Trả lời nhanh
Các kim loại kiềm (nhóm IA): liti, natri, kali, rubidi, xesi có thể cắt bằng dao thường, trong đó natri và kali là ví dụ quen thuộc nhất. Nguyên nhân là chúng có liên kết kim loại yếu: mỗi nguyên tử chỉ góp 1 electron, bán kính nguyên tử lớn, mạng tinh thể kém đặc khít nên kim loại rất mềm.
Kim loại nào cắt được bằng dao?
Trong chương trình phổ thông, khi hỏi “kim loại nào cắt được bằng dao” thì đáp án cần nhớ là nhóm kim loại kiềm. Chúng mềm đến mức dùng dao gọt bút chì cũng cắt được như cắt miếng sáp cứng.
| Kim loại | Độ cứng (thang Mohs) | Nhiệt độ nóng chảy (°C) | Khối lượng riêng (g/cm3) |
|---|---|---|---|
| Liti (Li) | khoảng 0,6 | khoảng 180 | 0,53 |
| Natri (Na) | khoảng 0,5 | khoảng 98 | 0,97 |
| Kali (K) | khoảng 0,4 | khoảng 63 | 0,86 |
| Sắt (Fe) – để so sánh | khoảng 4 | khoảng 1538 | 7,87 |
Các số liệu trên là giá trị gần đúng để so sánh. Bạn chỉ cần nhớ: kim loại kiềm có độ cứng rất thấp, nóng chảy thấp, nhẹ; kim loại càng xuống dưới trong nhóm càng mềm.
Vì sao kim loại kiềm mềm?
- Chỉ có 1 electron hoá trị (ns1): “biển electron” gắn kết các ion dương rất ít, nên liên kết kim loại yếu.
- Bán kính nguyên tử lớn so với các kim loại cùng chu kì: lực hút giữa ion dương và electron tự do yếu.
- Mạng tinh thể lập phương tâm khối, độ đặc khít thấp (khoảng 68%), các lớp ion dễ trượt lên nhau khi có lực cắt.
Đi từ Li đến Cs, bán kính tăng, liên kết kim loại càng yếu nên độ cứng giảm dần. Đây cũng là lý do Li (cứng nhất nhóm) vẫn cắt được nhưng cần lực hơn Na, K.
Quan sát khi cắt natri
- Mặt cắt có ánh kim, trắng bạc rất sáng.
- Chỉ sau vài giây mặt cắt mờ đi do bị oxi hoá bởi oxi trong không khí:
4Na + O2 → 2Na2O - Natri và kali phản ứng mạnh với nước, giải phóng khí hiđro:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑
Vì vậy các kim loại này được bảo quản bằng cách ngâm trong dầu hoả (Li nhẹ hơn dầu hoả nên thường bọc trong parafin). Việc cắt chỉ làm trong phòng thí nghiệm, có thầy cô hướng dẫn, dùng nhíp và kính bảo hộ, tuyệt đối không cầm tay trần.
Còn kim loại nào khác mềm không?
Một số kim loại như chì (Pb), thiếc (Sn), bari (Ba) cũng khá mềm, dùng vật sắc có thể khía hoặc cắt được ở mức độ nhất định. Tuy nhiên, khi câu hỏi nói “cắt bằng dao” trong sách giáo khoa và đề kiểm tra, đáp án chuẩn là kim loại kiềm. Các kim loại thường gặp như Fe, Cu, Al, Zn không thể cắt bằng dao thông thường.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm “kim loại mềm” với “kim loại dẻo”: Au, Ag, Cu rất dẻo (dễ kéo sợi, dát mỏng) nhưng không thể cắt bằng dao.
- Tưởng nhôm vì nhẹ nên mềm: Al nhẹ nhưng cứng hơn kim loại kiềm nhiều.
- Quên rằng mặt cắt kim loại kiềm sáng chỉ thoáng chốc rồi mờ đi.
Mẹo nhớ: “Kiềm thì mềm, nhẹ, dễ chảy; ngâm dầu hoả mới yên tâm.”
Bài luyện tập
Câu 1. Kim loại nào sau đây có thể cắt bằng dao thường: Fe, Cu, K, Al?
Đáp án: K, vì là kim loại kiềm, liên kết kim loại yếu nên rất mềm.
Câu 2. Vì sao phải ngâm natri trong dầu hoả?
Đáp án: Natri hoạt động mạnh, dễ bị oxi hoá bởi O2 và phản ứng với hơi nước trong không khí. Dầu hoả không phản ứng với Na và cách li kim loại khỏi không khí.
Câu 3. Cắt một mẩu natri nặng 2,3 g rồi cho vào nước dư. Tính thể tích khí H2 thu được ở đktc.
Lời giải: n(Na) = 2,3 : 23 = 0,1 mol. Theo phương trình 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2, n(H2) = 0,05 mol, nên V = 0,05 × 22,4 = 1,12 lít.
Câu hỏi thường gặp
Kim loại nào mềm nhất có thể cắt bằng dao?
Trong các kim loại kiềm, xesi (Cs) và rubidi (Rb) mềm nhất, sau đó đến kali, natri, liti. Ở mức học phổ thông, thường lấy Na và K làm ví dụ.
Vì sao natri sau khi cắt lại mất ánh kim nhanh?
Mặt cắt tiếp xúc với oxi và hơi nước trong không khí, bị oxi hoá tạo lớp Na2O và NaOH nên mờ đi chỉ sau vài giây.
Kim loại kiềm bảo quản bằng cách nào?
Na, K được ngâm trong dầu hoả. Li nhẹ hơn dầu hoả nên thường được bọc trong parafin hoặc đựng trong lọ kín.
Nhôm hay sắt có cắt được bằng dao không?
Không. Nhôm, sắt, đồng, kẽm có liên kết kim loại bền hơn nhiều, độ cứng cao nên không thể cắt bằng dao thông thường.