Title: Grupo 1: Metales alcalinos
1Grupo 1 Metales alcalinos
2Los metales del grupo 1, también llamados metales
alcalinos se caracterizan por
- Son abundantes
- Se descubrieron hace escasamente poco
tiempo(200años) - Los compuestos que forman no se descomponen
fácilmente mediante procedimientos químicos
ordinarios. - Son solubles en agua.
- Son los metales más activos.
- Son los mayores de su período y los radios
atómicos tienden a aumentar en sentido
descendente dentro del grupo. - Tienen una masa por unidad de volumen
relativamente baja. - Los más ligeros(Li,Na y K) flotan en agua.
- Poseen un solo electrón de valencia por átomo.
- Forman un enlace metálico bastante débil.
- Poseen puntos de fusión bajos.
- Poseen un gran potencial negativo.
3Li Características generales
- Fue descubierto en 1.817 por J.A. Arfvedson
(1.792-1.841) pero no pudo aislarlo en forma
metálica, lo que consiguió Bunsen en 1.855. - El litio figura en el lugar 35º en orden de
abundancia de los elementos en la corteza
terrestre. - No se presenta en estado libre sino únicamente en
compuestos, que se encuentran ampliamente
difundidos. - Estructura
- En la naturaleza se encuentra como una mezcla de
los isótopos 6-Li (7,5) y 7- Li (92,5).
4Li Características generales
- Se asemeja al sodio en su comportamiento.
- Color blanco-plateado.
- Químicamente reactivo. Se inflama al aire.
- Inestable al estado puro.
- Se oxida al instante y se corroe rápido.
- Su almacenamiento debe hacerse sumergiéndolo en
nafta. - Su enorme potencial permite considerarlo como el
elemento base de la futura energía del planeta. - Se obtiene a partir de salmueras y del LiCl
fundido. - Se disuelve en amoníaco líquido originando una
disolución de color azul. En ella parece
encontrarse la especie Li-1. - Tiene el mayor calor específico de todos los
elementos sólidos, por lo que junto con el
intervalo inusualmente grande en que es líquido,
encuentra aplicaciones en sistemas de
transferencia de calor (refrigeradores), aunque
es corrosivo y hay que manejarlo con cuidado
(refrigeración en centrales nucleares).
5Propiedades del Li
- Masa Atómica 6,941 uma
- Punto de Fusión 453,7 K
- Punto de Ebullición 1620 K
- Densidad 534 kg/m³
- Dureza (Mohs) 0,6
- Potencial Normal de Reducción -3,04 V Li Li
- Conductividad Térmica 84,80 J/m s ºC
- Conductividad Eléctrica 107,8 (mOhm.cm)-1
- Calor Específico 3277,12 J/kg ºK
- Calor de Fusión 4,6 kJ/mol
- Calor de Vaporización 148,0 kJ/mol
- Calor de Atomización 161,0 kJ/mol de átomos
- Calor de Atomización 161,0 kJ/mol de átomos
- Estados de Oxidación -1, 1
- 1ª Energía de Ionización 520,2 kJ/mol
- 2ª Energía de Ionización 7394,4 kJ/mol
- 3ª Energía de Ionización 11814,6 kJ/mol
- Afinidad Electrónica 59,6 kJ/mol
- Radio Atómico 1,55 Å
- Radio Covalente 1,23 Å
- Radio Iónico Li1 0,68 Å
- Volumen Atómico 13,1 cm³/mol
- Polarizabilidad 24,3 ų
- Electronegatividad (Pauling) 0,98
6Compuestos principales del Li
- Hidruro de litio
- 2LiH H2O ?LiO 2H2
- Esta reacción se produce a una alta temperatura
y permite obtener hidrógeno que puede hacer
funcionar motores, actuando como combustible. Por
ejemplo de cohetes. - Cloruro de litio
- 2LiCl(l) ? 2Li Cl2
- Mediante electrólisis del cloruro puede obtenerse
Li. Se emplea, junto con el bromuro de litio en
sistemas de aire acondicionado, y de control de
humedad.
