Grupo Alcalinos

Introducción

Desde los inicios de la historia el ser humano ha sentido la necesidad de dar respuestas a sus incógnitas, es por eso que día con día el hombre se esfuerza por darles una respuesta sensata; actualmente el hombre ha avanzado en todos los campos que ha decidido investigar y la química es uno de ellos.

La creación de la tabla periódica constituyo un gran avance en la invención de uno de los materiales de apoyo más utilizados en la materia.

En la tabla periódica, un grupo es el número del último nivel energético que hace referencia a las columnas allí presentes. Hay 18 grupos en la tabla periódica estándar, de los cuales diez son grupos cortos y los ocho restantes, largos. Que muchos de estos grupos correspondan a conocidas familias de elementos químicos: la tabla periódica se ideó para ordenar estas familias de una forma coherente y fácil de ver.

La explicación moderna del ordenamiento en la tabla periódica es que los elementos de un grupo tienen configuraciones electrónicas similares en los niveles de energía más exteriores; y como la mayoría de las propiedades químicas dependen profundamente de las interacciones de los electrones que están colocados en los niveles más externos, esto hace que los elementos de un mismo grupo tengan propiedades físicas y químicas similares.

El número del período indica la cantidad de niveles energéticos (órbitas) que tienen los áto¬mos de los elementos que se ubican en dicho período. Así, el H y el He que están en el pe¬ríodo 1 tienen una sola órbita; el Li al estar en el período 2 cuenta con dos órbitas, etcétera.

A partir de esta información estudiaremos el primer grupo de la tabla periódica, enfocándonos en las características de la familia ya sean físicas o químicas, sus utilizaciones en la industria, algunos datos curiosos y sus estudios más recientes.

Este documento contiene la información a exponer el día 28 de febrero del 2012 por el grupo # 1.

Objetivos

1. Estudiar a fondo cada uno de los elementos del grupo I A.

2. Identificar a los descubridores de los elementos.

3. Enlistar las utilidades individuales de cada uno de los elementos.

4. Especificar los estados en los que podemos encontrar cada uno de los elementos en la naturaleza

5. Determinar las características de la familia tanto físicas como químicas.

6. Conocer de forma básica la utilización de los diferentes isotopos.

7. Enunciar los acontecimientos históricos sobre el impacto que han tenido estos elementos en el medio (si lo han tenido).

8. Explicar de manera entretenida la exposición.

Grupo IA de la Tabla Periódica

Hidrogeno y Metales Alcalinos

Todos los elementos que pertenecen a un grupo tienen la misma valencia, y por ello, tienen características o propiedades similares entre si. Por ejemplo los elementos en el grupo IA tienen valencia de 1 (un electrón en su último orbital) y todos tienden a perder ese electrón al enlazarse como iones positivos de +1. Los elementos en el último grupo de la derecha son los Gases Nobles, los cuales tienen su último orbital lleno (regla del octeto) y por ello son todos extremadamente no-reactivos.

A los elementos ubicados en el grupo 1 se los suele denominar metales alcalinos, con ex¬cepción del hidrógeno. Al hidrógeno no se lo ha encontrado una ubicación satisfactoria, pues por su estructura electrónica le corresponde el grupo 1, pero sus propiedades se asemejan más al grupo 17.

Los metales alcalinos son aquellos que se encuentran en el primer grupo dentro de la tabla periódica.

Con excepción del hidrógeno, son todos blancos, brillantes, muy activos, y se les encuentra combinados en forma de compuestos. Se les debe guardar en la atmósfera inerte o bajo aceite. Los compuestos de los metales alcalinos son isomorfos, lo mismo que los compuestos salinos del amonio. Este radical presenta grandes analogías con los metales de este grupo.

Estos metales, cuyos átomos poseen un solo electrón en la capa externa, son monovalentes. Dada su estructura atómica, ceden fácilmente el electrón de valencia y pasan al estado iónico. Esto explica el carácter electropositivo que poseen, así como otras propiedades.

Los de mayor importancia son el sodio y el potasio, sus sales son empleadas industrialmente en gran escala.

Los metales alcalinos corresponden al Grupo 1 de la Tabla Periódica (anteriormente grupo I A).

Estos metales son:

Litio (Li) : Sodio (Na):

Potasio (K): Rubidio (Rb):

Cesio (Cs): Francio (Fr):

Y como excepción a la familia de los metales alcalinos, el gas Hidrogeno (H):

Los metales alcalinos constituyen el 4,8 por ciento de la corteza terrestre, incluyendo capa acuosa y atmósfera. El sodio y el potasio son los más abundantes; el resto es raro.

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.

También, al reaccionar con agua, estos metales forman hidróxidos, que son compuestos que antes se llamaban álcalis.

Son metales blandos, tan es así que el sodio se puede cortar fácilmente con un cuchillo. Al cortarlos o fundirlos se observa su color plateado y su brillo metálico.

Los metales alcalinos son de baja densidad. Li, Na y K son menos densos que el agua. El Li es el más duro y a la vez el menos denso. El Cs es el más blando y el más denso.

En cuanto al hidrogeno su densidad es menor que la del aire por lo que generalmente flota y se escapa de la atmosfera.

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. Sus puntos de fusión bajos están comprendidos entre 181º C para el Li y 28,7º C para el Cs. En cambio el punto de fusión del hidrogeno es de -259 º C.

Estos metales son los más reactivos químicamente. Por ejemplo: el sodio reacciona enérgicamente con el agua, mientras flota, desprendiéndose gases de hidrógeno. El potasio reacciona aún más violentamente que el sodio.

Por estos motivos, esta clase de metales no se encuentran en estado libre en la naturaleza, sino en forma de compuestos, generalmente sales.

Los elementos sodio y potasio son componentes fundamentales de los seres vivos. Se encuentran en forma de iones, cuyas propiedades son muy diferentes a la de los metales.

El NaCl (cloruro de sodio) es el soluto más abundante en el agua del mar. El KNO3 (nitrato de potasio) es el salitre, y abunda en algunos yacimientos, especialmente en Chile.

Grandes depósitos naturales de compuestos de litio se encuentran en el fondo de lagos que se secaron.

El rubidio y el cesio son muy escasos. El francio es altamente radiactivo y de muy corta vida (22 minutos), por lo que es mucho más escaso aún.

Su configuración electrónica muestra un electrón en su capa de valencia (1 electrón s).

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. Gracias a esta características podemos encontrar al hidrogeno en casi todos los compuestos organicos e inorgánicos.

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.

El litio se parece bastante más al magnesio en cuanto a reactividad que al resto de los alcalinos, debido a que el ion Li+ es muy pequeño.

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. Deben guardarse en líquidos apolares anhidros.

Líquidos apolares son aquellos cuyas moléculas no presentan polarización, siendo de este modo hidrófugos (no se mezclan con el agua). Apolares son, por ejemplo, el aceite, el metano.

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

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