Metales Alcalinos: Entendiendo los Elementos del Grupo 1 de 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 el hidrógeno (H) tiene un electrón en su capa más externa, pero no se clasifica como metal alcalino ya que no es un metal sino un gas a temperatura ambiente.)

Los metales alcalinos son así nombrados porque cuando reaccionan con agua, forman álcalis. Los álcalis son compuestos de hidróxido de estos elementos, como hidróxido de sodio e hidróxido de potasio. Los álcalis son bases muy fuertes que son cáusticas. La sosa cáustica, por ejemplo, es hidróxido de sodio. Los álcalis reaccionan con ácidos para formar sales.

En sus formas puras, los metales alcalinos son metales blandos, 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 pueden cortarse fácilmente con un cuchillo debido a su blandura, exponiendo una superficie brillante que se empaña rápidamente en el aire debido a la oxidación por humedad atmosférica y oxígeno (y en el caso del litio, nitrógeno).

Debido a su alta reactividad, deben almacenarse bajo aceite para prevenir 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 agua, con los metales alcalinos más pesados reaccionando más vigorosamente que los más ligeros.

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 proporcionan el mejor ejemplo de tendencias de grupo en propiedades en la tabla periódica, con elementos exhibiendo propiedades similares. Por ejemplo, al moverse hacia abajo en la tabla, todos los metales alcalinos conocidos muestran:

• Radio atómico creciente
• Electronegatividad decreciente
• Reactividad creciente
• Puntos de fusión y ebullición decrecientes

En general, sus densidades aumentan al moverse hacia abajo en la tabla, con la excepción del potasio, que es menos denso que el sodio.

Propiedades de los Metales Alcalinos

Los metales alcalinos son un grupo de elementos químicos en la tabla periódica con las siguientes propiedades físicas y químicas:

• Brillantes
• Blandos
• Plateados
• Altamente reactivos a temperatura y presión estándar
• Pierden fácilmente su electrón más externo para formar cationes con carga +1

Los metales alcalinos tienen puntos de fusión bajos. El litio se funde a 180.5 °C (356.9 °F); el cesio se funde a solo 28.4 °C (83.1 °F). Estos elementos también son excelentes conductores de calor y electricidad. Los metales alcalinos son muy reactivos y por eso usualmente se encuentran en compuestos con otros elementos, como sal (cloruro de sodio, NaCl) y cloruro de potasio (KCl).

Todos pueden cortarse fácilmente con un cuchillo de plástico debido a su blandura, 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 prevenir reacción con el aire.

En la nomenclatura moderna IUPAC, los metales alcalinos comprenden los elementos del grupo 1, excluyendo el hidrógeno. Todos los metales alcalinos reaccionan con agua, con los metales alcalinos más pesados reaccionando 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	Plateado	Plateado	Plateado	Plateado	Plateado	—
Punto de fusión (°C)	180.5	97.72	63.38	39.31	28.44	27
Punto de ebullición (°C)	1,342	883	759	688	671	677
Densidad a 20 °C (g/cm³)	0.534	0.971	0.862	1.532	1.873	—
Aumento de volumen al fundir (porcentaje)	1.51	2.63	2.81	2.54	2.66	—
Valencia	1	1	1	1	1	1
Número de masa de isótopos más comunes (abundancia terrestre, %)	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; 6,104	5,890; 5,896	7,699; 7,665	4,216; 4,202	4,593; 4,555	—
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 (microhm cm)	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-coordenado)	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 oxidación de 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 ocurre como gas bajo temperaturas y presiones ordinarias. Sin embargo, el hidrógeno muestra muchas de las propiedades asociadas con elementos en el grupo y se convierte en un metal alcalino bajo 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 nitrógeno. El óxido de litio es anfótero (características tanto de ácido como de base). Excepto el litio, otros elementos alcalinos son predominantemente iónicos. La densidad de carga del litio es más fuerte que otros metales alcalinos debido a lo cual está extensamente hidratado.

El litio fue descubierto en 1817 por Johan Arfvedson, durante el análisis de petalita LiAlSi₄O₁₀. La palabra Litio 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 usa en cerámicas y vidrios resistentes al calor.
• Una aleación de litio se usa en construcción de aviones.
• Deuteruro de litio se usa como combustible de fusión en armas termonucleares.
• Las baterías de litio están llenas de energía comparadas con otros metales. Dispositivos revolucionarios como teléfonos celulares y computadoras usan baterías de litio.
• Las sales de litio se usan como fármaco estabilizador del estado de ánimo.
• Litio-6 es la principal fuente de producción de tritio.
• El litio se usa en desoxidación de cobre y aleaciones de cobre.
• Compuestos de litio se usan como colorantes pirotécnicos en fuegos artificiales que producen luminiscencia roja.
• Grasas lubricantes se producen a partir de litio.

