martes, 29 de mayo de 2012

Propiedades y Características de los metales alcalinos



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.
  • Son metales blandos.
  •  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.
  • 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












Efectos sobre la salud y el medio ambiente

Como ya sabemos los metales que forman el grupo de los Alcalinos son : Litio (Li), Sodio (Na), Potasio (K), Rubidio (Rb), Cesio (Cs), Francio (Fr). Algunos de estos elementos perjudican tanto a la salud como al medio ambiente.


HIDRÓGENO: El Hidrógeno es el primer elemento de la tabla periódica y se representa con la letra H. El hidrógeno cuenta con efectos negativos y positivos sobre la salud humana y el medio ambiente. Con respecto a la salud humana:
          - Muchas reacciones del hidrógeno en un laboratorio pueden causar fuego o explosión causando así algún daño a la persona encargada de manejar el experimento. Reacciona violentamente con el aire, oxígeno y halógenos y oxidantes, pudiendo provocar fuego. El platino y níquel aumentan el riesgo de explosión.
          - La mezcla del gas con el aire es explosiva por lo tanto puede causar daño a nivel de salud para la persona que realice un experimento.
          - El hidrógeno puede ser absorbida por nuestro cuerpo mediante la inhalación. Altas concentraciones de este gas pueden provocar mareos, falta de oxígeno, somnolencia, náuseas, vómitos, inconsciencia..


Con respecto al medio ambiente solo se producirá daños a animales en ambientes deficientes de oxígeno. En plantas no se a averiguado que halla ningún efecto negativo a parte de la helada producida en presencia de los gases de expansión rápida. En medios acuosos no se ha demostrado que halla ningún efecto negativo.
      


LITIO: El litio es un compuesto que se utiliza para favorecer la salud y el medio ambiente, aunque tiene también sus repercusiones nocivas para la salud. Con respecto a la salud el litio ha ayudado a mejorarla en estos aspectos: 
          - Las sales de litio, en particular el carbonato de litio (Li2CO3) y el citrato de litio, aumenta la permeabilidad celular y actúa sobre los neurotransmisores, favoreciendo a que el estado anímico se mantenga estable. Por ello estas sales se emplean como tratamiento de trastornos de bipolaridad, la manía y otras psicopatologías.
          - Es un componente que se ha utilizado para fabricar lentes que luego pasarán a formar parte de las gafas. Para la fabricación de estas lentes se utilizan las alineaciones de aluminio, cadmio, cobre y manganeso.


El litio también es perjudicial para la salud como por ejemplo:
           - El litio es altamente inflamable y explosivo cuando se expone al aire y al agua, por lo tanto hay que tener mucha precaución cuando se trabaja con él.
          - El litio es altamente corrosivo por lo tanto en los laboratorios que se trabaja con el se mantiene mucho la precaución y se toman medidas para que el metal no tenga contacto con la piel. 


El litio también es beneficioso para el medio ambiente, como podemos comprobar:
            - El Litio se utiliza para depurar el aire de naves espaciales y submarinos. Por lo tanto estos transportes emiten menos CO2. 


Hay estudios que dicen que las baterías para automóviles de Ión-Litio no son tan poco perjudiciales para el medio ambiente como se esperaba, que puede que lleguen a contaminar igual que un coche de gasolina. Pero otros estudios demuestran que estas baterías contaminan muy poco en comparación con los coches actuales.




- SODIO: Es un compuesto con efectos negativos y positivos en la salud y pocos perjudiciales para el medio ambiente. Tiene efectos negativos para la salud como: 
              - Sabemos que aproximadamente unos 3 gramos de sodio están en los alimentos que consumimos diariamente. Esto puede generar diferentes enfermedades como: Si se consume mucho más sodio del que se necesita fisiologicamente puede generar una alta presión arterial, y se desencadenan una serie de efectos negativos para la salud. 
              - Se pueden desencadenar dos tipos de enfermedades según la concentración de sodio que se tenga en la sangre. Se padece Hipernatremia si se tiene una alta concentración de sodio en sangre (superior a 145 meg/L) esto desencadena diarrea, sudoración e incluso convulsiones o coma. Si se tiene bajo el nivel de sodio en la sangre ( menor a 135 meg/L) se padece Hiponatremia, esto puede generar vómitos, diarrea, alteraciones visuales, cefalea.
               - También es dañino ya que se utiliza como preservante de carnes de todo tipo y en algunas bebidas alcohólicas.