7Compuestos principales del Li
- Nitruro de litio
- 6Li N2 2NLi3
- Es el único metal alcalino que reacciona con el
nitrógeno a temperatura ambiente para producir un
nitruro, el cual es de color negro. - Hidróxido de litio
- Li H2O LiOH ½H2
- El compuesto principal del litio es el hidróxido
de litio. Es un polvo blanco el material
comercial es hidróxido de litio monohidratado. Es
soluble en agua, y ligeramente soluble en etanol.
Es usado en la purificación de gases (como
absorbente del dióxido de carbono), como medio
para la transferencia de calor, y como
almacenamiento de electrolito de baterías.
8Compuestos principales del Li
- Óxido y peróxido de litio Li2O y Li2O2
- El peróxido se emplea en aparatos respiratorios.
- El óxido constituye un importante aditivo en
fabricación de vidrios y cerámicas. - Carbonato de litio Li2CO3
- Se usa en el tratamiento de síndromes depresivos
(pequeñas dosis). - También en la industria del aluminio Se adiciona
al baño de criolita para la obtención de aluminio
(electrólisis de sales fundidas), aumentando la
productividad.
9Compuestos principales del Li
- Interés del carbonato de litio El carbonato
de litio es un fármaco que disminuye la
intensidad y la frecuencia de los episodios
maníaco-depresivos. En estos episodios el
paciente sufre cambios de ánimo que varían de la
euforia a la profunda depresión. El carbonato de
litio actúa inhibiendo la despolarización
(neutralización de la polaridad de la superficie
de la membrana de las células nerviosas) que
provocan las catecolaminas (transmisores químicos
del impulso nervioso) en el sistema nervioso
central.
10Compuestos principales del Li
- Otros compuestos
- Yoduro de litioSirve de detector de neutrones.
- Estearato de litio Se usa como lubricante de
altas temperaturas. - Jabones de litio Se usan como espesantes de
grasas lubricantes en aplicaciones de alta
temperatura. (Puntos de fusión superiores a los
jabones convencionales de sodio o potasio).
11Compuestos principales del Li
- Lepidolita (K,Li)(Al2Si3O10)(OH,F)2 Es un
filosilicato lila o rosa violáceo del grupo de
las micas, que es una fuente secundaria de
litio.Se asocia con otros minerales de litio como
espodumena en pegmatitas. Es una de las mayores
fuentes del raro rubidio y del cesio. - Petalita (Li,Na)(AlSi4O10) Es un feldespato
que tiene como base el litio, su utilidad es
proporcionar una fuente insoluble de litio. Su
punto de fusión se sitúa en 618º, por lo que se
emplea para sustituir al feldespato de potasio
y/o sódico en los esmaltes que queramos rebajar
la temperatura de fusión. -
12Compuestos principales del Li
- Espodumena LiAl(Si2O6)mineral cristalino
friable del grupo de los piroxenos. Su color
puede variar entre blanco transparente y
amarillo, gris, verde o morado.Se presenta en
masas gigantescas de cristales grandes, en
general como constituyente de las pegmatitas
graníticas. - Ambligonita(Li,Na)Al(PO4)(F,OH) Es un
fluosfato de aluminio y litio, sensible a los
ácidos y al calor.Posee brillo vítreo y perlado
en las superficies de exfoliación.Su color varía
de blanco a verde pálido azul rara vez amarillo
oro o incoloro
13Baterías de litio
- El litio es el metal más ligero y esto da lugar a
una alta capacidad específica, lo que permite
obtener la misma energía con un peso muy
inferior.
14SODIO
- El sodio fue descubierto en 1807 por medio de la
electrolisis. - Es un metal suave, reactivo y de bajo punto de
fusión. - Desde el punto de vista comercial, el sodio es el
más importante de los metales alcalinos.
15Características principales
- Es un metal ligero que flota en el agua debido a
su baja densidad. - Es un metal alcalino blando, untuoso, de color
plateado que no se encuentra libre en la
naturaleza. - Es muy reactivo, arde con llama amarilla, se
oxida en presencia de oxigeno y reacciona
violentamente con el agua formando hidróxido de
sodio e hidrógeno.
- Una barra de sodio tiene la consistencia de
mantequilla congelada y se corta fácilmente con
un cuchillo. - Cuando se expone al aire, el sodio metálico
recién cortado pierde su apariencia plateada y
adquiere color gris opaco por la formación de un
recubrimiento de óxido de sodio.
