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ELELEMTOS DEL GRUPO 1 Metales alcalinos

Wilmer Narváez

LOS ELEMENTOS 

Las tendencias en las propiedades de los metales del grupo 1 y sus compuestos pueden explicarse en términos de las de sus radios atómicos



Configuración electrónica ns1



Son conductores de calor y al electricidad



Son suaves y tienen bajo punto de fusión, debido a que su enlace metálico es débil, puesto que cada átomo contribuye con un solo electrón a la banda del orbital molecular



Sus densidades son bajas



Todos los metales forman aleaciones

Wilmer Narváez

LOS ELEMENTOS 

Todos adoptan una estructura cúbica centrada en el cuerpo y debido a que esta estructura no es compacta, sus densidades son bajas.

Wilmer Narváez

LOS ELEMENTOS PROPIEDADES DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO 1

PROPIEDADES Radio metálico/pm

Li 152

Na 186

K 231

Rb 244

Cs 262

Radio iónico/pm Energía de ionización/kJ/mol

60 519

95 494

133 418

148 402

169 376

Potencial estándar/V Desnsidad(g/cm33)

-3.04 0.53

-2.71 0.97

-2.94 0.86

-2.92 1.53

-3.03 1.90

Punto de fusión(°C) HIDhid H°(kJ/mol) hid

180 -519

98 -4.06

64 -322

39 -301

29 -276

sub H°(kJ/mol) sub

161

109

90

86

79

Potencial estándar de ionización 2M(s) + 2 H2O(l) → 2MOH + H2(g) Wilmer Narváez

LOS ELEMENTOS VARIACIÓN EN EL RADIO ATÓMICO DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO 1

Wilmer Narváez

LOS ELEMENTOS VARIACIÓN DE LA PRIMERA ENERGÍA DE IONIZACIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO 1

Wilmer Narváez

ELEMENTOS DEL GRUPO 1 

Todos los elementos deben deben almacenarse bajo un disolvente hidrocarburo, para prevenir la reacción con Oxígeno atmosférico.



Si bien el Li, Na y K pueden manejarse en aire por periodos breves, el Rb y el Cs deben manipularse en una atmosfera inerte todo el tiempo.

Wilmer Narváez

PRECENCIA EN LA NATURALEZA Y EXTRACCIÓN 

Los elementos del grupo uno pueden extraerse mediante electrólisis.



El Li se encuentra en la ESPODUMENA LiAlSi2O6 y la LEPIDOLITA K2LiAl4Si7O21.



El sodio se presente en la sal gema NaCl. En los lagos y el agua de mar.



Representa el 2.6 % de la biósfera.

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PROCESO DOWN 

El proceso Down consiste en la obtención de Na a partir de la electrólisis una mezcla de NaCl y CaCl2. Luego de la electrólisis se obtiene el Na con un 2 % ce Ca el cual es separado por diferencia de densidades. 

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2NaCl(l) → 2Na(l) + Cl2(g).

POTASIO EN LA NATURALEZA Y EXTRACCIÓN 

EL K se encuentra en forma natural en la Potasa KOH, y carnalita (KCl.MgCl2.6H2O).



El K natural contiene 0,012 % de isótopo radiactivo 40K.



El Potasio 40 experimenta un decaimiento ẞ, para transformarse en 40Ca, y un proceso de captura neutrónica para volverse 40 Ar 40 19𝐾

40 19𝐾

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→

40 20𝐶𝑎

+ 10𝑛 →

+

0 + 1ẞ

40 18𝐴𝑟

+

+ 11𝑝

+

POTASIO EN LA NATURALEZA Y EXTRACCIÓN 

En un principio el K se lo puede extraer en forma electrolítica pero debido a su gran reactividad este proceso es peligroso.



El potasio se lo extrae calentando una muestra de Sodio metálico con cloruro de potasio fundido lo que genera Potasio metálico y Cloruro de sodio.

