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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. 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 sono conservati in tubi di vetro sigillati sotto vuoto o in atmosfera inerte.

Proprietà

	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	0.79	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 ns¹ quindi 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) + H_2(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) + H_2(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) + X_2(g) → 2 MX_(s)