Elementos_del_grupo_1

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Elementos del Grupo I
• Abundantes.
• Se descubrieron hace relativamente poco (200 años).
• Sus compuestos no se descomponen fácilmente por 
procedimientos químicos ordinarios.
• Solubles en agua.
• Son los metales más reactivos.
• Poco densos, los más ligeros (Li, Na y K) flotan en agua.
• Bajos puntos de fusión.
• Potencial de reducción muy bajo (muy negativo) que, con 
poca variación, se aleja de cero al descender en el grupo.
• Buenos conductores del calor y la electricidad.
• Blandos, Li y Na se cortan con cuchilla, el Cs se aplasta 
como manteca.
• Li muestra un comportamiento diferente a los del resto de 
los elementos del grupo, se asemeja el Mg (efecto 
diagonal).
• Metales alcalinos: las características pueden explicarse a 
partir de sus radios atómicos y su electrón de valencia
Ciclo termoquímico para semirreacción de oxidación
Reacción con H2O
• Li suavemente 
• Na con vigor,
• K llega a inflamar 
el H2 formado
• Rb y Cs explotan 
(por H2 y calor 
liberado).
Los Eº disminuyen 
al descender en el 
grupo menos de lo 
esperable, siendo 
“anormalmente” 
negativo el del Li.
Todos se oxidan 
fácilmente, Rb y Cs 
deben manejarse 
en atmósfera inerte.
Compuestos de los elementos del Grupo I
hidruros
M(s) + ½ H2 MH Todos son de carácter iónico 
(parcialmente el Li)
óxidos
M(s) + O2 M2O (simple, O
2-)
M2O2 (peróxido; O2
2-)
MO2 (superóxido O2
-)
M(s) + O3 MO3 (simple, O3
-)
x M(s) + 
y/2 O2 MxOy (subóxido)
Li (Na)
(Li) Na K
K Rb Cs
Li Na K Rb Cs (cambio con 
. CsO3)
Rb Cs
hidróxidos
M(s) + H2O MOH + ½ H2
Todos los metales.
Con agua, todos los tipos de 
óxidos dan hidróxidos
Compuestos de los elementos del Grupo I
nitruros
6 M(s) + N2 2M3N Sólo Li, a 25 ºC
azidas
2 M(s) + 3 N2 2MN3 Todos los metales, excepto 
Li
haluros
M(s) + ½ X2 MX Se conocen todas las 
combinaciones M - X
amidas y soluciones amoniacales
M(s) + NH3 MH2 + ½ H2
M(s) en NH3
disol M+(am) + e
-
(am)
M(s) en donadores
disol M+(am) + M
-
(am)
Todos forman amidas
Se forman metales 
“expandidos”, con cationes 
y electruros solvatados
Se forman “alcaluros”
Propiedades de los Halogenuros del Grupo I
•Todos son solubles en agua, excepto el LiF, poco soluble (alta 
entalpía de red no compensada por la de hidratación).
•Para un mismo halógeno, las entalpías de formación del 
halogenuro son cada vez más favorables al ir de Li a Cs, excepto 
para fluoruros, debido a:
–la energía total está dada por la suma (algebraica) de las 
energías de atomización e ionización del metal, de atomización 
y ganancia de electrones del halógeno, y la de estabilización 
de la red formada por el catión y el anión,
–al crecer el radio del metal,
• baja la energía de sublimación (atomización) (favorable a la 
formación),
• y disminuir la Zef, baja la energía de ionización (favorable a 
la formación),
• baja la energía reticular (∆hred ~ 1/(r 
+ + r -) (desfavorable a 
la formación).
• en todos los casos, excepto los fluoruros (muy pequeños), 
la suma de las disminuciones anteriores supera a la 
disminución de la entalpía de red.
Propiedades de los Halogenuros del Grupo I
• Para un mismo metal, las entalpías de formación con los 
distintos halogenuros se vuelven cada vez menos favorables a 
medida que se desciende en el grupo 17 (de flúor a iodo). Esto 
se debe a:
–la energía de atomización (disociación) disminuye al crecer el 
radio (excepto entre el flúor y el cloro, donde aumenta), 
favoreciendo el proceso, 
–la energía desprendida en la ganancia de electrones 
(afinidad) al formarse el halogenuro se hace menos negativa 
(por bajar Zef),
–la suma algebraica de las dos energías (I+A) es cada vez 
menor, volviendo menos favorable el proceso de formación,
–el incremento del radio del halogenuro causa la disminución 
de la energía reticular, lo cual nuevamente hace menos 
negativa la energía de formación del halogenuro.
Reacciones de los Hidruros de los elementos del Grupo I
• Reaccionan violentamente con H2O, formando hidróxido e H2.
• Con amoníaco forman la amida e hidrógeno.
Propiedades de los óxidos de los elementos del Grupo I
• Todos los metales reaccionan directamente y vigorosamente 
con el oxígeno, dando distintos tipos de óxidos, excepto los 
ozónidos que se obtienen por reacción con el ozono para los 
metales más pesados y por intercambio iónico para litio y sodio.
