Los metales alcalinos son aquellos que están situados en la primera columna de la tabla periódica. Son siete y se llaman: Hidrógeno, Litio, Sodio, Potasio, Rubidio Cesio y Francio.
Empecemos por las propiedades generales:
- Al reaccionar con agua, estos metales forman hidróxidos.
- Al cortarlos o fundirlos se observa su color plateado y su brillo metálico.
- Los metales alcalinos son de baja densidad.
- Son blanco-plateados, con puntos de fusión bajos
(debido a las fuerzas de enlace débiles que unen sus átomos) que decrecen según se desciende en el grupo y blandos, siendo el litio el más duro.
- Estos metales son los más reactivos químicamente, por ello, esta clase de metales no se encuentran en estado libre en la naturaleza, sino en forma de compuestos, generalmente sales.
- Su configuración electrónica muestra un electrón en su capa de valencia
- Son muy electropositivos: baja energía de ionización. Por tanto, pierden este electrón fácilmente (número de oxidación +1) y se unen mediante enlace iónico con otros elementos.
- En estado sólido forman redes cúbicas
- Como el resto de los metales, los metales alcalinos son maleables, dúctiles y buenos conductores del calor y la electricidad.
- Presentan efecto fotoeléctrico con radiación de baja energía, siendo más fácil de ionizar el cesio. La reactividad aumenta hacia abajo, siendo el cesio y el francio los más reactivos del grupo.
- Los metales alcalinos se recubren rápidamente de una capa de hidróxido en contacto con el aire y reaccionan violentamente en contacto con el agua, liberando hidrógeno que, debido al calor desprendido, arde (con rubidio y cesio la reacción es explosiva, ya que al ser más densos que el agua, la reacción la producen en el fondo y el hidrógeno formado arde produciendo una onda de choque que puede romper el recipiente).
- También reaccionan con el vapor de agua del aire o con la humedad de la piel.
- Son reductores poderosos, sus óxidos son básicos así como sus hidróxidos. Reaccionan directamente con los halógenos, el hidrógeno, el azufre y el fósforo originando los haluros, hidruros, sulfuros y fosfuros correspondientes.
- Casi todas las sales son solubles en agua, siendo menos solubles las de litio.
- Se emplean como refrigerantes líquidos en centrales nucleares (litio, sodio, potasio) y como conductores de corriente dentro de un revestimiento plástico.
- Sus compuestos tienen un gran número de aplicaciones.
- Todos ellos son metales excepto el hidrógeno que es un no metal.
- Todos ellos tienen como número de oxidación +1, excepto el hidrógeno que tiene +1 y -1.
Hidrógeno:
Es el primer elemento de la tabla periódica y se representa con el símbolo H.
Tiene como número atómico 1 y como número másico también 1. Tan solo contiene un electrón en todas sus capas y esto le hace uno de los compuestos más extraños de la tabla periódica. De hecho, no se sabe colocar muy bien a este elemento debido principalmente a:
- Realmente tiene las propiedades características de los metales alcalinos, le sobra un electrón, pero también posee las propiedades características de los halógenos ya que tan solo le falta un electrón para conseguir la configuración electrónica de un gas noble, el Helio. Por ello hay veces que se coloca al Hidrógeno al lado del Helio, otras encima del Litio y otras de le deja en el aire, por el medio sin clasificarlo. Por esta razón a veces el hidrógeno ofrece un enlace en el que cede su electrón quedándose sin ninguno pero cede el espacio.
En condiciones normales es un gas incoloro, inodoro e insípido, compuesto de moléculas diatómicas (H2).
El hidrógeno tiene tres isótopos:
- El Protio: Tiene como masa atómica 1 y se encuentra en más del 99,98% del elemento natural. No consta de ningún neutrón en su núcleo.
- El Deuterio: Tiene como masa atómica 2 y lo encontramos en un 0,02% de la naturaleza. Con tan solo un neutrón en su núcleo.
- El Tritio: Tiene como masa atómica 3 y se encuentra en muy pequeñas cantidades en la naturaleza pero puede crearse en el laboratorio artificialmente mediante reacciones químicas. Tiene dos electrones en su núcleo junto a un protón.
El hidrógeno, es la sustancia más inflamable de las que se conocen. A temperaturas ordinarias el hidrógeno es una sustancia poco reactiva pero en cambio a temperaturas elevadas es muy reactivo. Reacciona con los óxidos y los cloruros de mucho metales como son, la plata, el cobre, el plomo, el bismuto y el mercurio.
El hidrógeno no es tóxico. Es el gas más ligero conocidos en función a su bajo peso específico con relación al aire.
Litio:
Es el tercer elemento de la tabla, está situado debajo del hidrógeno, en la primera columna y en el segundo periodo. Se representa con Li. Al igual que todos los metales alcalinos su número de oxidación es +1. El Litio tiene 3 electrones en su corteza, dos en la primera capa y uno en la segunda. Su masa atómica es de 6,9.Se descubrió en 1817. Es el metal sólido más ligero que se conoce, blando con bajo punto de fusión y como todos los metales alcalinos, muy reactivo. Muchas propiedades, tanto físicas como químicas, son mucho más parecidas al grupo de los alcalino térreos. Actualmente el litio es muy abundante en la Tierra.
