¿Qué son los metales alcalinos en la tabla periódica?
¿Qué son los metales alcalinos?
Los metales alcalinos son seis elementos químicos en el Grupo 1, la columna más a la izquierda en la tabla periódica. Son litio (Li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), cesio (Cs) y francio (Fr). (Excepto que el hidrógeno (H) tiene un electrón en su capa más externa, pero no se clasifica como un metal alcalino ya que no es un metal sino un gas a temperatura ambiente).
Los metales alcalinos se denominan así porque cuando reaccionan con el agua forman álcalis. Los álcalis son compuestos de hidróxido de estos elementos, como el hidróxido de sodio y el hidróxido de potasio. Los álcalis son bases muy fuertes que son cáusticas. La lejía, por ejemplo, es hidróxido de sodio. Los álcalis reaccionan con los ácidos para formar sales.
En su forma pura, los metales alcalinos son metales blandos y brillantes con puntos de fusión bajos. Los metales alcalinos reaccionan fácilmente con el aire y la humedad. Debido a su reactividad, se deben tomar precauciones especiales al usar y almacenar estos metales.
Los metales alcalinos son metales altamente reactivos a temperatura y presión estándar y pierden fácilmente su electrón más externo para formar cationes con carga +1. Todos se pueden cortar fácilmente con un cuchillo debido a su suavidad, dejando al descubierto una superficie brillante que se empaña rápidamente en el aire debido a la oxidación por la humedad atmosférica y el oxígeno (y en el caso del litio, el nitrógeno).
Debido a su alta reactividad, deben almacenarse bajo aceite para evitar la reacción con el aire, y se encuentran naturalmente solo en sales y nunca como elementos libres. El cesio, el quinto metal alcalino, es el más reactivo de todos los metales. Todos los metales alcalinos reaccionan con el agua, y los metales alcalinos más pesados reaccionan más vigorosamente que los más livianos.
Metales alcalinos en la tabla periódica
Los metales alcalinos son litio (Li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), cesio (Cs) y francio (Fr). Este grupo se encuentra en el bloque s de la tabla periódica, ya que todos los metales alcalinos tienen su electrón más externo en un orbital s.
Los metales alcalinos brindan el mejor ejemplo de tendencias grupales en propiedades en la tabla periódica, con elementos que exhiben propiedades similares. Por ejemplo, al moverse hacia abajo en la tabla, todos los metales alcalinos conocidos muestran:
- Radio atómico creciente,
- Reducción de la electronegatividad
- Reactividad creciente
- Disminución de los puntos de fusión y ebullición
En general, sus densidades aumentan al descender en la tabla, a excepción del potasio, que es menos denso que el sodio.
Propiedades de los metales alcalinos
Los metales alcalinos son un grupo de elementos químicos de la tabla periódica con las siguientes propiedades físicas y químicas:
- Brillante
- Suave
- Plateado
- Altamente reactivo a temperatura y presión estándar
- Pierden fácilmente su electrón más externo para formar cationes con una carga de +1
Los metales alcalinos tienen puntos de fusión bajos. El litio se funde a 180,5 °C (356,9 °F); el cesio se derrite a solo 28,4 ° C (83,1 ° F). Estos elementos también son excelentes conductores de calor y electricidad. Los metales alcalinos son muy reactivos, por lo que se suelen encontrar en compuestos con otros elementos, como la sal (cloruro de sodio, NaCl) y el cloruro de potasio (KCl).
Todos se pueden cortar fácilmente con un cuchillo de plástico debido a su suavidad, y su superficie brillante se empaña rápidamente en el aire debido a la oxidación. Debido a su alta reactividad, los metales alcalinos deben almacenarse bajo aceite para evitar que reaccionen con el aire.
En la nomenclatura moderna de la IUPAC, los metales alcalinos comprenden los elementos del grupo 1, excluyendo el hidrógeno. Todos los metales alcalinos reaccionan con el agua, y los metales alcalinos más pesados reaccionan más vigorosamente que los más ligeros.