16Propiedades
- Masa atómica 22.989770 u
- Configuración electrónica Ne3s1
- Estados de oxidación (óxido) 1 (base fuerte)
- Estructura cristalina Cúbica centradaen el
cuerpo - Estado de la materia sólido (no magnético)
- Punto de fusión 370,87 K
- Punto de ebullición 1156 K
- Entalpía de vaporización 96,96 kJ/mol
- Entalpía de fusión 2,598 kJ/mol
17Abundancia
- El sodio ocupa el séptimo lugar por su abundancia
entre todos los elementos de la corteza terrestre.
18Compuestos más importantes y sus aplicaciones
- Bicarbonato de sodio (NaHCO3), se utiliza en
gastronomía como fuente de dióxido de carbono. - Sulfato de sodio (Na2SO4), se utiliza en la
industria del papel. - Peróxido de sodio (Na2O2), se utiliza como agente
blanqueador y potente agente oxidante. - Palmitato de sodio es un jabón típico. Los
jabones de sodio son los jabones ordinarios de
pastilla dura. El palmitato es producto de la
siguiente reacción
- Cloruro de sodio o sal común (NaCl), es el
compuesto más importante de sodio, y el mineral
más utilizado en la obtención de productos
químicos. - Sosa caústica (NaOH), es una base muy fuerte y
corrosiva, usado en detergentes. - Carbonato de sodio (Na2CO3), es una sal blanca
utilizada en la fabricación de jabón y de vidrio. - Mineral trona fuente principal
- de Na2CO3
19Obtención
- El sodio al igual que otros metales alcalinos se
obtiene a partir de su cloruro fundido por
electrolisis. Pero debido al alto punto de fusión
del cloruro de sodio, esta electrolisis no es
rentable, por lo que se le añade cloruro de
calcio a la mezcla, para reducir el punto de
fusión.
Diagrama de la obtención de compuestos de sodio.
Resalta la importancia central de cloruro de
sodio y se muestra cómo pueden obtenerse otros
compuestos a partir de él.
20Aplicaciones
- Como el sodio es tan reactivo, su aplicación más
importante es como agente reductor, para obtener
metales como berilio, titanio, torio y circonio . - Otra aplicación del sodio metálico es como
intercambiador de calor en reactores nucleares. - El sodio también se utiliza en las lámparas de
vapor de sodio, muy empleadas para la iluminación
de exteriores. Se utiliza para las luces de neón
para reducir el consumo. - En aleaciones antifricción (plomo).
- En la fabricación de células fotoeléctricas.
- El catión sodio (Na) tiene un papel fundamental
en el metabolismo celular, por ejemplo, en la
transmisión del impulso nervioso (mediante el
mecanismo de bomba de sodio-potasio). Mantiene el
volumen y la osmolaridad. Participa, además del
impulso nervioso, en la contracción muscular, el
equilibrio ácido-base y la absorción de
nutrientes por las células. - Bomba de sodio potasio
21- Otras aplicaciones de sus principales compuestos
- El peróxido de sodio se utiliza en dispositivos
de emergencia para respirar en submarinos y naves
espaciales, porque reaccionan con el dióxido de
carbono para producir oxígeno. - La sal se utiliza para conservar carne y pescado,
eliminar el hielo de las carreteras y regenerar
sustancias empleadas para ablandar agua. En la
industria química, es una fuente de muchos
productos químicos como sodio metálico, hidróxido
de sodio... - El hidróxido de sodio se utiliza para prevenir
obturaciones en tuberías, y el carbonato de sodio
se aplica en la purificación del agua para
neutralizar ácidos. - El bicarbonato de sodio es un constituyente de la
levadura, y se aplica en la industria textil,
industrias del cuero y en industrias de jabones. - Los compuestos del sodio se utilizan en muchos
procesos industriales, y en muchas ocasiones van
a parar a aguas residuales de procedencia
industrial. Se aplican el metalurgia y como
agente refrigerante para reactores nucleares. - El nitrato de sodio se aplica frecuentemente como
un fertilizante sintético. - El isótopo radiactivo del sodio es el 24Na y se
utiliza en aplicaciones de investigación médica.
