Identificar los metales alcalinos del grupo 1 y relacionar sus propiedades físicas y químicas en función del número atómico, ordenadas de forma creciente.
Paso 1 — Identificar los elementos del grupo 1
Los metales alcalinos son los elementos del grupo 1 (IA) de la tabla periódica, excluyendo el hidrógeno, que es un no metal. Sus números atómicos en orden creciente son:
- Litio, Z = 3
- Sodio, Z = 11
- Potasio, Z = 19
- Rubidio, Z = 37
- Cesio, Z = 55
- Francio, Z = 87
Paso 2 — Configuración electrónica y carga iónica
Todos presentan configuración ns^{1}, es decir, un solo electrón de valencia en la capa n, por lo que ceden fácilmente ese electrón y forman iones con carga +1: \text{M} \rightarrow \text{M}^{+} + e^{-}.
Respuesta: todos forman cationes +1; su configuración es ns^{1}.
Paso 3 — Propiedades físicas en función de Z (orden creciente)
Al aumentar el número atómico crece el número de capas electrónicas (n), por lo que:
- El radio atómico aumenta: r(\text{Li}) < r(\text{Na}) < r(\text{K}) < r(\text{Rb}) < r(\text{Cs}) < r(\text{Fr}).
- La energía de ionización disminuye: E_{i}(\text{Li}) > E_{i}(\text{Na}) > E_{i}(\text{K}) > E_{i}(\text{Rb}) > E_{i}(\text{Cs}).
- El carácter metálico y la densidad aumentan (excepto \text{K}, ligeramente menos denso que \text{Na}).
- El punto de fusión disminuye: T_{f}(\text{Li}) = 181\ ^\circ\text{C}, \text{Na} = 98\ ^\circ\text{C}, \text{K} = 63\ ^\circ\text{C}, \text{Rb} = 39\ ^\circ\text{C}, \text{Cs} = 28\ ^\circ\text{C}.
- Son sólidos metálicos, de color plateado brillante, blandos (se cortan con cuchillo) y buenos conductores de electricidad y calor.
Respuesta: al aumentar Z: aumentan radio atómico, densidad y carácter metálico; disminuyen energía de ionización y punto de fusión.
Paso 4 — Propiedades químicas en función de Z (orden creciente)
Al alejarse el electrón de valencia del núcleo y crecer el radio atómico, el átomo lo cede con mayor facilidad, por lo que la reactividad aumenta al descender en el grupo: \text{Li} < \text{Na} < \text{K} < \text{Rb} < \text{Cs}.
Reacción general con agua:
2\text{M} + 2\text{H}_{2}\text{O} \rightarrow 2\text{MOH} + \text{H}_{2}\uparrow
Donde \text{MOH} es el hidróxido correspondiente (\text{LiOH}, \text{NaOH}, \text{KOH}, \text{RbOH}, \text{CsOH}), base fuerte y soluble en agua. También reaccionan con el oxígeno formando óxidos, peróxidos o superóxidos (\text{Li}_{2}\text{O}, \text{Na}_{2}\text{O}_{2}, \text{KO}_{2}) y son fuertes reductores. El \text{Fr} es radiactivo y muy escaso, con comportamiento químico semejante al \text{Cs}.
Respuesta: la reactividad y el poder reductor aumentan al aumentar Z; todos forman hidróxidos \text{MOH} al reaccionar con agua liberando \text{H}_{2}.
Tabla completa
| SÍMBOLOS ALCALINOS (Z creciente) | PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS |
|---|---|
| \text{Li} (Z=3) | Sólido plateado, blando; menor radio y mayor punto de fusión del grupo (181\ ^\circ\text{C}); el menos reactivo: reacciona lentamente con agua a temperatura ambiente (2\text{Li} + 2\text{H}_{2}\text{O} \rightarrow 2\text{LiOH} + \text{H}_{2}). |
| \text{Na} (Z=11) | Sólido plateado, blando; radio mayor y punto de fusión 98\ ^\circ\text{C}; reacciona vigorosamente con agua formando \text{NaOH} y \text{H}_{2}. |
| \text{K} (Z=19) | Sólido plateado, blando; radio mayor, punto de fusión 63\ ^\circ\text{C}; reacciona violentamente con agua liberando \text{H}_{2} que puede encenderse. |
| \text{Rb} (Z=37) | Sólido plateado, muy blando; punto de fusión 39\ ^\circ\text{C}; reacciona de forma explosiva con agua formando \text{RbOH}. |
| \text{Cs} (Z=55) | Sólido plateado-dorado, blando; punto de fusión 28\ ^\circ\text{C} (se funde en la mano); reacción explosiva con agua; es muy pirofórico. |
| \text{Fr} (Z=87) | Radiactivo (isótopo más estable ^{223}\text{Fr}, t_{1/2} = 22\ \text{min}); el de mayor radio, menor energía de ionización y mayor reactividad del grupo. |
Respuesta: los seis alcalinos son \text{Li, Na, K, Rb, Cs, Fr}; al aumentar el número atómico aumentan radio, densidad y reactividad, y disminuyen punto de fusión y energía de ionización.
\text{Li, Na, K, Rb, Cs, Fr}
