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• Miriam Alcaide

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Elementos del grupo 1: Los metales alcalinos 10. 5. Describa tres características comunes de la química de los metales alcalinos CARÁCTER IÓNICO: Los iones de metales alcalinos siempre tienen un número de oxidación de +1, y casi todos sus compuestos son sólidos iónicos estables. Son incoloros a menos que contengan un anión colorido como cromato o permanganato. Son altamente electropositivos, los enlaces de sus compuestos con no metales tienen un pequeño componente covalente. ESTABILIZACIÓN DE ANIONES GRANDES CON CARGA BAJA: Dado que los cationes de los metales alcalinos (excepto el del litio) se cuentan entre los que mas baja densidad de carga tienen, pueden estabilizar aniones grandes con carga baja. Por ejemplo, los iones del sodio al cesio son los únicos cationes que forman sales hidrógeno carbonato sólidas. SOLUBILIDAD: Casi todos los compuestos de los metales alcalinos son solubles en agua, aunque lo son en diferente grado. 10.8. En el recuadro acerca del litio y la salud mental mencionamos que el investigador usó la sal de litio en sus experimentos con un anión orgánico grande porque el compuesto era más soluble en agua. ¿Por qué cabría esperar eso? Para los aniones grandes , las solubilidades de las sales con iones de metales alcalinos aumentan a medida que disminuye el radio de éstos; por ello, se eligió la sal de litio 10.9. La celda Downs se usa en la preparación de sodio metálico. a) ¿Por qué no puede efectuarse la electrólisis en solución acuosa?

b) ¿Por qué se añade cloruro de calcio? Se usa una mezcla de cloruro de calcio y cloruro de sodio para abatir el punto de fusión y así reducir la temperatura de operación de la celda. Aunque el cloruro de calcio sólo tiene un punto de fusión de 772°C, una mezcla de 33% de cloruro de sodio y 67% de cloruro de calcio tiene un punto de fusión cercano a los 580°C. Es este punto de fusión bajo de la mezcla lo que hace al proceso factible comercialmente

Elementos del grupo 1: Los metales alcalinos

10.10. ¿Por qué es importante usar una temperatura de alrededor de 850°C en la extracción de potasio metálico? La extracción en una celda electrolítica sería demasiado peligrosa a causa de la extrema reactividad del metal. El proceso químico implica la reacción de sodio metálico con cloruro de potasio fundido a 850°C: Na(l) + KCl(l)

K(g) + NaCl(l)

Aunque el equilibrio esta desplazado hacia la izquierda, a esta temperatura el potasio es un gas (p. eb. 766°C; el p. eb. del sodio es de 890°C). Por ello, podemos usar el principio de Le Chatelier para impulsar la reacción a la derecha sacando por bombeo de la mezcla el potasio gaseoso verde a medida que se forma. 10.11. Describa las ventajas y desventajas de la celda de diafragma para la producción de hidróxido de sodio. VENTAJAS Usa salmuera menos pura Más bajo consumo eléctrico porque el proceso es más eficiente.

DESVENTAJAS Producto diluido y contaminado con cloruro (NaOH al 11%), El cloro suele estar contaminado con oxigeno riesgos de asbesto

10.12. Varios de los compuestos de metales alcalinos tienen nombres comunes. Dé el nombre sistemático que corresponde a: a) la sosa cáustica: hidróxido de sodio b) las cenizas de sosa: carbonato de sodio en estado anhidro o monohidrato c) la sosa para lavar: carbonato de sodio en estado decahidrato 10.13. Varios de los compuestos de metales alcalinos tienen nombres comunes. Dé el nombre sistemático que corresponde a: a) potasa cáustica: hidróxido de potasio b) trona: sesquicarbonato de sodio. Sesqui significa “uno y medio” y es el número de iones sodio por unidad de carbonato en el mineral.

