Pour la réaction,
$$ \ ce {M -> M + + e -} $$

la chaleur libérée est la plus élevée pour le lithium en raison de son fort négatif $ E ^ \ circ $ valeur pour que l'on pense que la réaction doit être la plus vigoureuse.

La raison de la réactivité plus violente du potassium plutôt que du lithium réside dans la cinétique et non dans la thermodynamique.

Sans aucun doute, l'énergie maximale est développée avec le lithium mais la vaporisation et l'ionisation consommeront également un maximum d'énergie (le point de fusion et l'énergie d'ionisation du lithium sont les plus élevés) et la réaction se déroule donc doucement. D'autre part, le potassium a un point de fusion et une enthalpie d'ionisation inférieurs. La chaleur de réaction suffit à le faire fondre. Le métal fondu se répand sur l'eau et expose une plus grande surface à l'eau. En outre, le rayon hydraté du lithium est le plus grand de tous les métaux alcalins. Ceci réduit la mobilité ionique qui à son tour réduit la vitesse du métal fondu.

C'est pourquoi le potassium donne une réaction plus violente avec l'eau.

Référence:

• Kumar, Prabhat Chimie inorganique conceptuelle ; Publications de Shri Balaji: Muzaffarnagar, U.P., 2014.

Il y a plus de 30 ans en chimie au lycée, notre professeur mettait un flocon de sodium dans un bécher rempli à moitié d'eau et le sodium tournait autour du bécher comme un petit bateau à moteur laissant échapper de petites mèches de fumée.

Les étincelles sont le résultat d'une réaction si énergique que la chaleur de la réaction a enflammé l'hydrogène libre:

$$ \ ce {2 K + 2 H2O -> 2 KOH + H2} $$

La façon dont il l'expliquait était que le seul électron dans le L'enveloppe externe de Potassium était plus éloignée du noyau que le sodium (et bien sûr encore plus éloignée du noyau que le lithium) et a donc été libérée beaucoup plus facilement de la liaison électrostatique du noyau.

Ce n'est peut-être pas la réponse technique mais c'était facile pour moi de comprendre et de me souvenir de toutes ces années plus tard.

La cinétique rapide de la réaction du sodium et du potassium avec l'eau s'explique bien par les pics formés et l '"explosion coulombienne". Mais la réaction étonnamment lente du lithium dans l'eau reste un casse-tête.

J'ai observé un petit morceau de fil de lithium (~ 2 grammes) réagir dans environ 100 ml d'eau. La réaction est assez rapide au début, puis ralentit, puis s'arrête presque. Les changements majeurs dans le système (outre le dégagement d'hydrogène) sont une élévation modérée de la température et une augmentation du pH à environ 14. L'hydroxyde de lithium n'est pas très soluble (17%, chaud). La température ne pouvait pas être assez chaude pour faire fondre le lithium (mp = 180 C), tandis que le sodium fond à 98 C et le potassium à 63 C.J'ai regardé un morceau irrégulier de sodium (~ 20 grammes) bouillonner dans l'eau (initialement froide) jusqu'à il a fondu et est devenu globulaire - juste avant qu'il n'explose!

Le lithium rappelle le magnésium dans l'eau, où le magnésium développe une couche protectrice d'oxyde / hydroxyde qui empêche toute réaction supplémentaire avec l'eau à moins que l'eau ne soit très chaude. Il est à noter que les métaux qui se corrodent dans l'eau peuvent être inhibés dans les milieux alcalins (comme le fer dans le béton). Le sodium et le potassium sont exclus de cette inhibition en raison de la grande solubilité de leurs hydroxydes et de la possibilité de fusion.

Le lithium peut commencer modérément vite, mais ralentir à mesure que le pH augmente, et semble globalement beaucoup plus lent que le sodium ou le potassium car il ne fondra pas dans l'eau et a une surface solide qui est inhibée par le high pH après une certaine réaction.

Le lithium est très réactif, mais les réactions avec l'eau ont tendance à se dérouler à un rythme assez constant. Le sodium et le potassium sont plus enclins à concentrer la réaction exclusivement sur des projections vers l'extérieur de manière à rendre une masse de plus en plus sphérique, jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de projections vers l'extérieur, sur quoi ils vont soudainement tirer des pointes dans ce qu'on appelle un "coulomb explosion "qui provoque une augmentation massive de la surface et par conséquent de la vitesse de réaction. Recherchez "explosion de coulomb de sodium" sur YouTube pour plus d'informations.

Je ne connais pas les détails exacts des raisons pour lesquelles le lithium ne fait pas de bruit, mais je suppose que c'est parce que - contrairement au sodium et au potassium- -la réaction de volonté se déroule dans une certaine mesure sur toute la surface d'une masse. La réaction peut être concentrée sur des projections vers l'extérieur, mais pas exclusivement comme c'est le cas avec le sodium ou le potassium, et ainsi les conditions ne se présentent pas qui forceraient la masse à tirer des pointes.

Le potassium est plus haut dans la série de réactivité. La réactivité des métaux augmente à mesure que davantage de coquilles sont ajoutées. Il devient plus facile pour les électrons de se perdre, ce qui influence en fait la réactivité du métal.