Metalli del gruppo 1

Proprietà generali

I metalli del gruppo 1 hanno tutti un aspetto lucente, sono teneri, duttili, malleabili, ottimi conduttori del calore e dell'elettricità. Hanno numero di ossidazione pari a +1. Si combinano facilmente con l'ossigeno, cioè sono ottimi riducenti. Formano idrossidi fortemente basici . Si sciolgono negli acidi formando i sali corrispondenti.

Litio (Li): Scoperto nel 1817 da J. A. Arfwedson; il nome deriva dal greco lithos, pietra. Arfwedson trovò il nuovo elemento all'interno dei minerali che stava analizzando sull'isola di Uto in Svezia. Nel 1818 Christian Gottlob Gmelinfu il primo ad osservare che i sali di litio emettevano una fiamma rosso brillante durante la combustione

Sodio (Na): Isolato nel 1807 da H. David; simbolo del sodio (Na) deriva dal nome latino del “natrium” un sale naturale. Il nome latino “natrium” deriva dal greco nítron, che a sua volta derivava dal nome egizio del sale “Ntry”, che significa puro, divino, aggettivazione di “Ntr” che significa dio. La sostanza ha dato il nome all'antico luogo estrattivo, Wadi el-Natrun, un lago quasi asciutto in Egitto che conteneva elevate quantità di carbonato di sodio (Na₂CO₃). Il natron era utilizzato nell'operazione dell'imbalsamazione, per le sue proprietà di assorbimento dell'acqua, e aveva una notevole importanza nell'ambito dei rituali religiosi.

Potassio (K): Isolato nel 1807 da H. David; il nome deriva dall'inglese potash (cenere di pentola), il simbolo deriva dal latino kalium che a sua volta deriva dall'arabo. Il potassio è stato il primo metallo alcalino a venire isolato tramite elettrolisi

Rubidio (Rb): Scoperto nel 1861 da R. Bunsen e R. Kirchoff sottoponendo ad esame un campione di lepidolite; il nome deriva dal latino rubidus, rosso.

Cesio (Cs): Scoperto nel 1860 da R. Bunsen e R. Kirchoff; il nome deriva dal latino caesium, azzurro, in conseguenza delle righe azzurre presenti nello spettro e fu determinato spettroscopicamente nelle acque minerali di Dürkheim, in Germania e fu il primo elemento scoperto attraverso l'analisi spettroscopica

Francio (Fr): Scoperto nel 1939 da Marguerite Perey, ricercatrice dell'Istituto Curie di Parigi, tra i prodotti di disintegrazione del ²²⁷Ac. Il nome fu scelto dalla scopritrice in omaggio alla sua nazionalità.

Proprietà

I metalli del gruppo 1 sono caratterizzati dall'avere un solo elettrone nell'orbitale s che viene perduto con facilità e pertanto essi hanno un basso potenziale di prima ionizzazione.

I potenziali di seconda ionizzazione sono invece molto elevati in quanto risulta molto difficile strappare un elettrone ad uno ione X⁺ isoelettronico con un gas nobile.

Tali elementi formano solo prodotti ionici; legami covalenti sono riscontrabili solo nelle molecole biatomiche dei loro vapori. Le proprietà chimiche e fisiche degli elementi variano con regolarità al crescere del numero atomico e soprattutto del raggio atomico.

A contatto con l'acqua reagiscono violentemente trasformandosi negli idrossidi corrispondenti, per esempio NaOH; la reazione produce in genere una quantità di calore tale da incendiare l'idrogeno che si sviluppa.

Introdotti nella fiamma di un becco Bunsen i sali dei metalli alcalini le impartiscono intense colorazioni: rosso carminio il litio, giallo vivo il sodio, violetto il potassio, il rubidio e il cesio. Il francio è un elemento fortemente radioattivo presente in quantità infinitesime nei minerali di uranio; quantità un poco maggiori, ma sempre tanto modeste da impedire uno studio approfondito, sono state ottenute attraverso reazioni nucleari, per cui il francio viene abitualmente considerato tra gli elementi artificiali.

Tabella

Un quadro del comportamento dei metalli alcalini può essere desunto da un esame comparato dei dati riportati in tabella:

Nome	Litio	Sodio	Potassio	Rubidio	Cesio	Francio
Simbolo	Li	Na	K	Rb	Cs	Fr
Numero atomico	3	11	19	37	55	87
Configurazione elettronica	[He] 2s¹	[Ne] 3s¹	[Ar] 4s¹	[Kr] 5s¹	[Xe] 6s¹	[Rn] 7s¹
Peso atomico	6.94	22.99	39.10	85.47	132.9	(223)
Potenziale di I ionizzazione (eV)	5.39	5.12	4.32	4.16	3.87	–
Potenziale di II ionizzazione	75.62	47.29	31.81	27.36	23.4	–
Raggio Å	1.55	1.90	2.35	2.48	2.67	–
Raggio ionico Å	0.68	0.95	1.33	1.48	1.69	1.80
Potenziale di riduzione (v)	– 3.04	– 2.71	– 2.92	– 2.91	– 2.92	–
Punto di fusione	180 °C	97.8 °C	63.2 °C	39.0 °C	28.5 °C	–
Punto di ebollizione	1347 °C	881.4 °C	756.5 °C	688 °C	705 °C	–
Densità g/mL	0.53	0.97	0.86	1.53	1.90	–
Abbondanza % in peso	6.5 · 10^-3	2.74	2.47	2.8 · 10^-2	3.2 · 10^-4	–

Allo stato di metalli non combinati tutti presentano sulle superfici appena tagliate un colore grigio argento lucente, eccetto il cesio, che è di colore giallo oro: all'aria tale superficie rapidamente si appanna, per attacco da parte dell'umidità e dell'ossigeno atmosferico. Sono tutti assai molli, tanto da potersi tagliare con un coltello. Il loro punto di fusione e la loro densità, molto bassi considerato che si tratta di elementi a carattere metallico, variano in funzione del peso atomico.

Relativamente basso è anche il loro punto di ebollizione: per esempio il potassio bolle alla pressione atmosferica a 757,5 ºC; i vapori del sodio hanno intenso colore rosso, quelli del potassio blu e quelli del rubidio blu verdastro. Dal punto di vista chimico tutti i metalli alcalini presentano un'altissima reattività, tanto più alta quanto maggiore è il loro peso atomico; accesi, bruciano all'aria con fiamma viva trasformandosi nei corrispondenti perossidi.