En la Europa medieval se utilizaba un compuesto de sodio llamado Sodanum como remedio de las jaquecas


Como efecto negativos para el medio ambiente el sodio afecta a :
               - Los desodorantes tienen una proporción de sodio y como todos sabemos, a excepción de algunos desodorantes actuales, estos afectan a la capa de ozono. 
               - Eritorbato de sodio (C6H7NaO6) es letal para los sistemas acuáticos.




- POTASIO: El potasio es un elemento de la tabla periódica que se representa con la letra K. Tiene una gran repercusión tanto en el medio ambiente como en la salud humana. En referencia al medio ambiente:
                - El potasio es indispensable ya que es uno de los macro-nutrientes esenciales para la supervivencia de las plantas. Ayuda al mantenimiento de la presión osmótica, producción de energía, apertura de estomas y procesos metabólicos como por ejemplo a fotosíntesis,. Se encuentra en el suelo fácilmente accesible para las plantas. Se requiere en proporciones elevadas en plantas en desarrollo.
                - Si el potasio soluble se encuentra en elevados niveles en el agua puede causar daños a las semillas en germinación. Estas semillas inhiben la toma de otros minerales y la calidad del cultivo se ve reducida.   

Con respecto a la salud podemos diferenciar estos puntos:
                 - El potasio es un mineral indispensable para nuestro cuerpo, lo podemos encontrar en vegetales, frutas, patatas, carne, pan, leche.. El potasio es importante porque se haya en los sistemas de fluidos físicos de los humanos y asiste en las funciones de los nervios.
                 - Una acumulación de Potasio en nuestros riñones podría desencadenar una mal funcionamiento de estos e incluso llegar a afectar al ritmo cardíaco. Por otra parte si nos encontramos con baja cantidad de Potasio en sangre puede provocar hipocalemia. 
                  - Algunas sales de potasio es aconsejado ingerirlas en grandes cantidades, por medio del jugo de pomelo o bebidas refrescantes, cuando se sufre una insolación.
                  - El peróxido de potasio se utiliza para la fabricación de aparatos de respiración de bomberos y mineros, por lo tanto ayuda a cuidar su salud. 
       


- RUBIDIO: El rubidio es un metal que presenta efectos positivos y negativos sobre la salud pero no ha sido descubierto ningún efecto negativo para el medio ambiente. Con respecto a la salud:
                   - El rubidio reacciona fuertemente contra el agua. Si ponemos un ejemplo podemos decir que el rubidio reacciona muy fuertemente con la humedad de la piel, generando hidróxido de rubidio, esto da lugar a quemaduras de piel y ojos. Si hubiera contacto con los ojos se deben lavar con  agua y jabón durante 15 minutos y sujetando el párpado se debe ir a urgencias inmediatamente. Si el contacto fuera con la piel se debe seguir el mismo proceso, lavar con agua y jabón y acudir a urgencias.
                   - Es moderadamente tóxico por medio de la ingestión.
                   - Si por algún motivo el rubidio se incendia y hay alguna persona cerca, esta posiblemente sufrirá quemaduras térmicas. La exposición sin protección a este compuesto puede desencadenar enfermedades del corazón.


En medicina el Rubidio se utiliza la tomografía por emisión de positrones, el tratamiento de la epilepsia.




