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
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| 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) + 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)