22POTASIO
23Características generales
- El potasio es un metal alacalino de gran
abundancia en la naturaleza.
24- En la naturaleza se encuentra en estado sólido.
- Es un material blando
- Su punto de fusión es bajo(336.53K)
- Color blanco plateado
- Estructura cúbica centrada en el cuerpo
25- Masa atómica39,0983u
- Número atómico19
- Su configuración electrónica hace que sea un
metal muy reactivo. - Se oxida con rapidez en contacto con el aire y
reacciona de forma violenta con el agua
desprendiendo hidrógeno.
26Historia
- El potasio fue descubierto en 1807 por
Humphry Davy. - Fue el primer elemento metálico aislado por
electrólisis,en su caso, a partir del hidróxido
de potasio (KOH). - Su descubrimiento confirmó la hipótesis de
Lavoisier, lo que permitió el aislamiento del Na
a partir de la sosa (NaOH). Además, su gran
reactividad con el oxígeno hizo posible el
descubrimiento de otros metales ej silicio, boro
y aluminio.
27Abundancia y obtención
- El potasio constituye el 2.4 de la corteza
terrestre (7º metal más abundante) - Su gran solubilidad dificulta su extracción a
partir de sus minerales. Sin embargo, en los
fondos oceánicos existen grandes cantidades de
estos minerales en los que la extracción del
metal es económicamente rentable. - La mayor mina de potasio es la potasa que es
muy abundante en lugares como California o Nuevo
México. - Actualmente, el potasio se extrae por
hidrólisis a partir de su hidróxido.
28 Compuestos y aplicaciones
- Potasio metalfabricación de células
fotoeléctricas. - Peróxido de potasio(KOH)fabricación de aparatos
de respiración autónomos. - Nitrato potásico(KNO3)componenete de la pólvora
y fertilizante. - Cloruro potásico(KCl)capaz de provocar el paro
cardiaco y fertilizante. - Carbonato potásico(potasa K2CO3)fabricación de
vidrio y jabón blando. - Aleación NaKmaterial empleado en la
transferencia de calor. - Ion potasio(K)
29Ion potasio en los humanos
- Es el tercer mineral más abundante en el
cuerpo humano, después del calcio y del fósforo. - Es un elemento muy abundante en hortalizas,
frutas, carne, pan, leche y frutos secos. -
- Su absorción de realiza principalmente en el
intestino delgado y se elimina a través de la
orina.
30- Está presente en los telómeros de los cromosomas,
estabilizando la estructura. - El ion potasio consigue estabilizar los ácidos
nucleicos compensando la carga negativa de los
grupos fosfato.
31- Unas concentraciones adecuadas de potasio y sodio
en los medios intracelular y extracelular
permiten mantener la presión osmótica de las
células de nuestro organismo y la transmisión del
impulso nervioso. - La bomba de sodio/potasio es la encargada de
regular dichas concentraciones.
32(No Transcript)
33(No Transcript)
34Ion potasio en plantas
- El ion potasio interviene en la respiración de
las plantas regulando la apertura de los estomas. - Su entrada en las células oclusivas provoca la
entrada de agua por ósmosis en estas células. Así
aumentan su turgencia y el estoma se abre.
35RUBIDIO,CESIO Y FRANCIO
-
-
- María Lobo Pecellín y Paula Martínez Delgado
36 RUBIDIO
- Descubierto por Robert Bunsen y Gustav Kirchoff
en Alemania en 1861 en la lepidolita. - Del latín rubidus (rojo obscuro)
37Características Generales
- Es un metal alcalino blando, de color plateado
brillante. - Es el 2º elemento más electropositivo, siendo por
lo tanto muy reactivo. - Al igual que los demás elementos del grupo
1,puede arder espontáneamente con aire, con llama
de color violeta amarillento. - Reacciona violentamente con el agua produciendo
hidrógeno. - 2 Rb 2 H2O ? 2 RbOH H2
- Es líquido a partir de 38,9 ºC.