Na (l) + KCl (l) → NaCl (l) + K(s)

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RUBIDIO Y CESIO EN LA NATURALEZA Y EXTRACCIÓN 

Rubidus= rojo, Caesius = azul cielo



Descubierto por Robert Bunsen en 1861



Se presentan como constituyentes menores del mineral LEPIDOLITA K 2Li 3Al 4Si 7O 21(F,OH), de la cual se la obtiene como subproducto de la extracción del Li.



El tratamiento prolongado de la Lepidolita con Ácido sulfúrico forma los Alumbres de metales alcalinos M 2SO4.Al2 (SO4) 3.nH2O. Los alumbres se separan por medio de cristalizaciones fraccionadas múltiples.



Luego se convierten en Hidróxidos por tratamiento con Ba(OH)2 y después en cloruro mediante intercambio iónico.



Los metales se obtienen del Cloruro fundido por reducción con Ca o Ba.

2RbCl(l) + Ca (l) → CaCl2(l) + 2Rb(l) El Cs se presenta como mineral POLUCITA Cs4Al2Si9O26.H2O Wilmer Narváez

RUBIDIO Y CESIO EN LA NATURALEZA Y EXTRACCIÓN 

El Cs se presenta como mineral POLUCITA Cs4Al2Si9O26.H2O. Y se extrae del mineral mediante lixiviación con Ácido sulfúrico para formar el Alumbre Al 2(SO)4.24H 2 O, que luego se convierte en sulfato mediante tostación con Carbono.. El cloruro se genera por intercambio iónico y luego se reduce con Ca o Ba como se describió anteriormente.

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USOS DE LOS ELEMENTOS Y SUS COMPUESTOS GRUPO 1 

BATERIA DE ION LITIO.



El ánodo está formado granito el cual tiene diminutos espacios en su estructura que le permiten incorporar átomos de Li y iones Li+.



El cátodo está compuesto por Óxido de metal de transición el CoO 2, el cual también puede soportar iones li+.



DURANTE LA DESCARGA

ÁNODO: (oxidación): Li(s) → Li+ +eCÁTODO: (reducción): Li+ + CoO2 + e- → LiCoO2(s)

___________________________________________ Li + CoO2 → LiCoO2(s)

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Ecelda = 3.4 V

USOS DE LOS ELEMENTOS Y SUS COMPUESTOS GRUPO 1

Wilmer Narváez

USOS DE LOS ELEMENTOS Y SUS COMPUESTOS GRUPO 1 

El potencia estándar fuertemente negativo para el par Li+/Li = -3.04 lo hace muy utili para las baterías.



El carbonato de litio es muy utilizado en el tratamiento de condiciones bipolares .



El estearato de Litio es muy utilizado como lubricante en la industria automotriz.



El Sodio y Potasio son esenciales para la función fisiológica



El Sodio se utiliza para extraer metales más raros como el Ti a partir del TiCl4 + 4Na ⇾ Ti + 4NaCl



El NaCl se lo utiliza para el deshielo de caminos.

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USOS DE LOS ELEMENTOS Y SUS COMPUESTOS GRUPO 1 

El NaCl se lo utiliza para la producción de NaOH, en la industria cloro alcalina, que cosiste en la electrólisis de una solución de NaCl. ÁNODO: 2Cl- ⇨ Cl2 + 2e--

CÁTOD: 2Na+ 2 e- ⇨ 2Na 2Na + 2H2O ⇨ 2NaOH + H2. 

Es uno de los 10 productos alcalinos más importantes en términos de tonelaje anual producidos.



Se usa en las lámparas se sodio de alumbrado público, cuando se hace pasar una descarga eléctrica a través del vapor del sodio, se obtiene una luz amarilla muy distintiva.

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USOS DE LOS ELEMENTOS Y SUS COMPUESTOS GRUPO 1



El Sodio se lo utiliza en la industria de la sal de mesa la cual contiene entre 20 y 40 ppm de Iodo.