Entre sus propiedades más características están:
- Alta capacidad calorífica.
- Alta conductividad térmica.
- Baja viscosidad.
- Baja densidad.
- El compuesto principal del Litio es el Hidróxido de litio (LiOH)
- Forma iones positivos ya que le sobra un electrón para conseguir la configuración del Helio.
- Altamente inflamable.
- Bastante explosivo al exponerse al aire y al agua.
- Se obtiene por la electrolisis de una mezcla de cloruro de litio y potasio fundidos. Se oxida al instante y se corroe rápidamente al contacto con el aire
- Ha sido usado en medicina para tratar los trastornos de bipolaridad (carbonato de litio: Li2CO3).
Sodio:
Tercer metal Alcalino, representado por el símbolo Na, del latín natrium. Su número atómico es 11, por tanto sabemos que tiene 11 electrones repartidos en su corteza. Es un metal blando, ligero y de color plateado. Es uno de los metales que más abunda en la naturaleza, el cuarto más abundante y el que más abunda de los metales alcalinos.
Los sitios más característicos dónde los podemos encontrar es: El la sal de mar (sal común y en un mineral llamado halita). Es muy reactivo y lo más característico de él es que al arder, provoca una llama amarilla. Se oxida mucho al contacto con el aire (arde cuando está a más de 40º) y es muy reactivo con el agua. En el mar está presente de forma iónica y es uno de los componentes de muchos minerales y de la vida humana. El sodio provoca dos enfermedades importantes:
- Hipernatremia.
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| Explosión de sodio en contacto con el agua |
- Hiponatremia.
Una de las características principales del Sodio es que no se encuentra libre en la naturaleza.
El sodio (Na+) es uno de los componentes necesarios para la transmisión de impulsos nerviosos y las contracciones musculares.
Los compuestos más importantes que se forman con el sodio son:
El sodio posee tres isótopos:
- Na-23 (más estable).
- Na-24
- Na-22
Potasio:
Se representa con una K. Proviene del latín (kalium). Su número atómico es 19, tienes 19 electrones repartidos por la corteza. Es el quinto metal más ligero que existe. Su color es blanquecino o plateado que abunda en la naturaleza sobretodo en sal marina y otros minerales.
- Químicamente se parece mucho al sodio.
- Reacciona violentamente con el agua y se oxida al contacto con el aire.
- Es un metal muy blando que se puede cortar muy fácilmente con un cuchillo.
- Su punto de fusión es muy bajo.
- Su llama al arder es morada.
- Reacciona violentamente con el agua desprendiendo hidrógeno, incluso puede inflamarse espontáneamente en presencia de agua.
El potasio fue descubierto en 1807, fue el primer elemento metálico aislado por electrolisis.
Es el séptimo elemento con mas abundancia en la tierra con un 2,4%.
Los isotopos del potasio son:
- K-40: Tan solo un 0,01%.
- K-39: 93,3% Es el más abundante de todos.
- K-41: El segundo más abundante 6,7%.
Rubidio:
Es un elemento con número atómico 37 y con símbolo Rb. Fue descubierto en 1861. Metal alcalino blando, su color está entre el plateado y el blanco, tiene un poco de brillo.
Es el segundo elemento más electropositivo y puede encontrarse líquido a temperatura ambiente. Es muy reactivo como todos los metales alcalinos.
Puede arder espontáneamente en aire con llama de color violeta amarillento, reacciona violentamente con el agua desprendiendo hidrógeno.
Puede formar aleaciones con oro. El rubidio se puede ionizar con facilidad por lo que se ha estudiado su uso en motores iónicos para naves espaciales. Se utiliza principalmente en la fabricación de cristales especiales para sistemas de telecomunicaciones de fibra óptica y equipos de visión nocturna.
Se conocen 24 isótopos de rubidio, existiendo en la naturaleza tan sólo dos, el Rb-85 y el radioactivo Rb-87. Las mezclas normales de rubidio son ligeramente radiactivas.
Cesio:
El cesio es el elemento químico con número atómico 55. Su símbolo es Cs, y es el más pesado de los metales alcalinos por debajo del Francio (2007).
El cesio es un metal blando, ligero y de bajo punto de fusión. Es el segundo menos electronegativo de todos los elementos después del francio. El cesio reacciona en forma vigorosa con oxígeno
En aire húmedo, el calor de oxidación puede ser suficiente para fundir y prender el metal. El cesio no reacciona con nitrógeno para formar nitruros, pero reacciona con el hidrógeno a temperaturas altas para producir un hidruro muy estable; reacciona en forma violenta con el agua y aun con hielo a temperaturas hasta -116 °C.
Es mucho más radiactivo que los demás metales alcalinos. El cesio se encuentra como un constituyente de minerales complejos.
Francio:
Es un elemento químico cuyo símbolo es Fr y su número atómico es 87. Su electronegatividad es la más baja conocida y es el segundo elemento menos abundante en la naturaleza (el primero es el astato). El francio es un metal alcalino altamente radiactivo. Como el resto de metales alcalinos, sólo posee un electrón en su capa de valencia. se descubrió este elemento en 1939. Fuera del laboratorio, el francio es extremadamente escaso (no más de 30 gramos). Es un elemento muy pesado con un solo electrón de valencia. Con pocas excepciones, todas las sales del francio son solubles en agua
