miércoles, 7 de noviembre de 2007

Metales Alcalinos


Los metales alcalinos son:

El litio (Li)
El sodio (Na)
El potasio (K)
El rubidio (Rb)
El cesio (Cs)
El francio (Fr)


Estos elementos pertenecen todos al Grupo 1 o IA de la Tabla Periódica. 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.
Tienen puntos de fusión bajos, comprendidos entre 181ºC para el Li y 28.7ºC para el Cs.
Estos metales son los más activos 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 mas 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.

Sodio -Na

Si bien su existencia ya era conocida, fue obtenido en estado de pureza por primera vez en 1807 por el inglés Sir Humphry Davy (1778 - 1889); mediante el procedimiento de electrolisis del hidróxido sódico. Su nombre procede del latín “sodanum” (soda o sosa) y su símbolo deriva también del latín “natrium” nombre que se aplicaba al nitrato de sodio. (Existe una peculiaridad idiomática, por la cual en el Río de la Plata, para referirse a algunos compuestos del sodio, se emplea la palabra “soda”, mientras que España se utiliza el vocablo “sosa”.)

Principales características
Su color es blanco, plateado
-Muy blando
-Muy reactivo
-Se oxida fácilmente al exponerlo al aire
-Reacciona violentamente con el agua formando hidróxido de sodio e hidrógeno
Propiedades

Número atómico: 11
Punto de ebullición: 883ºC
Punto de fusión: 98ºC
Densidad: 0.97 g/cm3
Masa atómica: 22,98977

El sodio solamente se halla en la naturaleza en combinación con otros elementos. Es el séptimo elemento en cuanto a su abundancia de la corteza terrestre y es un componente esencial de los tejidos vegetales y animales. Se encuentra en el mar y lagos salinos, bajo la forma de cloruro de socio (NaCl) - la sal marina - disuelto en las aguas, de las que se extrae por evaporación, en forma de cristales.
Debido a su gran reactividad al agua, que incluso hace que reaccione con la humedad del aire, en estado puro es necesario conservarlo sumergido en un derivado aceitoso de petróleo, como aceite lubricante, o vaselina líquida.
Aplicaciones

Las sales de sodio cumplen a nivel neurológico una importante función como neurotransmisores. También, conjuntamente con el potasio, el sodio cumple en los procesos vitales una función esencial, al facilitar los procesos osmóticos en las membranas plasmáticas.

Asimismo, el nitrato sódico (NaNO3) se emplea en la elaboración de un medicamento dilatador de los vasos sanguíneos coronarios.
El bicarbonato sódico o de sodio (NaHCO3), frente al calor, o en presencia de reactivos ácidos, emite gas carbónico, por lo cual es empleado en la fabricación de leudantes (levaduras químicas), en medicamentos efervescentes, y en las bebidas carbonatadas.

El hidróxido de sodio, llamado soda cáustica que se produce tanto en forma sólida como líquida, es ampliamente empleado en la fabricación de papel, en la industria textil; y para el lavado y esterilización de envases reutilizables de vidrio de productos alimenticios, como leche y bebidas refrescantes. También se utiliza en las industrias textil y papelera, el peróxido de sodio (Na2O2), como elemento blanqueador

El Potasio - K.

Este elemento también fue descubierto por el Sir Humphry Davy en 1807; a partir de sus experimentos electrolíticos. Su nombre proviene del inglés “pot ashes” (cenizas de vasija) y su símbolo proviene de “kalium” (álcali).

Principales características
-Su color es blanco, plateado
-Muy blando
-Muy reactivo
-Se oxida al exponerlo al aire
-Reacciona violentamente con el agua produciendo hidróxido de potasio e hidrógeno gas
-Se almacena siempre bajo un líquido, como la parafina, que no reacciona.

Propiedades
Número atómico: 19
Punto de ebullición: 760ºC
Punto de fusión: 63ºC
Densidad: 0.86 g/cm3
Masa atómica: 39,0983

Se encuentra en grandes cantidades en la naturaleza, estimándose que compone un 2,4% de la corteza terrestre en diversos feldespatos (silicatos de aluminio y potasio) y en minerales como la carnalita (cloruro doble de potasio y manganeso). Es el octavo elemento en abundancia.

Las sales de potasio son imprescindibles para el desarrollo de los vegetales, especialmente el cloruro de potasio, la mencionada carnalita y el salitre (KNO3).

Aplicaciones.
Los usos prácticos del potasio consisten fundamentalmente en la elaboración de abonos para la agricultura, como el sulfuro de potasio (K2SO4). El carbonato de potasio, tambien llamado potasa, y también el hidróxido de potasio (KOH), llamado potasa cáustica, se utilizan para la fabricación de algunos tipos de jabones.
Algunos compuestos de potasio, como el cromato y el dicromato de potasio (K2Cro4 y K2Cr2O7), al oxidarse violentamente en el momento de su combustión y generar otros compuestos, producen distintos colores sumamente vistosos (anaranjado, violeta); por lo cual son ampliamente empleados en la fabricación de fuegos artificiales.
El bromuro de potasio es muy utilizado en las películas sensibles de fotografía. Otro compuesto del potasio, el llamado cremor tártaro, es empleado como levadura en polvo y en la elaboración del vino.

El Litio - Li

El litio fue individualizado en 1817 por Johan August Arfwedson, integrado al hidróxido de litio; y también fue Sir Humphry Davy quien por primera vez logró aislarlo mediante el procedimiento electrolítico, en 1818. Su nombre proviene del griego “lithion” (piedrecilla).

Proncipales caracterizticas
-Su color es blanco, plateado
-Es blando
-Muy reactivo
-Se oxida al instante y se corroe rápidamente con el contacto con el aire.
-El almacenamiento se hace sumergiéndolo en un derivado de petróleo, como la nafta.