El Na se lo utiliza en la industria del Bicarbonato de sodio.



El KOH se lo utiliza en la manufactura de jabón para hacer jabones líquidos “blandos”.



El Sulfato de potasio Cl y Cloruro de potasio se lo utiliza como antafrodisiaco (reduce el líbido)



El Rb y Cs tienen las mismas aplicaciones.



Se usa en vidrios que se utilizan en fibra óptica en la industria de las telecomunicaciones.



Se utiliza en equipos de visión nocturna y en celdas fotoeléctricas.

Wilmer Narváez

USOS DE LOS ELEMENTOS Y SUS COMPUESTOS GRUPO 1



El reloj de Cs (reloj atómico) para definir el segundo y el metro) se utiliza para medir el tiempo internacional estándar



Un segundo es la duración de 9 192 631 770 oscilaciones de la radiación emitida en la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del isótopo 133 del átomo de cesio (133Cs), a una temperatura de 0 K.1

Wilmer Narváez

USOS DE LOS ELEMENTOS Y SUS COMPUESTOS GRUPO 1 

El primer reloj atómico de cesio se construyó en 1955, en el National Physical Laboratory (NPL), en Inglaterra. Sus creadores fueron Louis Essen y John V.L Parry.4



La precisión alcanzada con este tipo de reloj atómico es tan elevada que admite únicamente un error de un segundo en 30 000 años. El reloj más preciso del mundo se diseña en el Observatorio de París, donde los actuales relojes atómicos tardarían 52 millones de años para desfasarse un segundo. El nuevo objetivo de la investigación francesa es aumentar ese plazo a 32 mil millones de años. El estándar actual de los relojes atómicos en activo permite el atraso de un segundo cada 3700 millones de años (NIST).

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COMPUESTO SIMPLES DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO 1 

HIDRUROS: Son iónicos o salinos y contienen el ión H-



Los hidruros reacciona con el agua de manera violenta. NaH(s) + H2O(l) ⇨ NaOH(ac) + H2(g)



El Hidruro de sodio puede entrar en ignición si se expone al aire húmedo.



Los hidruros son útiles como bases no nucleofílicas y como reductores: NaH(s) + NH3(l) ⇨ NaNH2(am) + H2 (g)

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COMPUESTO SIMPLES DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO 1 

HALOGENUROS:



Todos los elementos del grupo 1 forman halogenuros, MX, por combinación directa de los elementos: Cl2(g) + 2K ⇨ 2KCl



La mayoría de los halogenuros tienen la estructura de la sal gena NaCl con una cordinación 6,6, aunque CsCl, CsBr y CsI poseen estructura de cloruro de cesio con una coordinación 8,8

Wilmer Narváez

COMPUESTO SIMPLES DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO 1 

HALOGENUROS:



Todos los elementos del grupo 1 forman halogenuros, MX, por combinación directa de los elementos: Cl2(g) + 2K ⇨ 2KCl



La mayoría de los halogenuros tienen la estructura de la sal gena NaCl con una cordinación 6,6, aunque CsCl, CsBr y CsI poseen estructura de cloruro de cesio con una coordinación 8,8

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COMPUESTO SIMPLES DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO 1 

OXIDOS Y COMPUESTOS RELACIONADOS.



Solo el litio Forma Óxidos normales al entrar en relación directa con el Oxígeno,; el sodio forma el peróxido y los elementos más pesados producen los superóxidos:

4Li(s) + O2 ⇨ 2LiO(s) 

El Na reacciona con el O2 para dar peróxidos y contiene ión peróxido O22Na(s) + O2 ⇨ Na2O2(s)



El K, Rb, Cs forman superóxidos, que contiene al ión paramagnético superóxido (O2)1- . K(s) + O2(g) ⇨ KO2(s)

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COMPUESTO SIMPLES DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO 1 

OXIDOS Y COMPUESTOS RELACIONADOS.