Sodio

El sodio es una sustancia química que consumimos todos los días en nuestra comida en forma de cloruro de sodio (sal común). El sodio se produce por electrólisis de cloruro de sodio. El elemento sodio es altamente reactivo.

En 1806, Sir Humphry Davy, un químico, obtuvo sodio pasando una corriente eléctrica a través de hidróxido de sodio fundido. El sodio se produjo primero por fusión nuclear en estrellas, por la fusión de dos átomos de carbono. También puede producirse en estrellas cuando los átomos de neón ganan un protón.

Usos del Sodio

• El sodio se usa como lustre en metales.
• Sodio líquido se usa como refrigerante en reactores nucleares.
• La sal de sodio de ácidos grasos se usa en jabón.
• NaK, una aleación de sodio y potasio, es un importante agente de transferencia de calor.
• Compuestos de sodio se usan en industrias de papel, textil, petróleo y químicas.
• Yoduro de sodio se usa para tratar tiña extensa.
• El sodio se usa en luces de calle y lámparas de vapor de sodio ya que puede dar un brillo amarillo con luminiscencia brillante.
• Hidróxido de sodio se usa como limpiador de horno.

Potasio

El potasio es el elemento 19 en la tabla periódica. El potasio juega un papel vital en el funcionamiento adecuado de nuestros cuerpos. Es un mineral esencial que debe mantenerse en los organismos. Si el nivel de potasio no está balanceado puede llevar a hipercalemia o hipocalemia.

El potasio se vuelve gris en exposición al aire. Para prevenir oxidación y mantener fuera la humedad, el potasio se almacena en petróleo.

Usos del Potasio

• Cloruro de potasio es esencial para el crecimiento de plantas. Se usa en fertilizantes.
• El potasa mejora retención de agua, rendimiento, valor nutritivo, sabor, color, textura y resistencia a enfermedades de cultivos alimenticios.
• Clorato de potasio y nitrato de potasio se usan en explosivos y fuegos artificiales.
• Nitrato de potasio se usa como conservante de alimentos.
• El potasio mantiene la presión arterial y niveles de acidez en nuestros cuerpos.
• Cromato de potasio se usa en curtido de cuero y en fabricación de tintas, pólvora, tintes, cerillas de seguridad, etc.
• El potasio es esencial para la respiración celular normal y función electrolítica ya que el 95% de nuestras células están hechas de potasio.
• 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. Deriva de la palabra latina rubius que significa rojo profundo.

Usos del Rubidio

• Rubidio-82 se usa en perfusión miocárdica.
• El rubidio se usa en la fabricación de relojes atómicos, tubos electrónicos y fotocélulas.
• El rubidio se usa como fluido de trabajo en turbinas de vapor.
• Se usa como componente en motores de vehículos espaciales.
• Vapor de rubidio se usa en enfriamiento láser.
• Cloruro de rubidio se usa para inducir células a tomar ADN.
• Se usa en generadores termoeléctricos.
• Carbonato de rubidio se usa en fabricación de vidrios ópticos.
• Debido a la estructura hiperfina de los niveles de energía del rubidio, se usa en relojes atómicos.
• Un compuesto compuesto de rubidio, plata e yodo tiene ciertas características eléctricas y se usa en fabricación de 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 cesio-133 es un isótopo estable y el estándar más importante para medición de tiempo (relojes de cesio o relojes atómicos). El cesio es líquido a temperatura ambiente o cerca de ella.

Usos del Cesio

• Cesio-134 se usa en la industria de energía nuclear.
• Usado en celdas fotoeléctricas debido a su rápida emisión de electrones.
• El cesio se usa como catalizador para la hidrogenación de ciertos compuestos orgánicos.
• Se usa en sistemas de propulsión.
• Remueve trazas de aire de tubos de vacío.
• El cesio se usa en celdas fotovoltaicas, dispositivos de imagen de televisión y equipos de visión nocturna.
• Vapor de cesio se usa en el magnetómetro.
• Cesio-137 se usa en braquiterapia para tratar cánceres. (La braquiterapia es un método de tratamiento de cáncer usando elementos radiactivos)
• Solución de cloruro de cesio se usa en biología molecular para ultracentrifugación de gradiente de densidad, principalmente para aislamiento de partículas virales, orgánulos subcelulares y fracciones, y ácidos nucleicos de muestras biológicas.
• El cesio se usa como estándar en espectrofotometría.
• Se usa en aviones militares.