Elementos del grupo 1: Los metales alcalinos c) lejía 10.14. Explique el significado de: a) eflorescencia: pérdida de agua de cristalización, por ejemplo, los cristales grandes y transparentes del decahidrato exhiben eflorescencia en aire seco para formar un depósito de polvo fino del monohidrato b) relación diagonal: la relación entre el litio y los metales alcalinotérreos, es decir, el parecido entre las propiedades de un elemento del periodo 2 y las del elemento del periodo 3 que esta abajo a su derecha 10.15. Explique el significado de: a) supermetales b) delicuescente: los hidróxidos sólidos son sustancias blancas y traslúcidas que absorben humedad del aire hasta que se disuelven en el exceso de agua 10.16. Escriba ecuaciones químicas para las reacciones que intervienen en la síntesis Solvay de carbonato de sodio. Mencione los dos principales problemas de este proceso. 10.18. Explique brevemente por qué suele decirse que el ion amonio es un pseudometal alcalino. Aunque el ion amonio es un catión poliatómico que contiene dos no metales, se comporta en muchos aspectos como un ion de metal alcalino. En particular, todas sus sales son solubles, como las de los metales alcalinos. Todos estos iones se comportan de forma parecida porque el ion amonio es un catión grande con carga baja igual que los de los metales alcalinos. De hecho, el radio del ion amonio (151 pm) es muy cercano al del ion potasio (152 pm). Sin embargo, la similitud no se extiende a todas las reacciones químicas que estos iones presentan. Por ejemplo, el calentamiento de nitrato de sodio da nitrito de sodio y oxigeno gaseoso, pero el calentamiento de nitrato de amonio da como resultado la descomposición del catión y el anion para dar dióxido de dinitrogeno y agua. 2NaNO3 (s)

2 NaNO2 (s) + O2 (g)

NH4NO3 (s)

N2O(g) + 2H2O(g)

Elementos del grupo 1: Los metales alcalinos 10.19. Enumere cinco similitudes entre el litio y los elementos alcalinotérreos. 1. La dureza del litio metálico es mayor que la de los metales alcalinos pero similar a la de los metales alcalinotérreos. 2. Al igual que los metales alcalinotérreos y a diferencia de los metales alcalinos, el litio forma un óxido normal, no un dióxido (2-) o un dióxido (1-) 3. El litio es el único metal alcalino que forma un nitruro, mientras que todos los metales alcalinotérreos forman nitruros. 4. Asimismo, el litio es el único metal alcalino que reacciona con un carbono para formar un dicarburo (2-), Li2C2 (llamado comúnmente acetiluro de litio), mientras que todos los metales alcalinotérreos forman dicarburos (2-). 5. Tres sales de litio –el carbonato, el fosfato y el fluoruro- tienen solubilidades muy bajas. Estos aniones también forman sales insolubles con los metales alcalinotérreos. 10.21. Sugiera dos razones por las que se usa dióxido (1-) de potasio en lugar de dióxido (1-) de cesio en los sistemas de recirculación de aire de naves espaciales. 10.22 ¿Dónde se encuentran los iones sodio y potasio en relación con las células vivas? Las concentraciones de iones potasio y sodio son muy diferentes dentro y fuera de las células. Esta diferencia en las concentraciones totales de iones de metales alcalinos dentro y fuera de las células lo que produce un potencial eléctrico a través de la membrana celular. Este potencial subraya muchos procesos básicos, como la generación de señales rítmicas eléctricas del corazón, la separación incesante de los solutos vitales y tóxicos de la sangre por el riñón, y el control preciso del índice de refracción del cristalino del ojo. La mayor parte de los 10W producidos por el cerebro humano (despierto o dormido) resultan de que la enzima adenosina trifosfatasa bombea el ion potasio al interior y el ion sodio al exterior (Na+/K+) de las células cerebrales.

Ion Glóbulos rojos Plasma sanguíneo

Tabla. Concentraciones de iones (mmol/L-1) (Na+) 11 160

(K+) 92 10

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