38Propiedades
- Número atómico 37
- Radio atómico 265 pm
- Punto de ebullición 688ºC
- Punto de fusión 38.9ºC
- Calor específico 363 J/(kgK)
- Densidad 1.53 g/cm3
- Masa atómica 85,4287
- Electronegatividad 0.82
- Configuración electrónica 1s22s2p63s2p6d104s2p65s
1 - Estado de oxidación 1
39Estructura cristalina
Estructura cúbica centrada en el cuerpo
40Abundancia
- No es un elemento muy abundante en la corteza
terrestre ya que se encuentra entre los 56
elementos que engloban un 0,05 del peso de la
misma. - Es el 23.º elemento más abundante y el 16.º de
los metales. - No se conocen minerales en los que el rubidio sea
el elemento predominante. Se encuentra en
diversos minerales como lepidolita, leucita,
polucita y zinnwaldita.
41Obtención
- Mediante reducción del cloruro de rubidio con
calcio o calentando su hidróxido con magnesio en
corriente de hidrógeno. - Por calentamiento a vacío del dicromato de
rubidio con zirconio el rubidio destila por
encima de 39ºC. - Pequeñas cantidades pueden obtenerse calentando
sus compuestos con cloro mezclados con óxido de
bario en vacío.
42 Compuestos más importantes
- Rb2O2 superóxido que se forma en contacto con
el aire - RbO2, Rb2O3 y Rb2O4 Rb2O otros óxidos que puede
formar. - RbAg4I5 tiene la más alta conductividad a
temperatura ambiente de cualquier cristal iónico
conocido a 20ºC su conductividad es casi misma
que la del ácido sulfúrico diluido. - RbCl se emplea en la obtención del propio
elemento. - Rb(OH) también se utiliza para obtener el
elemento y además, es una base fuerte y ataca el
vidrio.
43 Isótopos
- Se conocen 24 isótopos de rubidio, existiendo en
la naturaleza tan sólo dos, el Rb-85 y el
radioactivo Rb-87. -
- El isótopo Rb-87 se ha usado para la datación de
rocas. La frecuencia de resonancia del átomo de
Rb-87 se usa como referencia en normas y
osciladores utilizados en transmisores de radio y
televisión, en la sincronización de redes de
telecomunicación y en la navegación y
comunicación vía satélite. El isótopo se emplea
además en la construcción de relojes atómicos. - El isótopo Rb-82 se utiliza en la obtención de
imágenes del corazón mediante tomografía por
emisión de positrones.
44Aplicaciones
- Afinador de vacío, getter, (sustancia que absorbe
las últimas trazas de gas, especialmente oxígeno)
en tubos de vacío para asegurar su correcto
funcionamiento. - Para la datación de rocas.
- En baterías muy finas (RbAg4I5)
- En la fabricación de cristales especiales para
sistemas de telecomunicaciones de fibra óptica y
equipos de visión nocturna. - Componente de fotorresistencias (resistencias en
las que la resistencia eléctrica varía con la
iluminación recibida) y de ciertos catalizadores. - En muchas aplicaciones puede sustituirse por el
cesio por su semejanza química.
45 CESIO
- Fue descubierto por Robert Bunsen y Gustav
Kirchoff en Alemania en 1861. - Del latín caesius (azul del cielo)
46Características Generales
- Es un metal blando, ligero, de color amarillo
claro y de bajo punto de fusión. - Es el más reactivo y más electropositivo de todos
los elementos, por lo que se oxida muy
fácilmente. - Puede arder espontáneamente con aire.
- Reacciona violentamente con el agua produciendo
hidrógeno, así como con los halógenos, amoniaco y
monóxido de carbono.
47Propiedades
- Número atómico 55
- Radio atómico 298 pm
- Punto de ebullición 671 ºC
- Punto de fusión 28,59 ºC
- Calor específico 240 J/(kgK)
- Densidad 1873 kg/m³
- Masa atómica 132,9054
- Electronegatividad 0,79
- Configuración electrónica 1s22s2p63s2p6d104s2p66s
1 - Estado de oxidación 1
48Estructura Cristalina
Estructura cúbica centrada en el cuerpo
49Abundancia
- Es poco abundante, tan solo 7 partes por millón.
- Ocupa el 46º lugar en abundancia en la corteza
terrestre. - Se encuentra normalmente asociado al rubidio en
minerales como la lepidolita y la carnalita.
50Obtención
- Electrolisis de cianuro de cesio (CsCN) fundido.
- Descomposición térmica de azida de
- cesio (CsN3) para obtención muy pura.