Francio

El francio 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 usa principalmente para investigación científica en 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 guía experta ya que se vuelven violentos durante las reacciones y deben manejarse 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 hidrógeno) metales blandos, brillantes, de bajo punto de fusión, altamente reactivos, que se empañan cuando se exponen al aire.

¿Cuáles son 5 características de los metales alcalinos?

Características de los Metales Alcalinos:

• Se encuentran en la columna 1A de la tabla periódica.
• Tienen un electrón en su capa más externa de electrones.
• Se ionizan fácilmente.
• Plateados, blandos y no densos.
• Puntos de fusión bajos.
• Increíblemente reactivos.

¿Cuáles son 3 datos sobre los metales alcalinos?

• Los metales alcalinos son muy reactivos.
• Reaccionan con agua. Puede explotar a veces cuando entra en contacto con aire y agua.
• Son maleables y buenos conductores de calor y electricidad.

¿Cuáles son los usos de los metales alcalinos?

Aplicaciones industriales incluyen vidrio y cerámicas resistentes al calor, lubricantes de grasa de litio, aditivos de fundente para producción de hierro, acero y aluminio. Dispositivos móviles y vehículos eléctricos dependen de 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 agua, con los metales alcalinos más pesados reaccionando más vigorosamente que los más ligeros.

¿Dónde se encuentran los metales alcalinos?

Metales Alcalinos: Datos sobre los Elementos en la Primera Columna de la Tabla Periódica. Hay metales alcalinos a tu alrededor ahora mismo. El sodio se encuentra en la sal de mesa, el litio en la batería de tu teléfono y el potasio en tus plátanos. Los metales alcalinos componen seis elementos diferentes encontrados en la primera columna de la tabla periódica.

¿Dónde se encuentran los metales alcalinos naturalmente?

Los metales alcalinos son el primer grupo en la tabla periódica. Nunca se encuentran en la naturaleza sin combinar porque son inestables y reaccionan rápido con otros elementos. Se unen bien con todos los elementos excepto los gases nobles. Cuando están en aire, rápidamente se vuelven negros.

¿Cuáles son los 2 metales alcalinos más reactivos?

La reactividad de los metales alcalinos aumenta de arriba hacia abajo del grupo, por lo que el litio (Li) es el metal alcalino menos reactivo y el francio (Fr) es el más reactivo. Porque 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 usualmente se refiere a la producción de ceniza de soda (Na₂CO₃; carbonato de sodio) y sosa cáustica (NaOH; hidróxido de sodio). Otros álcalis industriales incluyen hidróxido de potasio, potasa y lejía. La producción de una vasta gama de bienes de consumo depende del uso de álcali en alguna etapa.

¿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 al metal alcalino muy reactivo. Pierden electrón para ganar configuración de Gas Noble.

¿En qué bloque están los metales alcalinos?

El bloque s en la tabla periódica de elementos ocupa los metales alcalinos y metales alcalinotérreos, también conocidos como grupos 1 y 2. El helio también es 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 bajos valores de entalpía de ionización. Por lo tanto, pierden fácilmente sus electrones de valencia y son altamente reactivos. Por eso, en la naturaleza, no se encuentran en estado elemental. En estado combinado, están presentes en forma de haluros, óxidos, silicatos, boratos y nitratos.

¿Por qué los metales alcalinos explotan en agua?

Los metales alcalinos reaccionan con agua para producir calor, gas hidróxido y el hidróxido metálico correspondiente. El calor producido por esta reacción puede encender el hidrógeno o el metal mismo, resultando en un incendio o una explosión.

¿Por qué los metales alcalinos no se encuentran en la tierra?

Los metales alcalinos tienen bajos valores de entalpía de ionización. Por lo tanto, pierden fácilmente sus electrones de valencia y son altamente reactivos. Por eso, en la naturaleza, no se encuentran en estado elemental.

¿Por qué los metales alcalinos se almacenan en aceite?

Los elementos del Grupo 1 se llaman metales alcalinos. Se colocan en la columna vertical en el lado izquierdo de la tabla periódica. Todos los elementos del Grupo 1 son muy reactivos. Deben almacenarse bajo aceite para mantener el aire y el agua lejos de ellos.