Todos los óxidos con básicos y reaccionan con agua para generar ion hidróxido: Li2O(s) + H2O(l) ⇨ 2Li+(ac) + 2OH-(ac)

Na2O2(s) + 2H2O(l) ⇨ 2Na+(ac) + 2OH-(ac) + H2O2(ac) 2KO2(s) + 2H2O(l) ⇨ 2K+(ac) + 2OH-(ac) + H2O2(ac) + O2 

Los óxidos normales de Na, K Rb y Cs pueden prepararse calentando el metal con una cantidad limitada de oxígeno o por medio de descomposición del peróxido o el superóxido. Na2O2(s) ⇨ Na2O(s) + 1/2O2(g) 2KO2(s) ⇨ K2O(s) + 3/2O2(g)

Wilmer Narváez

COMPUESTO SIMPLES DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO 1 

OXIDOS Y COMPUESTOS RELACIONADOS.



El 2KO2(s) absorbe CO2 y libera Oxígeno, Esta reacción se aprovecha para purificar el aire en lugares como los submarinos y el los aparator de respiración. 4KO2(s) + 2CO2(g) ⇨ 2K2CO3(s) + 3O2(g) K2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) ⇨ 2KHCO3(s)



Todos los metales del grupo 1 pueden formar ozónidos, compuestos que contienen (O2)3-. Se obtiene calentando el peróxido o el superóxido con Ozono. Δ

Na2O2(s) + 4/3O3(g) → 2NaO3(s)

NaO3(s) ⇨ NaO2(s) + O2(g)

Wilmer Narváez

COMPUESTO SIMPLES DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO 1 

HIDRÓXIDOS.



Todos los hidróxidos del grupo 1 absorben agua de la atmósfera.



Son sólidos blancos, translúcidos y delicuescentes



El Hidróxido de litio forma el hidrato LiOH.8H2O.



La solubilidad de hidróxidos los convierte en una fuente accesible de ione OH- en el laboratorio y en la industria.



El KOH es soluble en etanol y esta “potasa alcohólica” se trata de un reactivo útil en síntesis orgánica.



El NaOH es producido por la industria cloroalcalina y se usa como reactivo en la industria de los compuestos orgánicos y en la preparación de otros productos inorgánicos.



El NaOH se utiliza en la industria del papel y en la de los alimentos para degradar proteínas.



El aluminio en polvo en presencia de NaOH libere hidrógeno 2Al(s) + 2OH-(ac) + 6H2O(l) → 2[Al(OH)4]-(ac) 3H2(g)

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COMPUESTO SIMPLES DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO 1 COMPUESTOS DE LOS OXOÁCIDOS CARBONATOS 

Loa carbonatos del grupo 1 son solubles y se descomponen en óxidos cuando se calienta. Δ

Na2CO3(s) + → Na2O(s) + CO2 (g) 

El Na2CO3(s) se produce por el proceso SOLVAY

2NaCl(ac) + CaCO3(s) ↔ Na2CO3(s) + CaCl2(ac) 

Este proceso demanda mucha energía. Actualmente se lo extrae del mineral TRONA Na3(CO3)(HCO3).2H2O.



El carbonato se lo utiliza en la fabricación del vidrio, en donde se le calienta con sílice para formar silicato de sodio, Na2O.xSiO2,



Tambien se lo utiliza como ablandador de agua para eliminar los iones Ca 2+ como carbonato de calcio.