- Calentando su hidróxido con magnesio o aluminio.
- Por descomposición de su cloruro fundido con
calcio en vacío.
51Compuestos más importantes
- Sus compuestos principales son el cloruro, el
nitrato y el carbonato. - CsCN
- Azida de cesio (CsN3)
- CsO2 (superóxido)
- CsBH4 como combustible de cohetes.
-
Estructura del CsCl
52 Aplicaciones
- Como getter ( para eliminar gases) de tubos de
vacío. - Como cátodo en fotocélulas y como catalizador.
- Como fuente de radiaciones en la terapia
antitumoral. - Al ser el elemento más electropositivo, se usa en
sistemas de propulsión iónicos. - Los compuestos de cesio se usan en la producción
de vidrio y cerámica. - Las sales de cesio se han utilizado en medicina
como agentes antishock después de la
administración de drogas de arsénico - Para la construcción de relojes atómicos.
- El isótopo cesio-137se utiliza en procedimientos
- de braquiterapia para el tratamiento del cáncer.
- Como combustible sólido de cohetes (CsBH4).
Reloj atómico
53 Efectos del cesio
- Los humanos pueden estar expuestos al cesio por
respiración o al ingerirlo con alimentos y
bebidas. En el aire los niveles de cesio son
bajos, pero el cesio radiactivo ha sido detectado
en aguas superficiales y en muchos tipos de
comidas. - El cesio se encuentra en la naturaleza
principalmente a causa de la erosión y desgaste
de rocas y minerales. Es también liberado al
aire, al agua y al suelo a través de la minería y
fábricas.
54 FRANCIO
- Fue descubierto por Marguerite Perey en Francia
en 1939. - Su nombre se debe al país donde fue descubierto.
55Características Generales
- Sus características son muy similares a las
- del cesio. Algunas son
- Fue el último elemento es descubrirse.
- Es el elemento con la electronegatividad más
baja. - Es muy radiactivo y reactivo
- Todos los isótopos del francio se desintegran
generando astato, radio y radón, siendo 223Fr el
más estable.
56Propiedades
- Número atómico 87
- Radio atómico sin datos
- Punto de ebullición 677ºC
- Punto de fusión 27ºC
- Calor específico sin datos
- Densidad 1870 kg/m³
- Masa atómica 223
- Electronegatividad 0,7
- Configuración electrónica 1s22s2p63s2p6d104s2p67s
1 - Estado de oxidación 1
57Estructura Cristalina
Estructura cúbica centrada en el cuerpo
58Abundancia
- Fuera del laboratorio, es extremadamente escaso,
siendo el 2º menos abundante. - El 223Fr está continuamente formándose y
desintegrándose. La cantidad de 223Fr en la
corteza terrestre en un momento dado no excede
los 30 gramos el resto de isótopos son
sintéticos.
59Obtención
- Hasta el año 2006, el francio no ha sido
sintetizado en cantidades lo suficientemente
grandes como para ser pesadas. Algunos de los
métodos utilizados son - Síntesis mediante en la reacción nuclear 197Au
18O ? 210Fr 5n. - Mediante bombardeo de radio con neutrones.
- Mediante el bombardeo de torio con protones,
deuterones o iones de helio. - Mediante desintegración alfa del actinio.
60Compuestos más importantes
- El francio coprecipita con sales de cesio, como
el perclorato de cesio, formando pequeñas
cantidades de perclorato de francio (puede
emplearse para aislarlo). - También coprecipita con otras sales de cesio
como el yodato, el picrato, el tartrato.
61Aplicaciones
- NO TIENE!
- Debido a su escasez e inestabilidad.
-
- Ha sido usado en tareas de investigación.
- Se pensó que el francio podría servir de ayuda
para el diagnóstico de enfermedades, sin embargo,
esta aplicación se ha considerado impracticable.
62- Realizado por
- Elena Torres Pérez(elenatp_14_at_hotmail.com)
- Elena López Ortega (arwen_lna_at_hotmail.com)
- María Lobo Pecellín (lobatwis_7_at_hotmail.com)
- Paula Martínez Delgado (paulamar101_at_hotmail.com)
- Alba del Valle Vilches Acosta (afrodita_sev_at_hotmai
l.com)