کلی

عناصر گروه اول جدول تناوبی که به فلزات قلیایی معروفند، در لایه ظرفیت الکترونی دارای آرایش هستند که n، شماره دوره آنها است. آخرین عنصر به نام فرانسیم، رادیواکتیو است که در اینجا مورد بحث قرار نمی‌گیرد. این عناصر، فلزات نقره‌فام رنگی هستند. آنها بسیار نرم بوده و به آسانی با چاقو بریده می‌شوند. سطح درخشان آنها در معرض هوا به علت اکسیداسیون کدر می‌شود.

این عناصر بشدت واکنش پذیر هستند. واکنش پذیری آنها از بالا به پایین گروه یعنی از Li به Cs افزایش می‌یابد و از این لحاظ شبیه عناصر سایر گروهها هستند.این فلزها آن چنان نرم هستند که با چاقو بریده می‌شوند و دارای سطح براقی هستند.

منابع فلزات قلیایی

این فلزات بدلیل واکنش‌پذیری زیاد بطور آزاد در طبیعت یافت نمی‌شوند و معمولاً بصورت ترکیب با سایر عناصر هستند. منبع اصلی سدیم، هالیت یا NaCl است که بصورت محلول در آب دریا یا بصورت رسوب در بستر دریا یافت می‌شود. پتاسیم بصورت فراوان در اکثر معادن بصورت کانی سیلویت (KCl) یافت می‌شود و همچنین از آب دریا هم استخراج می‌گردد.

فلزات قلیایی بسیار واکنش‌پذیر هستند و آنها را نمی‌توان با جانشین کردن سایر فلزات بصورت آزاد تهیه کرد. فلزات قلیایی بصورت فلز آزاد را می‌توان از الکترولیز نمکهای مذاب آنها تهیه کرد.

خواص فیزیکی

فلزات قلیایی از چند جهت با بقیه فلزات تفاوت دارند. آنها نرم بوده و دارای نقطه ذوب و نقطه جوش پایین هستند. چگالی پایینی دارند، بطوریکه چگالی K و Na و Li از چگالی آب پایین‌تر است. آنتالپی استاندارد ذوب و تبخیر کمتری دارند. به علت داشتن فقط یک الکترون در لایه ظرفیت معمولاً پیوندهای فلزی ضعیفی ایجاد می‌کنند. این فلزات وقتی در معرض شعله قرار می‌گیرند، رنگ آن را تغییر می‌دهند. وقتی عنصری در مقابل شعله قرار می‌گیرد، حرارت شعله انرژی کافی برای برانگیختن الکترون لایه ظرفیت را به لایه‌های بالاتر فراهم می‌کند.

الکترون در بازگشت به حالت پایه انرژی منتشر می‌کند و این انرژی دارای طول موج منطقه مرئی است که باعث می‌شود رنگ ایجاد شده در شعله دیده شود. شعاع یونی در فلزات قلیایی خاکی در مقایسه با شعاع اتمی آنها خیلی کوچک‌تر است. چون اتم یک الکترون در لایه S خود دارد که عدد کوانتومی آن با عدد کوانتومی لایه داخلی متفاوت است. بنابراین این لایه نسبتاً دور از هسته‌است.

وقتی اتم این الکترون را از دست داده و به یون تبدیل می‌شود، الکترونهای باقیمانده در تراز نزدیک نسبت به هسته قرار دارند. بعلاوه افزایش بار مؤثر هسته آنها را بیشتر به‌طرف هسته جذب می‌کند. بنابراین اندازه یون کاهش می‌یابد.

خواص شیمیایی

فلزات قلیایی عامل کاهنده قوی هستند. پتانسیل الکترود منفی آنها نشانگر میل شدید آنها برای از دست دادن الکترون در تبدیل به کاتیون در محلول است. آنها می‌توانند اکسیژن، کلر، آمونیاک و هیدروژن را احیا کنند. در اثر واکنش با اکسیژن هوا اکسید شده و تیره می‌شوند. بنابراین در زیر نفت نگهداری می‌شوند. بعلت واکنش با آب و تولید هیدروژن و هیدروکسید قلیایی نمی‌توان آنها را زیر آب نگهداری کرد.

واکنش با آب

از بالا به پایین، به شدت واکنش با آب افزوده می‌شود. لیتیم به آرامی با آب واکنش داده و حبابهای هیدروژن آزاد می‌کند. سدیم بشدت و همراه با مشتعل شدن با آب واکنش نشان داده و با شعله نارنجی می‌سوزد. پتاسیم در اثر برخورد با آب به شدت مشتعل شده و با شعله بنفش می‌سوزد. سزیم در آب ته نشین شده و به سرعت تولید هیدروژن می‌کند. آزاد کردن هیدروژن همراه با ایجاد امواج ضربه‌ای شدید است که می‌تواند باعث شکستن محفظه شیشه‌ای شود.