- CESIO: Es un elemento con numerosos efectos sobre la salud y el medio ambiente tanto positivos como negativos. Con respecto a la salud:
                   - Los humanos estamos expuestos al Cesio por respiración, por ingerirlo o beberlo. Recientemente se ha descubierto cesio radioactivo en algunos niveles de aguas superficiales y algunas comidas. Esto depende de la cantidad de Cesio radiactivo que emitan las centrales nucleares. No se han provocado grandes emisiones de Cesio radiactivo desde Chernobyl, pero aún así sigue habiendo pequeñas emisiones.
                   - Es poco probable la exposición directa en una central nuclear al Cesio radiactivo, ya que se toman muchas medidas de prevención. Pero si una persona llegara a tener contacto directo puede experimentar daño celular, si se dieran exposiciones de larga duración (casi improbable) las personas podrían quedarse sin conocimiento, entrar en coma o morir.


Con respecto a los efectos del medio ambiente voy a como se encuentra el cesio en el medio ambiente y un efecto negativo:
                   - El cesio está en la naturaleza porque se genera por el desgaste y erosión de las rocas y minerales. Las fábricas de minerales y minerías también liberas Cesio al agua, aire y al suelo. El cesio mediante el aire puede viajar grandes distancias. En cambio cuando el Cesio entra en contacto con el suelo permanece en las capas superiores de este, y se queda firmemente unido a sus partículas, tanto que las plantas no pueden absorberlo. 
                   - El inconveniente que tiene es que al quedarse en las capas superiores del suelo muchos animales están expuestos a altas radiaciones de Cesio. Puede cambiar el ecosistema de estos animales y estos animales pueden mostrar cambios de comportamiento, disminuir o aumentar su actividad.




- FRANCIO: El Francio no tiene efectos estudiados sobre la salud humana ni sobre el medio ambiente. Con respecto a la salud el Francio es tan inestable que se descompondrá en otros elementos que no se puede estudiar efectos sobre la salud humana. Con respecto al medio ambiente el Francio tiene una vida tan extremadamente corta que no se han estudiado efectos del Francio sobre el medio ambiente.
            

sábado, 26 de mayo de 2012

Usos y aplicaciones

El litio se utiliza para la síntesis de aluminios de gran resistencia, para esmaltar cerámica, para producir vidrios y como componente de lubricantes y pilas (tiene un gran potencial reductor). En bioquímica es un componente del tejido nervioso y su carencia produce trastornos psiquiátricos, como la depresión bipolar.


El sodio se utiliza en la industria textil, pues sus sales son blanqueantes. Es componente de algunas gasolinas, jabones (como la  sosa cáustica), lámparas de vapor de sodio (que producen una luz amarilla intensa) y puede emplearse como refrigerante en reactores nucleares. A pesar de ser tóxico al ingerirlo es un componente fundamental de las células.


El potasio se utiliza para producir jabones, vidrios y fertilizantes. Es vital para la transmisión del impulso nervioso.


El rubidio se utiliza para eliminar gases en sistemas de vacío.


El cesio es el principal componente de células fotoeléctricas.


El francio: No hay aplicaciones comerciales para el francio debido a su escasez y a su inestabilidad con una gran efectividad anticorrosivo.




Marina Lluch

miércoles, 23 de mayo de 2012

¿ Qué o quiénes son ?


¿ Qué o quiénes son?


Son aquellos elementos que están situados en el grupo 1 de la tabla periódica (excepto el Hidrógeno que es un gas). Estos metales son: Litio (Li)Sodio (Na)Potasio (K)Rubidio (Rb)Cesio (Cs)Francio (Fr). En la tabla periódica, aparecen de color rosa.




El nombre de esta familia proviene de la palabra árabe álcalis, que significa cenizas; ya que los primeros compuestos de sodio y potasio fueron descubiertos en cenizas de maderas.
  
Son metales blandos, de baja densidad y son los más activos químicamente. Tienen puntos de fusión bajos, comprendidos entre 181ºC para el Li y 28.7ºC para el Cs. Por estos motivos, esta clase de metales no se encuentran en estado libre en la naturaleza, sino en forma de compuestos, generalmente sales.

 Todos tienen un solo electrón en su nivel energético más externo, con tendencia a perderlo (esto es debido a que tienen poca afinidad electrónica, y baja energía de ionización), con lo que forman un ion monopositivo, M+.