El Carbonato de potasio se produce según la reacción y se utiliza en la fabricación de vidrio: KOH(ac) + CO2(g) → K2CO3

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COMPUESTO SIMPLES DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO 1 COMPUESTOS DE LOS OXOÁCIDOS HIDRÓGENOCARBONATOS 

El Hidrógenocarbonato de sodio (bicarbonato de sodio) es menos soluble que el carbonato de sodio en agua y puede prepararse mediante el burbujeo de Dióxido de carbono a través de una solución saturada de carbonato: Na2CO3(ac) + CO2(g) + H2O(l) → 2NaHCO3(s)



El inverso de esta reacción tienen lugar cuando se calienta el Hidrógenocarbonato de sodio 2NaHCO3(s) → Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(l



El Hidrógenocarbonato se utiliza como polvo de hornear NaHCO3(S) + Na(H2PO4)(S) → Na2HPO4(S) + CO2(g) + H2O(l)



El Hidrógenocarbonato de potasio se utiliza como amortiguador en la producción de vino, en el tratamiento de aguas, como amortiguador en detergente líquido con pH bajo, como aditivo en bebidas alcohólicas y como antiácido para combatir la indigestión.

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COMPUESTO SIMPLES DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO 1 COMPUESTOS DE LOS OXOÁCIDOS OTRAS OXOSALES

Los nitratos de los elementos del grupo 1 se utiliza como fertilizantes y explosivos  El Na2SO4(s) es muy soluble y forma fácilmente hidratos, y se lo obtiene de: NaCl(ac) + H2SO4 (ac) → 2Na2SO4 (ac)+ HCl (ac)  El Na2SO4(s) se lo utiliza principalmente en el procesamiento de pulpa de madera para elaborar cartón para empaques y para encuadernación. El Sulfato de sodio se reduce a Sulfito de sodio, que disuelve la lignina de la madera. Tambien se lo utiliza en la industria de fabricación del vidrio , en detergentes y como laxante suave. 

Wilmer Narváez

COMPUESTO SIMPLES DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO 1 COMPUESTOS DE LOS OXOÁCIDOS OTRAS OXOSALES 

El Tiosulfato de sodio Na2S2O3 , que contiene el ión (S2O3)2- , se disuelve fácilmente en agua y se trata de un agente reducto suave. 2S2O32- (ac) → S4O62-(ac) + 2e- E° = +0.08



Su principal uso es en fotografía como revelador aprovechándose su reacción con los iones Plata, con los cuales forma un complejo soluble.

Wilmer Narváez

COMPUESTO SIMPLES DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO 1 COMPUESTOS DE LOS OXOÁCIDOS OTRAS OXOSALES 

El Tionito de sodio, Na2S2O4 que contiene el ión tionito,(S2O4 )2se emplea como un agente como un agente reductor de amplio uso en bioquímica.

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El Nitrato de sodio NaNO3,es delicuescente y se emplea en la elaboración de otros nitratos, en fertilizantes y explosivos.



El Nitrato de potasio se lo halla de manera natural constituyendo el salitre; se lo utiliza en manufactura de pólvora desde el siglo XII, así como en la fabricación de explosivos, fuegos pirotécnicos, cerillos y fertilizantes.

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COMPUESTO SIMPLES DE LOS ELEMENTOS DEL GRUPO 1 COMPUESTOS DE LOS OXOÁCIDOS NITRUROS 

Solo el Li forma un nitruro mediante interacción directa con nitrógeno igual que el magnesio.

6Li(s) + N2(g) → 2Li3N(s) 

El nitruro de litio posee potencial como material de almacenamiento de Hidrógeno. Almacena hasta un 11.5% en masa cuando se le expone a hidrogeno a temperatura y presión elevada. El nitruro de litio reacciona con Hidrógeno para formar LiNH2 y LiH en una reacción reversible. Li3N(s) + 2H2(g) ↔ LiNH2 (s) + 2LiH(s)



Cuando se calienta a 1700°C el LiNH2 (s) y LiH(s) reaccionan entre sí para formar Li3N y liberar Hidrógeno.



Los otros elementos del grupo 1 forman AZIDAS, que contienen el ión (N3)1-, por medio de una reacción directa entre los elementos. 2Na(s) + 3N2(g) → 2NaN3(s)



El nitruro de sodio se sintetizó recientemente por deposición de átomos de Na y N en una superficie de zafiro enfriado a temperatura de Nitrógeno líquido. El compuesto se descompone a 870°C.

Wilmer Narváez