Metalli alcalini

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Lithium paraffin.jpg Na (Sodium).jpg
Rb5.JPG Potassium-2.jpg
In senso orario partendo dall'immagine in alto a sinistra: litio, sodio, potassio e rubidio, quattro metalli alcalini.

I metalli alcalini costituiscono il primo gruppo (gruppo 1) della tavola periodica, la loro reattività è data dalla presenza di un singolo elettrone nell'ultimo livello e hanno tendenza nell'unirsi con altri elementi e formare composti. Ne fanno parte i seguenti elementi:

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

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.

Proprietà dei metalli alcalini
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[modifica | modifica wikitesto]

Ossidi[modifica | modifica wikitesto]

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 CsO2- e KO2- che sono solidi ionici contenenti O2-. 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[modifica | modifica wikitesto]

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[modifica | modifica wikitesto]

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[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ (EN) Michael E. Wieser; Tyler B. Coplen, Atomic weights of the elements 2009 (IUPAC Technical Report) (PDF), vol. 83, IUPAC, 2011, DOI:10.1351/PAC-REP-10-09-14. URL consultato il 5 dicembre 2012.
  2. ^ 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.
  3. ^ Klehr, Wolfram, Francium in apsidium.com, 21 maggio 2007. URL consultato il 25 aprile 2012 (archiviato dall'url originale il 9 maggio 2008).

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]