Propiedades de los metales alcalinos:
| Propiedades | Litio | Sodio | Potasio | Rubidio | Cesio | Francio |
| Número atómico | 3 | 11 | 19 | 37 | 55 | 87 |
| Peso atómico (o isótopo más estable ) | 6.941 | 22,99 | 38.098 | 86.468 | 132.905 | 223 |
| Color del elemento | Plata | Plata | Plata | Plata | Plata | — |
| Punto de fusión (°c) | 180,5 | 97,72 | 63,38 | 39,31 | 28,44 | 27 |
| Punto de ebullición (°c) | 1342 | 883 | 759 | 688 | 671 | 677 |
| Densidad a 20 °c (gramos por centímetro cúbico) | 0,534 | 0,971 | 0,862 | 1.532 | 1.873 | — |
| Aumento de volumen al derretirse (porcentaje) | 1,51 | 2.63 | 2.81 | 2,54 | 2.66 | — |
| Valencia | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Número de masa de los isótopos más comunes (abundancia terrestre, porcentaje) | 6 (7,59), 7 (92,41) | 23 (100) | 39 (93,2581), 40 (0,0117), 41 (6,7302) | 85 (72,17), 87 (27,83) | 133 (100) | — |
| Color impartido a la llama | Rojo | Amarillo | Violeta | Amarillo Violeta | Azul | — |
| Líneas principales de emisión espectral (longitud de onda, angstroms) | 6.708; 6104 | 5.890; 5.896 | 7699; 7665 | 4.216; 4,202 | 4.593; 4555 | — |
| El calor de fusión (calorías por mol/kilojulios por mol) | 720 (3) | 621 (2,6) | 557 (2,33) | 523 (2.19) | 500 (2,09) | 500 (2) |
| Calor específico (julios por gramo kelvin) | 3.582 | 1.228 | 0,757 | 0,363 | 0,242 | — |
| resistividad eléctrica a 293–298 k (microohmios centímetros) | 9.5 | 4.9 | 7.5 | 13.3 | 21 | — |
| Susceptibilidad magnética (unidades cgs) | 14,2 (10 −6 ) | 16 (10 −6 ) | 20,8 (10 −6 ) | 17 (10 −6 ) | 29 (10 −6 ) | — |
| Estructura cristalina | Cúbico centrado en el cuerpo | Cúbico centrado en el cuerpo | Cúbico centrado en el cuerpo | Cúbico centrado en el cuerpo | Cúbico centrado en el cuerpo | — |
| Radio:atómico (angstroms) | 1,67 | 1.9 | 2.43 | 2,65 | 2,98 | — |
| Radio:iónico (+1 ion, angstroms) | 0.9 | 1.16 | 1,52 | 1,66 | 1,81 | 1,94 |
| Radio:metálico (angstroms, 12 coordenadas) | 1,57 | 1,91 | 2,35 | 2.5 | 2,72 | 2.8 |
| Primera energía de ionización (kilojulios por mol) | 520.2 | 495,8 | 418,8 | 403 | 375,7 | 380 |
| Potencial de oxidación para la oxidación del estado de oxidación 0 a +1 a 25 °c (voltios) | 3.04 | 2.71 | 2,93 | 2,92 | 2,92 | 2,92 |
| Electronegatividad (Pauling) | 0,98 | 0,93 | 0,82 | 0,82 | 0,79 | 0.7 |
Lista de metales alcalinos
Los metales alcalinos son:
- Litio (Li)
- Sodio (Na)
- Potasio (K)
- Rubidio (Rb)
- Cesio (Cs)
- Francio (Fr)
La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) excluye el hidrógeno (H) como metal alcalino porque se presenta como gas a temperaturas y presiones ordinarias. Sin embargo, el hidrógeno muestra muchas de las propiedades asociadas con los elementos del grupo y se convierte en un metal alcalino bajo una presión extremadamente alta.
Ejemplos de metales alcalinos
Los metales alcalinos son seis elementos químicos en el Grupo 1, la columna más a la izquierda en la tabla periódica. Son litio (Li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), cesio (Cs) y francio (Fr).
