Grupo 1: Los Metales alcalinos
La palabra «álcali» se deriva de una palabra árabe que significa «cenizas». Muchos compuestos de sodio y potasio se aislaron de cenizas de madera (el Na2CO3 y el K2CO3 todavía se conocen ocasionalmente como «ceniza de soda» y «potasa»). En el grupo alcalino, a medida que descendemos por el grupo, tenemos elementos Litio (Li), Sodio (Na), Potasio (K), Rubidio (Rb), Cesio (Cs) y Francio (Fr). En la tabla \(\pageIndex{1}\) se comparan varias propiedades físicas de estos elementos. Estos elementos tienen todos un solo electrón en sus capas más externas. Todos los elementos muestran propiedades metálicas y tienen valencia + 1, por lo que ceden electrones fácilmente.
| Element | Electronic Configuration | Melting Point (°C) | Density (g/cm3) | Atomic Radius | Ionization Energy (kJ/mol) |
|---|---|---|---|---|---|
| Lithium | \(2s^1\) | 181 | 0.53 | 1.52 | 520 |
| Sodium | \(3s^1\) | 98 | 0.97 | 1.86 | 496 |
| Potassium | \(4s^1\) | 63 | 0.86 | 2.27 | 419 |
| el Rubidio | \(5s^1\) | 39 | 1.53 | 2.47 | 403 |
| el Cesio | \(6s^1\) | 28 | 1.88 | 2.65 | 376 |
a Medida que nos movemos hacia abajo en el grupo (de Li Fr), las siguientes tendencias se observó (Tabla \(\PageIndex{1}\)):
- Todos tienen un solo electrón en un orbital de valencia’ s ‘
- El punto de fusión disminuye
- La densidad aumenta
- El radio atómico aumenta
- La energía de ionización disminuye (primera energía de ionización)
Los metales alcalinos tienen los valores \(I_1\) más bajos de los elementos
Esto representa la relativa facilidad con la que se puede eliminar el electrón solitario en el orbital ‘s’ exterior.
Los metales alcalinos son muy reactivos, perdiendo fácilmente 1 electrón para formar un ion con una carga de 1+ :
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Debido a esta reactividad, los metales alcalinos se encuentran en la naturaleza solo como compuestos. Los metales alcalinos se combinan directamente con la mayoría de los metales no metálicos:
- Reaccionar con hidrógeno para formar hidruros sólidos
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(Nota: el hidrógeno está presente en el hidruro metálico como el H – ion de hidruro)
- Reaccionar con azufre para formar sulfuros sólidos
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Reaccionar con cloro para formar cloruros sólidos
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Los metales alcalinos reaccionan con el agua para producir hidrógeno gaseoso e hidróxidos de metales alcalinos; esta es una reacción muy exotérmica (Figura \(\pageIndex{1}\)).
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La reacción entre metales alcalinos y oxígeno es más compleja:
- Una reacción común es formar óxidos metálicos que contienen el ion O2
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Otros metales alcalinos pueden formar peróxidos metálicos (contiene iones de O22)
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K, Rb y Cs también pueden formar superóxidos (iones de O2)
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Colores por Absorción
El color de una sustancia química se produce cuando un electrón de valencia en un átomo es excitado de un nivel de energía a otro por radiación visible. En este caso, la frecuencia particular de luz que excita al electrón es absorbida. Por lo tanto, la luz restante que ves es luz blanca desprovista de una o más longitudes de onda (apareciendo así de color). Los metales alcalinos, habiendo perdido sus electrones más externos, no tienen electrones que puedan ser excitados por la radiación visible. Las sales de metales alcalinos y su solución acuosa son incoloras a menos que contengan un anión coloreado.
Colores por Emisión
Cuando se colocan metales alcalinos en una llama, los iones se reducen (ganan un electrón) en la parte inferior de la llama. El electrón es excitado (salta a un orbital más alto) por la alta temperatura de la llama. Cuando el electrón excitado cae de nuevo a un orbital inferior, se libera un fotón. La transición del electrón de valencia de sodio de la subcapa 3p a la subcapa 3s da como resultado la liberación de un fotón con una longitud de onda de 589 nm (amarillo)
Colores de llama:
- Litio: rojo carmesí
- Sodio: amarillo
- Potasio: lila