Na در آمونیاک حل شده و ایجاد محلول آبی تیره می‌کند که به‌عنوان عامل کاهنده در واکنشها استفاده می‌شود. در غلظتهای بالا رنگ محلول برنزی شده و جریان الکتریکی را همانند فلز هدایت می‌کند.

چند مورد غیر عادی در شیمی Li دیده می‌شود. کوچک بودن اندازه کاتیون Li در نشان دادن خاصیت کووالانسی در برخی ترکیبات و ایجاد پیوند دیاگونالی با منیزیم از آن جمله‌است.

اکسیدها

فلزات قلیایی در اثر واکنش با اکسیژن هوا ترکیب جامد یونی به فرمول تولید می‌کنند. هر چند که Na غیر از این، ترکیب پروکسید () به‌عنوان فراورده عمده و پتاسیم هم سوپر اکسید () را بطور عمده تولید می‌کند.

هیدروکسیدها

هیدروکسید فلزات قلیایی، جامدات یونی به فرم کریستالی در رنگ سفید و فرمول MOH است. قابل حل در آب هستند و همه بجز LiOH آبدار می‌شوند. محلول آبی آنها باز قوی است. اسیدها را خنثی کرده و نمک تولید می‌کنند.

هالیدها

هالیدهای این فلزات، همه جامد یونی به فرم کریستالی و به رنگ سفید بوده و قابل حل در آب هستند، جز LiF که بعلت داشتن انرژی شبکه بالا که ناشی از جاذبه الکتروستاتیکی بین یون کوچک +Li و -F است.

حالت اکسایش

این فلزات حالت اکسایش ۰ و ۱+ دارند. تمام ترکیبات شناخته شده آنها بر پایه +M است. اولین انرژی یونش آنها پایین است، زیرا الکترون آخرین لایه به خوبی الکترونهای لایه داخلی توسط جاذبه هسته محافظت نمی‌شود، بنابراین آسان تر برداشته می‌شود. انرژی دومین یونش بالا است، زیرا الکترون بعدی از لایه کامل برداشته می‌شود. همچنین به‌وسیله هسته، بخوبی جذب می‌شود.

انرژی یونیزاسیون از بالا به پایین با افزایش عدد اتمی و افزایش تعداد لایه‌ها بعلت دور شدن الکترون ظرفیت از هسته کاهش می‌یابد.

روش کار:

اول یک سیمی می آوریم و نوک آن را به صورت دایره ای می کنیم تا مواد بتوانند روی آن قرار بگیرند. سپس سیم را در اسید کلریدریک که آن را زیر هود گذاشته اند می زنیم و آن را کمی زیر چراغ گاز می گیریم تا کمی خشک شود. سپس اول سیم را به منیزیم سولفاتMgSO4)) آغشته می کنیم به طوری که کمی از منیزیم سولفات در نوک سیم بایستد. حال سیم را زیر چراغ گاز می گیریم و می بینیم هنگامی که شعله منیزیم را می سوزاند شعله به صورت سبز رنگ در می آید. حال سیم را دوباره در اسید میزنیم و سیم را تمیز میکنیم  و این بار به جای منیزیم سولفات، از کلرید کلسیم(CaCl2) استفاده می کنیم و این بار رنگ شعله به رنگ آتشی سرخ مایل به نارنجی رنگ تشکیل می شود. دوباره سیم را در اسید کلریدریک می زنیم و سیم را تمیز می کنیم و این بار به جای کلرید کلسیم، از کلرید باریم(BaCl2) استفاده می کنیم و هنگامی که سیم آغشته به کلرید باریم را زیر شعله می گیریم می بینیم که رنگ شعله به صورت سبز و زرد رنگ تشکیل می شود. دوباره سیم را در اسید کلریدریک تمیز می کنیم و این بار از پتاسیم کلرید(KCl) استفاده می کنیم و می بینیم که این بار شعله صورتی رنگ می شود. حال سیم را دوباره در اسید می زنیم و این بار به جای پتاسیم کلرید، مس سولفات را روی سیم می ریزیم و رنگ شعله این بار به رنگ سبز در می آید و در آخر از نمک(NaCl) استفاده می کنیم و این بار شعله به رنگ نارنجی مایل به قرمز رنگ در می آید.

نتیجه گیری: نتیجه می گیریم هر ماده ای که روی شعله قرار گیرد به رنگ های مختلفی می سوزد و دلیل آن این است که مواد زیادی درون آن قرار دارد.

مواردخطا: 1- خطای دید       2- تمیز نبودن وسایل             3- فاسد بودن مواد

منابع: سایت ویکی پدیا