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Metales alcalinos y compuestos del sodio

Los metales alcalinos (litio, sodio, potasio, rubidio y cesio) forman el grupo 1 de la tabla periódica. Cada átomo tiene un solo electrón externo que pierde con facilidad y forma iones M⁺. Son blandos, ligeros y muy reactivos: con el agua producen hidrógeno y un álcali, y arden en el aire. La reactividad aumenta al bajar en el grupo. El sodio forma Na₂O, Na₂O₂, Na₂CO₃ (sosa para lavar) y NaHCO₃ (bicarbonato), y cada metal da a la llama su propio color.

🎬 Historia paso a paso

  1. Estos son los metales del grupo 1: Li, Na, K, Rb y Cs. Al bajar en el grupo, cada átomo es más grande que el de arriba.
  2. Cada átomo tiene un solo electrón en su capa externa (amarillo). Está lejos del núcleo y se va con facilidad. El átomo se convierte en un ion +1.
  3. Echa sodio al agua. Flota, burbujea y corre de un lado a otro. Sale hidrógeno gaseoso y se forma hidróxido de sodio, un álcali. El potasio es todavía más rápido.
  4. El sodio arde en el aire con llama amarilla. Si hay mucho aire, forma peróxido de sodio, Na₂O₂. Despacio, en el aire a temperatura ambiente, forma óxido de sodio, Na₂O.
  5. Calienta bicarbonato, NaHCO₃. Sale dióxido de carbono en burbujas y queda sosa para lavar, Na₂CO₃. El Na₂CO₃ no se descompone.
  6. Ensayo a la llama: cada ion metálico colorea la llama. Elige un metal y mira su color. Así los químicos los identifican.

Consejo: arrastra la escena 3D para girarla. Usa dos dedos para hacer zoom.

🤔 Dudas comunes, resueltas

¿Por qué se llaman metales "alcalinos"?

Reaccionan con el agua y forman hidróxidos solubles como el NaOH, que son álcalis.

¿Por qué es tan fácil perder el único electrón externo?

Está solo en una capa lejos del núcleo, así que se sujeta débilmente. Al perderlo, el átomo queda con una capa completa y estable.

¿Por qué el sodio flota y se mueve sobre el agua?

Es menos denso que el agua, y las burbujas de hidrógeno lo empujan mientras el calor lo funde.

¿Por qué se forman tanto Na₂O como Na₂O₂?

Con poco oxígeno, a temperatura ambiente, se forma el óxido; si arde con mucho oxígeno, se forma el peróxido.

¿Por qué solo el bicarbonato burbujea al calentarlo?

El ion HCO₃⁻ se descompone en CO₃²⁻, agua y CO₂; el ion carbonato es estable a la temperatura de un mechero.

¿Por qué los distintos metales dan colores de llama diferentes?

Cada metal tiene sus propias diferencias entre niveles de energía, así que sus electrones excitados emiten luz de su propio color.

Grupo 1: los metales alcalinos

El grupo 1 tiene litio (Li), sodio (Na), potasio (K), rubidio (Rb) y cesio (Cs). Se llaman metales alcalinos porque reaccionan con el agua y forman álcalis (bases solubles).

Tendencias al bajar en el grupo

El tamaño del átomo aumenta, así que el electrón externo está más lejos del núcleo y se sujeta con menos fuerza. La energía de ionización baja y la reactividad aumenta: el Li reacciona con el agua suavemente, el Na burbujea y el K se incendia con llama lila.

Como reaccionan con el aire y el agua, el Na y el K se guardan bajo queroseno o aceite de parafina.

Reacciones del sodio

Con agua

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑. El sodio flota, se funde en una bolita (la reacción desprende calor), burbujea y se mueve. Una gota de fenolftaleína se vuelve rosa porque el NaOH es un álcali.

Con oxígeno

Los dos reaccionan con el agua. Na₂O + H₂O → 2NaOH. El peróxido de sodio además libera oxígeno: 2Na₂O₂ + 2H₂O → 4NaOH + O₂↑, y con dióxido de carbono: 2Na₂O₂ + 2CO₂ → 2Na₂CO₃ + O₂. Por eso el Na₂O₂ se ha usado para dar oxígeno en submarinos y equipos de respiración.

Con cloro

2Na + Cl₂ → 2NaCl (sal común), con una llama amarilla brillante.

