Gli elementi del gruppo 1 del Sistema Periodico litio, sodio, potassio

Gli elem enti del gru ppo 1 de l Sis tema
P eriodic o :
i metall i alc ali ni
Gli elementi del gruppo 1 del Sistema Periodico litio, sodio, potassio, rubidio, cesio e francio, sono
noti anche come metalli alcalini. Sono metalli molto teneri, duttili e malleabili, hanno bassa densità
(litio, sodio e potassio galleggiano sull’acqua, con cui reagiscono violentemente), hanno bassi punti di
fusione che decrescono con l’aumentare del numero atomico.
ELEMENTO
Litio Li
Sodio Na
Potassio K
Rubidio Rb
Cesio Cs
Francio Fr
Caratteristiche e proprietà degli elementi del gruppo 1
Numero
Massa
Punto di
Punto di Densità (kg/dm3)
atomico
atomica
fusione
ebollizione
a 20°C
(u)
(°C)
(°C)
3
6,941
180,5
1342
0,534
11
22,990
97,8
882,9
0,971
19
39,098
63,25
760
0,856
37
85,468
38,9
686
1,532
55
132,905
28,4
669,3
1,873
87
223,020
27
677
La configurazione elettronica dei metalli alcalini è caratterizzata dalla presenza di un unico elettrone
nel guscio di valenza; essi tendono quindi a cedere questo elettrone per assumere una configurazione ad
ottetto completo; per questo motivo formano ioni con una carica positiva unitaria.
A causa di questa tendenza ad ossidarsi e a formare ioni Me+ , i metalli alcalini non sono presenti allo
stato elementare in natura; reagiscono vivacemente con l’acqua decomponendola e formando idrogeno,
come accade facendo reagire il sodio con l’acqua
2 Na + 2 H2O  2 NaOH + H2↑
E’ sufficiente l’umidità normalmente presente nell’aria per ricoprire la superficie del metallo di uno
strato di idrossido.
Di norma, per evitare il contatto con l’aria, i metalli alcalini vengono conservati immersi in un liquido
anidro come l’etere petrolio.
Un’elevata reattività caratterizza tutti gli elementi del gruppo e cresce con il numero atomico: il sodio è
più reattivo del litio e il potassio più reattivo del sodio.
•
Sodio e potassio sono abbondanti in natura come cloruri, nitrati e silicati: NaCl (salgemma), KCl
(silvina), KNO3 (nitro del Cile), ecc. Cloruri e nitrati sono sali solubili in acqua e i loro depositi
naturali si trovano generalmente in zone aride o comunque protette dall’acqua. Il cloruro di sodio è
il principale sale disciolto nell’acqua marina.
•
Meno diffusi sono litio, rubidio e cesio, spesso non presenti come propri minerali ma inclusi come
impurità nei minerali di Na e di K.
•
Tutti gli isotopi del francio sono radioattivi; in natura esiste solo l’isotopo 223Fr che si forma in
conseguenza della disintegrazione dell’uranio 235 e che a sua volta si disintegra velocemente.
In generale i metalli alcalini possono essere ottenuti allo stato elementare per mezzo dell’elettrolisi dei
loro cloruri fusi; ad esempio, se facciamo passare corrente elettrica attraverso il cloruro di sodio fuso, il
sale si decompone, forma sodio metallico e libera cloro gassoso:
Tra i numerosi composti dei metalli alcalini, ne ricordiamo alcuni che trovano frequenti impieghi nei
laboratori chimici e nell’industria:
• NaOH: idrossido di sodio (soda caustica)
E’ una delle più importanti basi forti, ampiamente utilizzata nei laboratori e nell’industria; a
temperatura ambiente è un solido che spesso si trova in commercio sotto forma di gocce biancastre; si
scioglie facilmente nell’acqua con sviluppo di calore; va conservata in recipienti ermeticamente chiusi
per la sua tendenza a reagire con l’anidride carbonica dell’aria formando carbonato di sodio:
2 NaOH + CO2  Na2CO3 + H2O
•
Na2CO3: carbonato di sodio (soda)
E’ una polvere bianca che si scioglie in acqua e, essendo un sale di una base forte e di un acido
debole, forma una soluzione basica; se reagisce con gli acidi si decompone e libera anidride
carbonica:
Na2CO3 + 2 HCl  2 NaCl + CO2↑ + H2O
Viene utilizzata per numerose produzioni industriali, come la fabbricazione del vetro e della carta.
• Na(HCO3): idrogeno carbonato di sodio (bicarbonato di sodio)
E’ una polvere bianca che si scioglie in acqua e forma una soluzione leggermente basica; per questa
proprietà è utilizzato in medicina come antiacido e contro i bruciori di stomaco; come il carbonato,
si decompone a contatto con gli acidi e libera anidride carbonica: questa proprietà è utilizzata nei
preparati commerciali utilizzati per rendere frizzante l’acqua, che sono in genere miscele di
bicarbonato e di sostanze acide.
• KOH: idrossido di potassio (potassa caustica) e K2CO3 carbonato di potassio (potassa)
Sono due dei più importanti compos ti del potassio, con caratteristiche, comportamenti chimici ed
impieghi anloghi a quelli dei corrispondenti composti del sodio.
Quando i composti dei metalli alcalini sono posti, anche in quantità minime, a contatto di una
fiamma, sviluppano colori caratteristici e il saggio alla fiamma è uno dei metodi più semplici per
evidenziare la presenza di questi elementi nei loro composti.
Colori delle fiamme dei metalli alcalini
METALLO Colore assunto dalla fiamma
LITIO
Rosso carminio
SODIO
Giallo arancio
POTASSIO Violetto