Litio
El litio es el metal más ligero descubierto hasta ahora. Es el único metal que reacciona con el nitrógeno. El óxido de litio es anfótero (características tanto de ácido como de base). A excepción del litio, otros elementos alcalinos son predominantemente iónicos. La densidad de carga del litio es más fuerte que la de otros metales alcalinos, por lo que está muy hidratado.
El litio fue descubierto en 1817 por Johan Arfvedson, durante el análisis de petalita LiAlSi4O10. La palabra litio se deriva de la palabra griega "lithos" que significa piedra. El litio se encuentra en varios minerales pegmatíticos, arcillas, salmueras, océanos y en todos los seres vivos.
Usos del litio
- El litio se utiliza en cerámicas y vidrios resistentes al calor.
- En la construcción de aeronaves se utiliza una aleación de litio.
- El deuteruro de litio se utiliza como combustible de fusión en armas termonucleares.
- Las baterías de litio contienen mucha energía en comparación con otros metales. Dispositivos revolucionarios como teléfonos celulares y computadoras usan baterías de litio.
- Las sales de litio se utilizan como fármaco estabilizador del estado de ánimo.
- El litio-6 es la principal fuente de producción de tritio.
- El litio se utiliza para desoxidar cobre y aleaciones de cobre.
- Los compuestos de litio se utilizan como colorantes pirotécnicos en fuegos artificiales que producen una luminosidad roja.
- Las grasas lubricantes se producen a partir de litio.
Sodio
El sodio es una sustancia química que consumimos a diario en nuestra alimentación en forma de cloruro de sodio (sal común). El sodio se produce por electrólisis del cloruro de sodio. El elemento sodio es altamente reactivo.
En 1806, Sir Humphry Davy, un químico, obtuvo sodio haciendo pasar una corriente eléctrica a través de hidróxido de sodio fundido. El sodio se produjo por primera vez a través de la fusión nuclear en las estrellas, por la fusión de dos átomos de carbono. También se puede producir en estrellas cuando los átomos de neón ganan un protón.
Usos del sodio
- El sodio se usa como brillo en los metales.
- El sodio líquido se utiliza como refrigerante en los reactores nucleares.
- La sal de sodio de los ácidos grasos se usa en el jabón.
- NaK, una aleación de sodio y potasio, es un importante agente de transferencia de calor.
- Los compuestos de sodio se utilizan en las industrias papelera, textil, petrolera y química.
- El yoduro de sodio se usa para tratar la tiña extensa.
- El sodio se utiliza en el alumbrado público y en las lámparas de vapor de sodio, ya que puede dar un brillo amarillo con una luminancia intensa.
- El hidróxido de sodio se usa como limpiador de hornos.
Potasio
El potasio es el elemento 19 en la tabla periódica. El potasio juega un papel vital en el buen funcionamiento de nuestro cuerpo. Es un mineral esencial que debe mantenerse en los organismos. Si el nivel de potasio no está equilibrado, puede provocar hiperpotasemia o hipopotasemia.
El potasio se vuelve gris al exponerse al aire. Para evitar la oxidación y evitar la entrada de humedad, el potasio se almacena en el petróleo.
Usos del potasio
- El cloruro de potasio es esencial para el crecimiento de las plantas. Se utiliza en fertilizantes.
- La potasa mejora la retención de agua, el rendimiento, el valor nutritivo, el sabor, el color, la textura y la resistencia a enfermedades de los cultivos alimentarios.
- El clorato de potasio y el nitrato de potasio se utilizan en explosivos y fuegos artificiales.
- El nitrato de potasio se utiliza como conservante de alimentos.
- El potasio mantiene la presión arterial y los niveles de acidez en nuestro cuerpo.
- El cromato de potasio se utiliza en el curtido del cuero y en la fabricación de tintas, pólvora, tintes, cerillas de seguridad, etc.,
- El potasio es esencial para la respiración celular normal y la función electrolítica, ya que el 95 % de nuestras células están hechas de potasio.
- El hidróxido de potasio se usa para hacer detergentes.
- El potasio ayuda a bombear fluidos dentro del corazón y los nervios.