Carbonato de sodio e hidrogenocarbonato de sodio

Na₂CO₃ (sosa para lavar cuando está hidratado: Na₂CO₃·10H₂O)NaHCO₃ (bicarbonato)
SolubilidadMás solubleMenos soluble
DisoluciónBastante alcalinaDébilmente alcalina
Al calentarNo se descompone2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑
Con ácidoNa₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂ (más rápido)
UsosVidrio, jabón, ablandar agua duraRepostería, antiácidos, extintores

Para distinguirlos, calienta cada sólido y pasa el gas por agua de cal: solo con el NaHCO₃ se pone turbia. Uno se puede convertir en el otro: Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2NaHCO₃.

Ensayo a la llama y los vecinos del grupo 1

Ensayo a la llama

Moja un alambre limpio de platino o nicromo en la sal y ponlo en una llama caliente y casi incolora. El calor sube los electrones a niveles más altos; al volver a bajar, emiten luz de un color fijo.

Los fuegos artificiales usan estos colores.

Grupo 2 y aluminio, en breve

El magnesio y el calcio (grupo 2) tienen dos electrones externos, forman iones M²⁺ y son menos reactivos que el grupo 1. El Ca²⁺ y el Mg²⁺ disueltos hacen que el agua sea dura: el jabón forma espuma sucia. La dureza temporal (por hidrogenocarbonatos) se quita hirviendo; la dureza permanente (sulfatos, cloruros) se quita con sosa para lavar o con intercambio iónico.

El aluminio (grupo 13) forma Al³⁺. Su óxido e hidróxido son anfóteros: reaccionan tanto con ácidos como con álcalis, por ejemplo Al(OH)₃ + 3HCl → AlCl₃ + 3H₂O y Al(OH)₃ + NaOH → Na[Al(OH)₄].

En los seres vivos

El Na⁺ y el K⁺ llevan las señales nerviosas y controlan el equilibrio del agua; el Ca²⁺ forma huesos y dientes; el Mg²⁺ está en el centro de la clorofila. Los plátanos y el agua de coco son ricos en potasio.

Pruébalo en casa

Pon una cucharada de bicarbonato en un vaso, añade zumo de limón o vinagre y mira cómo burbujea el CO₂. Luego echa una pizca de sal en la llama de una cocina de gas (con un adulto) y busca el color amarillo del sodio.

Fórmulas y definiciones clave

Ejemplos resueltos

1. ¿Por qué el potasio reacciona con el agua con más violencia que el sodio?

El K tiene una capa electrónica más que el Na, así que su electrón externo está más lejos del núcleo y más apantallado. Se pierde con más facilidad, y por eso el K reacciona más rápido.

2. 4.6 g de sodio reaccionan por completo con agua. ¿Qué masa de hidrógeno se produce? (Na = 23, H = 1)

2Na → H₂. Moles de Na = 4.6 / 23 = 0.2 mol, así que moles de H₂ = 0.1 mol. Masa = 0.1 × 2 = 0.2 g.

3. 8.4 g de NaHCO₃ se calientan por completo. ¿Qué volumen de CO₂ se forma en CN (STP)? (NaHCO₃ = 84 g/mol, 22.4 L/mol)

2NaHCO₃ → CO₂. Moles de NaHCO₃ = 0.1 mol, así que CO₂ = 0.05 mol. Volumen = 0.05 × 22.4 = 1.12 L.

4. Dos polvos blancos son Na₂CO₃ y NaHCO₃. Da una prueba sencilla para distinguirlos.

Calienta cada uno y pasa el gas por agua de cal. El NaHCO₃ da CO₂, que pone turbia el agua de cal; el Na₂CO₃ no desprende gas.

Errores comunes

Test de práctica

1. ¿Cuántos electrones tiene en su capa externa un átomo de metal alcalino?
2. Gas que se desprende cuando el sodio reacciona con el agua:
3. El sodio quemado con mucho aire forma sobre todo:
4. ¿Cuál se descompone al calentar suavemente?
5. Color de la llama del sodio:

Práctica: responde tú mismo

Escribe o elige tu respuesta y pulsa Comprobar. Usa la pista si te atascas; la solución completa aparece después de responder.

Preguntas frecuentes

¿Qué son los metales alcalinos?

Son los elementos del grupo 1: litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio. Son metales blandos y muy reactivos con un electrón externo.

¿Cuál es la diferencia entre la sosa para lavar y el bicarbonato?

La sosa para lavar es carbonato de sodio hidratado (Na₂CO₃·10H₂O); el bicarbonato es hidrogenocarbonato de sodio (NaHCO₃). El bicarbonato da CO₂ al calentarse; la sosa para lavar no.

¿Por qué los metales alcalinos se guardan en aceite?

Reaccionan rápido con el oxígeno y la humedad del aire. El aceite aleja el aire y el agua.

Dónde se estudia

Ukraine11 класMetallic elements and compounds
China高一Ch.2 Sodium and chlorine

Aprende antes

Aprende después

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