Metalli alcalini

I metalli alcalini o metalli del Gruppo IA sono metalli caratterizzati da un’alta reattività, bassa energia di ionizzazione, bassa elettronegatività e potenziale di riduzione negativo. Si riportano in tabella alcune delle proprietà  dei metalli alcalini. A causa della loro alta reattività devono essere conservati in modo che non si trovino a contatto con l’aria per prevenirne l’ossidazione; in particolare litio, sodio e potassio vengono conservati in etere di petrolio. I meno reattivi rubidio e cesio vengono conservati in tubi di vetro sigillati sotto vuoto o in atmosfera inerte.

Li

Na

K

Rb

Cs

Numero atomico

3

11

19

37

55

Configurazione elettronica del guscio più esterno

2s1

3s1

4s1

5s1

6s1

Raggio atomico (pm)

152

186

227

248

265

Raggio ionico di M+ (pm)

60

95

133

148

169

Elettronegatività

1.0

0.9

0.8

0.8

0.8

Energia di prima ionizzazione kJ/mol

520.2

495.8

418.8

403.0

375.7

Potenziale elettrodico V

– 3.05

– 2.71

– 2.92

– 2.93

– 2.92

Punto di fusione °C

180.54

97.81

63.65

39.05

28.4

Punto di ebollizione °C

1347

883.0

773.9

687.9

678.5

Densità g/cm3 a 20°C

0.534

0.971

0.862

1.532

1.873

Conducibilità elettrica

17.1

33.2

22.0

12.4

7.76

Durezza

0.6

0.4

0.5

0.3

0.2

Colorazione alla fiamma

Carminio

Giallo

Violetto

Blu-rosso

Blu

I metalli alcalini hanno una configurazione elettronica del guscio più esterno ns1quindi tendono a perdere l’elettrone diventando ioni positivi M+. Essi hanno pertanto numero di ossidazione +1 e formano sali con gli alogeni aventi formula MX e ossidi aventi formula M2O.

Hanno basse temperature di fusione e di ebollizione e bassa densità; in particolare il litio, il sodio e il potassio hanno densità minore dell’acqua. Tendono a perdere l’elettrone del guscio esterno e quindi essendo facilmente ossidabili sono dei buoni riducenti.

Reazioni dei metalli alcalini

Reazioni con l’idrogeno

Tutti i metalli alcalini reagiscono con l’idrogeno per formare i rispettivi idruri secondo la reazione:

2 M(s) + H2(g) → 2 MH(s)

Reazioni con l’acqua

Tutti i metalli alcalini reagiscono vigorosamente con l’acqua per dare idrogeno gassoso e idrossido del metallo secondo la reazione generale:

2 M(s) + 2 H2O(l) 2 MOH(aq) + H2(g)

La velocità e la virulenza della reazione aumenta scendendo dall’alto verso il basso lungo il gruppo. Tale fenomeno è dovuto al fatto che l’elettrone del guscio più esterno si trova più lontano dal nucleo scendendo lungo il gruppo ed è pertanto sempre meno attratto da esso rendendolo più facilmente allontanabile con conseguente aumento della reattività.

Reazioni con l’ossigeno

I metalli alcalini reagiscono con l’ossigeno per dare i rispettivi ossidi, tuttavia, a causa della loro diversa reattività devono essere esaminati singolarmente.

Il litio quando viene riscaldato all’aria brucia dando una fiamma di colore rosso intenso per dare l’ossido di litio:

4 Li + O2 2 Li2O

A causa dell’elevata reattività il litio reagisce con l’azoto presente nell’aria per dare il nitruro di litio:

6 Li + N2 2 Li3N

Il sodio all’aria brucia dando una fiamma arancione:

4 Na + O2 2 Na2O

Se il sodio è presente in eccesso si ottiene, oltre all’ossido, anche il perossido di sodio:

2 Na + O2   Na2O2

Piccoli pezzi di potassio riscaldati all’aria tendono a fondere e a dare una miscela di perossido di potassio e superossido di potassio:

2 K + O2   K2O2

K + O2   KO2

Il rubidio e il cesio bruciano all’aria per dare i superossidi RbO2 e CsO2.

Reazioni con gli alogeni

I metalli alcalini e gli alogeni si combinano per dare sali ionici secondo la reazione generale:

2 M(s) + X2(g) 2 MX(s)

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Author: Chimicamo

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