Rubidio
El rubidio es un elemento radiactivo. Se deriva de la palabra latina rubius que significa rojo más profundo.
Usos del rubidio
- El rubidio 82 se utiliza en la perfusión miocárdica.
- El rubidio se utiliza en la fabricación de relojes atómicos, tubos electrónicos y fotocélulas.
- El rubidio se utiliza como fluido de trabajo en turbinas de vapor.
- Se utiliza como componente en los motores de los vehículos espaciales.
- El vapor de rubidio se usa en el enfriamiento del láser.
- El cloruro de rubidio se utiliza para inducir a las células a captar ADN.
- Se utiliza en generadores termoeléctricos.
- El carbonato de rubidio se usa para fabricar lentes ópticos.
- Debido a la estructura hiperfina de los niveles de energía del rubidio, se utiliza en relojes atómicos.
- Un compuesto formado por rubidio, plata y yodo tiene ciertas características eléctricas y se usa para fabricar baterías de película delgada.
Cesio
El cesio es un metal activo. Químicamente, el cesio es el elemento más electropositivo y se combina con aniones para formar compuestos. Es un elemento altamente tóxico. El hidróxido de cesio es la base más fuerte descubierta hasta ahora.
Tiene muchos isótopos de los cuales el cesio-133 es un isótopo estable y el estándar más importante para la medición del tiempo (relojes de cesio o relojes atómicos). El cesio es líquido a temperatura ambiente o cerca de ella.
Usos del cesio
- El cesio-134 se utiliza en la industria de la energía nuclear.
- Utilizado en células fotoeléctricas debido a su rápida emisión de electrones.
- El cesio se utiliza como catalizador para la hidrogenación de ciertos compuestos orgánicos.
- Se utiliza en sistemas de propulsión.
- Elimina las trazas de aire de los tubos de vacío.
- El cesio se utiliza en células fotovoltaicas, dispositivos de imágenes de televisión y equipos de visión nocturna.
- El vapor de cesio se usa en el magnetómetro.
- El cesio-137 se usa en la braquiterapia para tratar el cáncer. (La braquiterapia es un método de tratamiento del cáncer que utiliza elementos radiactivos)
- La solución de cloruro de cesio se utiliza en biología molecular para la ultracentrifugación en gradiente de densidad, principalmente para el aislamiento de partículas virales, fracciones y orgánulos subcelulares y ácidos nucleicos de muestras biológicas.
- El cesio se utiliza como estándar en espectrofotometría
- Se utiliza en aviones militares.
Francio
Francium tiene la electronegatividad más baja entre todos los elementos conocidos. Es un metal altamente radiactivo y el más pesado de estos metales. El francio se produce bombardeando torio con protones o bombardeando radio con neutrones.
Este elemento es raro y no se usa mucho. Se utiliza principalmente para la investigación científica en un laboratorio. Se descompone rápidamente ya que tiene una vida media corta.
Los metales alcalinos son de gran utilidad para nosotros, pero no deben usarse sin la guía de un experto, ya que se vuelven violentos durante las reacciones y deben manipularse con precaución, ya que son tóxicos.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se llaman los metales alcalinos?
El grupo 1A (o IA) de la tabla periódica son los metales alcalinos:hidrógeno (H), litio (Li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb), cesio (Cs) y francio (Fr) . Estos son (excepto el hidrógeno) metales blandos, brillantes, de bajo punto de fusión y altamente reactivos, que se deslustran cuando se exponen al aire.
¿Cuáles son las 5 características de los metales alcalinos?
Características de los metales alcalinos:
- Se encuentra en la columna 1A de la tabla periódica.
- Tienen un electrón en su capa más externa de electrones.
- Fácilmente ionizado.
- Plateado, suave y no denso.
- Bajos puntos de fusión.
- Increíblemente reactivo.
¿Cuáles son los 3 datos sobre los metales alcalinos?
- Los metales alcalinos son muy reactivos.
- Reaccionan con el agua. A veces puede explotar cuando entra en contacto con el aire y el agua.
- Son maleables y buenos conductores del calor y la electricidad.
