Metalli alcalini
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I metalli alcalini costituiscono il primo gruppo (gruppo 1, ex gruppo IA) della tavola periodica. Si trovano tutti nel blocco s della tavola e la loro reattività è data dalla presenza di un singolo elettrone nell'ultimo livello.
Questi elementi tendono facilmente a cedere l'elettrone di valenza e dunque sono molto reattivi, al punto che difficilmente si rinvengono in natura allo stato elementare per la loro alta tendenza ad unirsi con altri elementi per formare dei composti. Ne fanno parte i seguenti elementi:
Caratteristiche
L'idrogeno viene sistemato nel primo gruppo della tavola periodica, ma non è un metallo alcalino. L'aggettivo alcalino viene dall'arabo al-qali, con questo termine ci si riferiva alla potassa, ottenuta come sottoprodotto della combustione del legno (il verbo qalaa in arabo significa arrostire).
Poiché la potassa ha caratteristiche basiche, si diffuse la convenzione di chiamare alcali tutte quelle sostanze che, come la potassa, sono in grado di neutralizzare gli acidi. Quindi ancora oggi con alcalino si può intendere o un metallo del primo gruppo della tavola periodica o un composto basico.
I metalli alcalini presentano, nei loro composti, sempre stato d'ossidazione +1. Sono fortissimi riducenti, reagiscono violentemente con l'acqua riducendone l'idrogeno. Per tale ragione, industrialmente, vengono quasi sempre ottenuti per elettrolisi dei corrispondenti sali fusi, tipicamente alogenuri.
Gli elementi di questo gruppo sono, tra gli elementi della tavola periodica, quelli che manifestano i più bassi valori di elettronegatività; la semplice perdita di un solo elettrone li porta infatti ad assumere una configurazione elettronica particolarmente stabile, cioè isoelettronica con quella dell'elemento gas nobile che li precede nella tavola periodica. Allo stato metallico sono buoni conduttori di elettricità e di calore. Hanno temperature di fusione relativamente basse e che diminuiscono all'aumentare del peso atomico del metallo alcalino. Sono metalli teneri e duttili. Le energie di idratazione degli ioni dei metalli alcalini in acqua è bassa perché gli ioni sono grandi e con bassa densità di carica. Inoltre, tutti i sali derivati dai metalli alcalini sono molto solubili in acqua.
| Nome | Litio | Sodio | Potassio | Rubidio | Cesio | Francio |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Numero atomico | 3 | 11 | 19 | 37 | 55 | 87 |
| Peso atomico (u)[1] | 6,94(1) | 22,98976928(2) | 39,0983(1) | 85,4678(3) | 132,9054519(2) | [223] |
| Configurazione elettronica[2] | [He] 2s1 | [Ne] 3s1 | [Ar] 4s1 | [Kr] 5s1 | [Xe] 6s1 | [Rn] 7s1 |
| Punto di fusione | 453,69 K 180,54 °C 356,97 °F |
370.87 K 97,72 °C 207,9 °F |
336,53 K, 63,38 °C, 146,08 °F |
312,467 K, 39,31 °C, 102,76 °F |
301,59 K, 28,44 °C, 83,19 °F |
? 300 K, ? 27 °C, ? 80 °F |
| Punto di ebollizione | 1615 K, 1342 °C, 2448 °F |
1156 K, 883 °C, 1621 °F |
1032 K, 759 °C, 1398 °F |
961 K, 688 °C, 1270 °F |
944 K, 671 °C, 1240 °F |
? 950 K, ? 677 °C, ? 1250 °F[3] |
| Densità (g·cm−3) | 0,534 | 0,968 | 0,89 | 1,532 | 1,93 | ? 1,87 |
| Entalpia di fusione (kJ·mol−1) | 3,00 | 2,60 | 2,321 | 2,19 | 2,09 | ? ≈2 |
| Entalpia di vaporizzazione (kJ·mol−1) | 136 | 97,42 | 79,1 | 69 | 66,1 | ? ≈65 |
| Entalpia di formazione (kJ·mol−1) | 162 | 108 | 89,6 | 82,0 | 78,2 | ? |
| Resistività elettrica at 298 K (nΩ·cm) | 94,7 | 48,8 | 73,9 | 131 | 208 | ? |
| Raggio atomico (pm) | 152 | 186 | 227 | 248 | 265 | ? |
| Raggio ionico di ioni M+ (pm) | 76 | 102 | 138 | 152 | 167 | ? 180 |
| Energia di prima ionizzazione (kJ·mol−1) | 520,2 | 495,8 | 418,8 | 403,0 | 375,7 | 392,8 |
| Affinità elettronica (kJ·mol−1) | 59,62 | 52,87 | 48,38 | 46,89 | 45,51 | ? 44,0 |
| Entalpia di dissociazione di M2 (kJ·mol−1) | 106,5 | 73,6 | 57,3 | 45,6 | 44,77 | ? |
| Elettronegatività | 0,98 | 0,93 | 0,82 | 0,82 | 0,79 | ? 0,7 |
| Potenziale standard di riduzione (E°(M+→M0); V) | −3,0401 | −2,71 | −2,931 | −2,98 | −3,026 | −2,9 |
| Colore del saggio alla fiamma |
Cremisi | Giallo | Violetto | Rosso-violetto | Blu | ? |
Composti principali
Ossidi
Solo il litio reagisce direttamente con l'O2 per dare Li2O. Il sodio reagisce con l'ossigeno per dare il perossido di sodio Na2O2. Il cesio e il potassio danno superossidi CsO−2 e KO−2 che sono solidi ionici contenenti O−2. Inoltre il rubidio, ma anche il cesio, danno degli ossidi parziali in cui l'ossigeno è incastonato all'interno del reticolo metallico.
Gli ossidi vengono preparati per riduzione dai nitrati:
- MNO3 + 5M → 3M2O + ½N2
Gli ossidi di metalli alcalini sono composti prevalentemente ionici che in acqua sono solubili e danno reazioni basiche:
- M2O + H2O → 2M+ + 2OH−
Alogenuri alcalini
Sono composti tra un metallo alcalino ed un alogeno. Sono solidi ionici molto stabili caratterizzati da elevate temperature di fusione e di ebollizione. Un esempio è il cloruro di sodio NaCl o il cloruro di potassio KCl.
Altri composti
Reagiscono con l'azoto per produrre nitruri del tipo M3N (ad esempio LiN3). Reagiscono con il carbonio per produrre carburi del tipo M2C2 (ad esempio Li2C2).
Note
- ^ (EN) Michael E. Wieser; Tyler B. Coplen, Atomic weights of the elements 2009 (IUPAC Technical Report) (PDF), vol. 83, IUPAC, 2011, pp. 359–396, DOI:10.1351/PAC-REP-10-09-14. URL consultato il 5 dicembre 2012.
- ^ Per motivi di compattezza è stata usata la notazione del gas nobile; viene prima riportato il gas nobile che precede quell'elemento (sottintendendo la sua configurazione elettronica) e poi la notazione procede da quel punto in poi.
- ^ (EN) Klehr, Wolfram, Francium, su apsidium.com, 21 maggio 2007. URL consultato il 25 aprile 2012 (archiviato dall'url originale il 9 maggio 2008).
Voci correlate
Altri progetti
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Collegamenti esterni
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