Back to chapter

8.6:

Metales Alcalinos

JoVE Core
Química
É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo.  Faça login ou comece sua avaliação gratuita.
JoVE Core Química
Alkali Metals

Idiomas

COMPARTILHAR

Los metales alcalinos son los elementos del grupo 1, incluyendo el litio, el sodio, el potasio, el rubidio, el cesio, y el francio. El francio es radiactivo y no tiene isótopos estables. Todos los metales alcalinos son inusualmente blandos y comparten propiedades metálicas, como una alta conductividad eléctrica y térmica.Descendiendo por el grupo, la masa, la densidad y los radios atómicos aumentan, mientras que los puntos de fusión y las energías de ionización disminuyen. La configuración electrónica de estos elementos implica que la capa de valencia tiene un solo electrón. Sus bajas energías de ionización indican que los metales alcalinos pierden fácilmente electrones para convertirse en cationes con una configuración de gas noble.Esto también explica por qué los metales alcalinos son excelentes agentes reductores, siendo el litio el menos reactivo y cesio el más reactivo. Los metales alcalinos reaccionan vigorosamente con los no metales, como los halógenos, para formar sales. La reacción del sodio metálico con el cloro gaseoso es altamente exotérmica y libera chispas y calor.La intensidad de la reacción aumenta hacia abajo en el grupo al mismo tiempo que las energías de ionización de los metales alcalinos disminuyen. Los metales alcalinos reaccionan vehementemente con el agua para generar gas hidrógeno y una solución de hidróxido de metal alcalino como el hidróxido de potasio, que es una base de uso frecuente en la fabricación de jabón. La reacción se vuelve más violenta para los metales alcalinos más pesados en vista de sus energías de ionización más bajas.El calor producido durante la reacción incluso puede encender el gas hidrógeno liberado produciendo fuego o una explosión. Los metales alcalinos también pueden reaccionar con el hidrógeno para formar hidruros de metales alcalinos, que a menudo se utilizan como bases fuertes. En esta reacción, el átomo de hidrógeno gana un electrón y está presente como ion hidruro.Debido a su alta reactividad, los metales alcalinos se oxidan fácilmente al exponerse al aire y, por tanto, se almacenan en aceites minerales. Cuando las sales de metales alcalinos se colocan en una llama y se reducen a sus átomos metálicos gaseosos, emiten colores característicos. El calor excita el electrón de valencia a un nivel de energía superior.Cuando los electrones excitados regresan al estado base, la energía se emite en forma de radiación en la región visible. El espectro de emisión de cada elemento es único y se utiliza para identificar cualitativamente el elemento.

8.6:

Metales Alcalinos

Los elementos del grupo 1 son sólidos metálicos suaves y brillantes. Son maleables, dúctiles y buenos conductores del calor y la electricidad. Los puntos de fusión de los metales alcalinos son inusualmente bajos para los metales y disminuyen al descender por el grupo. La densidad también disminuye en la misma dirección, con la excepción del potasio (Tabla 1).

Tabla 1: Propiedades de los metales alcalinos

Elemento Configuración electrónica Radio atómico (pm) EI1 (kJ/mol) Punto de fusión (°C) Densidad a 25 °C (g/cm3)
Li [He] 2s1 152 520 181 0,53
Na [Ne] 3s1 186 496 98 0,97
K [Ar] 4s1 227 420 64 0,86
Rb [Kr] 5s1 248 400 39 1,53
Cs [Xe] 6s1 265 380 29 1,93

Al descender por un grupo, el número cuántico principal, n, aumenta en uno para cada elemento. Así, los electrones externos se alejan del núcleo, y el radio atómico aumenta del litio al cesio.

La configuración electrónica de estos elementos muestra que la capa de valencia tiene sólo un electrón (Tabla 1). La pérdida de este electrón produce un catión con la configuración de gases nobles. Por lo tanto, los metales alcalinos tienen una gran tendencia a entregar este electrón y tienen bajas energías de primera ionización, que disminuyen al descender en el grupo. Su capacidad de perder un electrón fácilmente los hace altamente reactivos y excelentes agentes reductores.

Los metales alcalinos reaccionan vigorosamente con los no metales, como los halógenos. La reacción del sodio y el cloro para producir cloruro de sodio es exotérmica. Los metales alcalinos también reaccionan violentamente con el agua y se produce gas hidrógeno y un hidróxido de metal alcalino. El calor producido durante la reacción puede encender el gas hidrógeno liberado, lo que puede provocar una explosión. Ambas reacciones se vuelven más exotérmicas para los metales alcalinos más pesados debido a sus energías de ionización más bajas.

La exposición al aire, al reaccionar con el oxígeno para formar óxidos, reduce el brillo metálico de los metales alcalinos. El litio reacciona con el oxígeno para dar óxido de litio, mientras que otros metales alcalinos como el sodio forman óxidos y peróxidos. El ion peróxido tiene un enlace covalente de oxígeno-oxígeno y es un poderoso aceptor de iones hidrógeno, haciendo que los peróxidos de los metales alcalinos sean bases fuertes. Los metales alcalinos como el potasio, el rubidio y el cesio también producen superóxidos. Los superóxidos se caracterizan por la presencia de O2. El superóxido de potasio es un sólido amarillo que se descompone a 560 °C. 

Este texto es adaptado de Openstax, Química 2e, Sección 6.5: Variaciones Periódicas en las Propiedades de los Elementos.