¿Cuáles son los usos de los metales alcalinos?
Las aplicaciones industriales incluyen vidrio y cerámica resistentes al calor, lubricantes de grasa de litio, aditivos fundentes para la producción de hierro, acero y aluminio. Los dispositivos móviles y los vehículos eléctricos dependen de las baterías de iones de litio.
¿Es el aluminio un metal alcalino?
El cesio, el quinto metal alcalino, es el más reactivo de todos los metales. Todos los metales alcalinos reaccionan con el agua, y los metales alcalinos más pesados reaccionan más vigorosamente que los más ligeros.
¿Dónde se encuentran los metales alcalinos?
Metales alcalinos:datos sobre los elementos de la primera columna de la tabla periódica. Hay metales alcalinos a tu alrededor en este momento. El sodio se encuentra en la sal de mesa, el litio en la batería de su teléfono y el potasio en sus plátanos. Los metales alcalinos componen seis elementos diferentes que se encuentran en la primera columna de la tabla periódica.
¿Dónde se encuentran naturalmente los metales alcalinos?
Los metales alcalinos son el primer grupo en la tabla periódica. Nunca se encuentran en la naturaleza sin combinar porque son inestables y reaccionan rápidamente a otros elementos. Se unen bien con todos los elementos excepto los gases nobles. Cuando están en el aire, rápidamente se vuelven negros.
¿Cuáles son los 2 metales alcalinos más reactivos?
La reactividad de los metales alcalinos aumenta desde la parte superior a la inferior del grupo, por lo que el litio (Li) es el metal alcalino menos reactivo y el francio (Fr) es el más reactivo. Debido a que los metales alcalinos son tan reactivos, se encuentran en la naturaleza solo en combinación con otros elementos.
¿De qué está hecho el álcali?
La fabricación de álcali industrial generalmente se refiere a la producción de carbonato de sodio (Na2CO3; carbonato de sodio) y soda cáustica (NaOH; hidróxido de sodio). Otros álcalis industriales incluyen hidróxido de potasio, potasa y lejía. La producción de una amplia gama de bienes de consumo depende del uso de álcali en algún momento.
¿Por qué los metales alcalinos son muy activos?
Los metales alcalinos son extremadamente reactivos porque tienen un solo electrón en la capa más externa. La presencia de un solo electrón de valencia hace que el metal alcalino sea muy reactivo. Pierden electrones para ganar configuración de gas noble.
¿En qué bloque se encuentran los metales alcalinos?
El bloque s en la tabla periódica de elementos ocupa los metales alcalinos y los metales alcalinotérreos, también conocidos como grupos 1 y 2. El helio también forma parte del bloque s. El número cuántico principal “n” llena el orbital s. Hay un máximo de dos electrones que pueden ocupar el orbital s.
¿Por qué se encuentran los metales alcalinos en la naturaleza?
Los metales alcalinos tienen valores de entalpía de ionización bajos. Por lo tanto, pierden fácilmente sus electrones de valencia y son altamente reactivos. De ahí que en la naturaleza no se encuentren en estado elemental. En estado combinado, se presentan en forma de halogenuros, óxidos, silicatos, boratos y nitratos.
¿Por qué los metales alcalinos explotan en el agua?
Los metales alcalinos reaccionan con el agua para producir calor, gas hidrógeno y el correspondiente hidróxido metálico. El calor producido por esta reacción puede encender el hidrógeno o el metal mismo, lo que puede provocar un incendio o una explosión.
¿Por qué no se encuentran metales alcalinos en la tierra?
Los metales alcalinos tienen valores de entalpía de ionización bajos. Por lo tanto, pierden fácilmente sus electrones de valencia y son altamente reactivos. De ahí que en la naturaleza no se encuentren en estado elemental.
¿Por qué se almacenan metales alcalinos en el petróleo?
Los elementos del Grupo 1 se denominan metales alcalinos. Se colocan en la columna vertical del lado izquierdo de la tabla periódica. Todos los elementos del Grupo 1 son muy reactivos. Deben almacenarse bajo aceite para mantenerlos alejados del aire y el agua.
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