Propiedades
Número Atómico: 3
Punto de ebullición: 1.342ºC
Punto de fusión: 181ºC
Densidad: 0.53 g/cm3
Masa atómica: 6,941

El litio es es más liviano de los elementos que son sólidos a temperatura ambiente.
En la naturaleza está muy extendido, pero no en estado libre, sino solamente en combinaciones contenidas en feldespatos y micas, en algunas aguas minerales y en el tabaco; por lo cual aparece siempre en pequeñas concentraciones. Ocupa el lugar 35 en abundancia de la corteza terrestre.
Entre los principales compuestos de litio se encuentra el carbonato de litio (Li2CO3) que, al igual que el fosfato de litio (Li3PO4), se diferencia de los otros carbonatos y fosfatos de metales alcalinos por su difícil solubilidad en el agua. El cloruro de litio (LiCl) es soluble en el alcohol.
Una caracterítica que se emplea en laboratorio para identificar el litio en el análisis químico, es que la sales de litio colorean la llama de un rojo intenso.
Aplicaciones
En sus aplicaciones prácticas, el litio es empleado en los reactores nucleares, para obtener el tritio que es un componente de las aleaciones empleadas en su construcción; y también como catalizador.
El deuterohidruro de litio a base del isótopo 6Li, es empleado en las bombas de hidrógeno.
En metalurgia, se emplea para extraer los gases en la fundición de ciertos minerales; y también para evitar la tendencia a que se forme una capa de óxido durante la elaboración del acero.
Otro de sus compuestos, el hidróxido de litio, absorbe el dióxido de carbono, por lo cual se emplea en submarinos y naves espaciales para la purificación del aire ambiente, eliminando los residuos de la respiración humana.
Otros derivados del litio tienen importantes usos medicinales. El carbonato de litio para el tratamiento de artrosis, el bromuro de litio como sedante; y el citrato de litio y el carbonato de litio, como antídotos de las psicosis maníaco-depresivas en fase aguda.


El Cesio - Cs.

El cesio fue descubierto por los físicos alemanes Robert Wilhem Bunsen y Gustav Robert Kirchhoff en 1860; empleando la técnica espectroscópica. Fue aislado por primera vez en 1881, por Sttenberg, mediante la electrólisis del cianuro fundido. Su nombre proviene del latín “caesius” (azul del cielo).

Principales características
-El más reactivo de los metales alcalinos
-Reacciona violentamente con el agua produciendo hidrógeno
-Es muy blando

Propiedades

Número atómico: 55
Punto de ebullición: 705ºC
Punto de fusión: 28.5ºC
Densidad: 1.90 g/cm3
Masa atómica: 132,9054
El cesio se obtiene por reducción del hidróxido de cesio a partir de magnesio en polvo, en una corriente de hidrógeno gaseoso. En general, se extrae de un mineral muy escaso, la polucita, cuyo principal yacimiento está en la isla de Elba, así como hay otros en Maine y Dakota del Sur en EE.UU.
Aplicaciones
En sus aplicaciones prácticas, dada su propiedad de emitir electrones al contacto con la luz, es empleado como cátodo en la fabricación de las células fotoeléctricas. También es utilizado, tanto como el litio y el potasio, para extraer totalmente los gases en los tubos de vacío.
El isótopo 137 del cesio, es altamente radiactivo, por lo cual tiene aplicación como trazador con fines industriales y medicinales.


El Francio - Fr.

Fue descubierto en el Instituto Marie Curie de París, en 1939, por la francesa Marguerite Perey, como un producto de la serie radiactiva del actinio. Su nombre proviene de Francia, por ser el país en que fuera descubierto.

Principales características

-El más electropositivo de los elementos
-Sus propiedades químicas indican que es quimicamente muy activo

Propiedades
Número atómico: 87
Masa atómica: 223
Valencia: +1

El francio existe solamente en estado radiactivo, siendo su isótopo más duradero el francio 223, también llamado actinio-K, que se desintegra en 22 minutos. Por lo tanto, es un elemento cuya existencia real es esencialmente aleatoria.
Habiéndosele encontrado unicamente bajo la forma de isótopos radiactivos, y siendo el identificado el de más larga vida, se deduce que han de existir otros isótopos, de los cuales se conocen los que corresponden a las masas atómicas de 204 a 224.

El Rubidio - Rb.

El rubidio también fue descubierto por los físicos alemanes Robert Wilhem Bunsen y Gustav Robert Kirchhoff en 1861; en este caso por el método espectroscópico. Su nombre proviene del latín “rubidus” (rubio), debido al color de sus líneas en el espectro.

Principales características
-Color blanco-plateado brillante
-Reacciona violentamente con el agua produciendo hidrógeno
-Se arde espontáneamente en contacto con el aire, formando óxido de rubidio
-Muy blando

Propiedades

Número atómico: 37
Punto de ebullición: 688ºC
Punto de fusión: 38.9ºC
Densidad: 1.53 g/cm3
Masa atómica: 85,4287

El rubidio se encuentra en pequeñas cantidades, generalmente asociado con el cesio, con el cual tiene una gran semejanza, en cenizas del tabaco, el te y el café; y en los minerales lepidolita y carnalita.
Aplicaciones
En sus aplicaciones prácticas, por su gran reactividad, al igual que el litio y el potasio se emplea para eliminar totalmente los gases en los tubos de vacío; y en aplicaciones electrónicas tales como los fotocátodos, luminóforos y semiconductores.
También se emplea su isotopo rubidio 87 para determinar, por su grado de desintegración, la edad geológica, debido a su gran lentitud para desintegrarse.