• los óxidos normales de los metales distintos al litio se preparan 
por calentamiento del metal con cantidad limitada de oxígeno o 
por descomposición de otros óxidos.
• Los óxidos son térmicamente más estables que los superóxidos 
y peróxidos, debido a que, para un mismo catión, el tamaño de 
los iones O2
- y O2
2- es mayor que O2-, por lo que la entalpía de 
la red aumenta al descomponerse a óxidos normales.
• La estabilidad térmica de los peróxidos y superóxidos se 
incrementa al descender en el grupo, debido a que los tamaños 
de los cationes se hacen mayores y disminuyen la influencia del 
cambio de tamaño del anión, siendo menor la diferencia entre 
las energías reticulares de los distintos óxidos.
Propiedades de los óxidos de los elementos del Grupo I
• Los dos aspectos anteriores (para un mismo catión, mayor 
estabilidad de redes formadas por óxidos, y aumento de la 
estabilidad de los peróxidos y superóxidos para redes con 
cationes mayores) se conjugan para hacer que el Li (metal más 
pequeño) produzca el óxido normal y los restantes los 
peróxidos y superóxidos.
• La oxidación parcial de rubidio y cesio, en atmósferas muy 
puras de oxígeno limitante, produce subóxidos, sustancias 
reactivas y conductoras, donde los electrones de valencia se 
localizan más allá de los cluster individuales.
Propiedades de los hidróxidos
• Sólidos blancos, traslúcidos y delicuescentes, absorben agua 
exotérmicamente hasta disolverse. El hidróxido de litio forma 
un octahidrato estable.
• Son bases muy fuertes y muy solubles en agua, el de potasio 
también es soluble en etanol.
Propiedades de los óxacidos y sus compuestos
• Todas las sales comunes del Grupo I son solubles en agua, 
siendo sus carbonatos los únicos solubles (además del de 
amonio), aunque el de litio lo es poco.
• Las más solubles son aquellas para las que existen mayor 
diferencia entre los radios del catión y del anión, así las 
solubilidades de los halogenuros de litio aumentan desde el Li 
hacia el I, mientras que para el Cs es a la inversa.
• La hidratación se ve favorecida cuando la disminución de la 
entalpía de la red se compensa por una alta entalpía de 
hidratación, propia de los cationes pequeños por su alta 
densidad de carga. En general, no es favorable para los 
mayores al Na.
• Los carbonatos de los metales más livianos se descomponen 
térmicamente, mientras que los de los más pesados se 
estabilizan por acción de un catión grande sobre un anión 
grande.
Obtención del carbonato de sodio (Soda Solvay)
• El carbonato de sodio, Na2CO3, se obtiene en muchos países 
mediante el proceso Solvay, cuyo principal éxito se debe a la 
utilización eficiente de algunas materias primas mediante 
reciclado. La reacción global es:
(1) 2 NaCl(aq) + CaCO3(s) Na2CO3(s) + CaCl2(aq)
• El equilibrio se encuentra muy desplazado a la izquierda, se 
debe recurrir a un proceso indirecto que implica varias etapas. 
En primer lugar, se hace pasar una corriente de CO2 a través de 
una disolución acuosa amoniacal de NaCl; en frío, precipita el 
hidrogenocarbonato de sodio:
(2) 2NaCl(aq) + 2NH3(aq) + 2CO2(g) + 2H2O 2NaHCO3(s) 
+ 2NH4Cl(aq)
• El bicarbonato aislado por filtración se calienta para 
transformarlo en carbonato:
(3) 2NaHCO3(s) Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O
• El CO2 resultante se utiliza en la primera reacción:
(4) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
• El CaO (cal viva) producido se trata con agua para convertirlo en 
hidróxido (cal apagada), utiliozado para regenerar amoniaco de 
la disolución que quedó al precipitar elbicarbonato sódico:
(5) CaO + H2O Ca(OH)2
(6) Ca(OH)2 + 2NH4Cl 2NH3 + CaCl2 + 2H2O
(7) NaCl + CaCO3 Na2CO3 + CaCl2
• Como único subproducto se obtiene CaCl2, casi sin demanda, lo 
que unido al muy alto consumo energético causa que el Proceso 
Solvay se esté abandonando. En EEUU se obtiene a partir de un 
mineral llamado trona, Na2CO3·NaHCO3·nH2O. Inicialmente, en 
el proceso se descompone térmicamente la trona:
2 [Na2CO3.NaHCO3.2H2O(s)] 3 Na2CO3(s) + CO2(g) + 5 H2O(g)
• El carbonato obtenido se purifica por disolución y filtración, se 
concentra por evaporación, luego la sal hidratada se calcina en 
horno rotatorio:
Na2CO3·H2O(s) Na2CO3(s) + H2O(g)
Esquema del Proceso Solvay