Propiedades físicas de los metales y no metales
Los metales suelen tener brillo, ser duros, maleables (se pueden golpear hasta formar láminas), dúctiles (se pueden estirar en hilos), sonoros (suenan al golpearlos) y buenos conductores del calor y la electricidad. La plata y el cobre son los mejores conductores; el plomo y el mercurio son bastante malos.
Los no metales suelen ser opacos, quebradizos, no sonoros y malos conductores. Muchos son gases (oxígeno, nitrógeno, cloro) o sólidos blandos (azufre, fósforo); el bromo es un líquido.
Excepciones que suelen preguntar
- El mercurio es un metal, pero es líquido a temperatura ambiente.
- El sodio y el potasio son metales tan blandos que se cortan con un cuchillo y tienen puntos de fusión bajos; el galio y el cesio se funden en la palma de la mano.
- El yodo es un no metal, pero tiene brillo.
- El carbono como diamante es la sustancia natural más dura; como grafito conduce la electricidad.
Propiedades químicas: reacción de los metales con el oxígeno
La mayoría de los metales se unen con el oxígeno y forman óxidos metálicos, que son básicos: por ejemplo, 2Mg + O2 → 2MgO. Los óxidos básicos solubles (Na2O, K2O) se disuelven en agua y forman álcalis.
Algunos óxidos, como Al2O3 y ZnO, reaccionan tanto con ácidos como con bases; son óxidos anfóteros. Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O y Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O.
Cada metal reacciona a su manera: el sodio y el potasio se incendian al aire libre, por eso se guardan bajo queroseno; el magnesio arde con luz intensa al calentarlo; el hierro solo arde en forma de limaduras finas; el cobre solo forma una capa negra de CuO; la plata y el oro no reaccionan ni siquiera en caliente. Los no metales forman óxidos ácidos o neutros (SO2 y CO2 son ácidos; CO y N2O son neutros).
Reacción de los metales con el agua
Metal + agua → hidróxido (u óxido) del metal + hidrógeno.
- El sodio y el potasio reaccionan con violencia con agua fría; el calor puede incendiar el hidrógeno. 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2.
- El calcio reacciona con menos violencia; las burbujas se pegan a él y por eso flota.
- El magnesio reacciona con agua caliente (y también flota).
- El aluminio, el zinc y el hierro solo reaccionan con vapor de agua y dan el óxido: 3Fe + 4H2O(vapor) → Fe3O4 + 4H2.
- El plomo, el cobre, la plata y el oro no reaccionan con el agua en absoluto.
Reacción de los metales con ácidos diluidos
Metal + ácido diluido → sal + hidrógeno, por ejemplo Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2. La efervescencia es más rápida con Mg, luego Al, Zn y Fe. El cobre no da hidrógeno con HCl diluido.
Con ácido nítrico normalmente no se desprende hidrógeno, porque el HNO3 es un oxidante fuerte que convierte el hidrógeno en agua. Solo el magnesio y el manganeso dan H2 con ácido nítrico muy diluido. El agua regia (3 partes de HCl concentrado : 1 parte de HNO3 concentrado) puede disolver el oro y el platino.
Reacción de los metales con disoluciones salinas (desplazamiento)
Un metal más reactivo desplaza a un metal menos reactivo de su disolución salina: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu. La disolución azul se vuelve verde pálido y sobre el clavo se forma una capa marrón de cobre. El cobre no puede desplazar al hierro del FeSO4, así que al revés no pasa nada.
La serie de reactividad
Ordenar los metales de mayor a menor reactividad da la serie de reactividad: K > Na > Ca > Mg > Al > Zn > Fe > Pb > [H] > Cu > Hg > Ag > Au.
- Los metales situados por encima del hidrógeno dan H2 con ácidos diluidos; los que están por debajo, no.
- Un metal puede desplazar de su disolución salina a cualquier metal que esté por debajo de él.
- La posición también decide cómo se extrae el metal (mira la lección sobre extracción).
En los exámenes suelen pedir que predigas un desplazamiento, que ordenes metales a partir de observaciones o que expliques por qué el cobre no reacciona con HCl diluido (normalmente 2–3 puntos).
Fórmulas y definiciones clave
- Metal + oxígeno → óxido metálico (básico; Al₂O₃ y ZnO anfóteros)
- Metal + agua → hidróxido/óxido del metal + H₂
- Metal + ácido diluido → sal + H₂ (solo metales por encima del H)
- Metal A + sal del metal B → sal de A + metal B (si A está por encima de B)
- Serie de reactividad: K > Na > Ca > Mg > Al > Zn > Fe > Pb > H > Cu > Hg > Ag > Au
Ejemplos resueltos
1. ¿Por qué se guarda el sodio bajo queroseno?
El sodio reacciona muy rápido con el oxígeno y la humedad del aire y puede incendiarse. El queroseno no reacciona con el sodio y lo mantiene aislado del aire y del agua.
2. Escribe la ecuación ajustada del zinc con ácido sulfúrico diluido y nombra el gas.
Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂. El gas es hidrógeno; al acercarle una astilla encendida arde con un pequeño chasquido.
3. Demuestra que el óxido de aluminio es anfótero.
Con ácido: Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O (actúa como base). Con base: Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O (actúa como ácido). Como reacciona con ambos, es anfótero.
4. El metal X desplaza al cobre del CuSO₄ pero no desplaza al zinc del ZnSO₄. Sitúa X en la serie de reactividad.
X está por encima del Cu (lo desplaza) pero por debajo del Zn (no puede desplazarlo). Así, Zn > X > Cu; X podría ser hierro o plomo.
5. Sumerges una lámina de cobre en nitrato de plata. ¿Qué ves y por qué?
El cobre está por encima de la plata, así que Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag. Se forman cristales grises y brillantes de plata sobre el cobre y la disolución se va volviendo azul.
Errores comunes
- Decir que todos los metales son sólidos: el mercurio es un metal líquido.
- Pensar que todos los metales dan hidrógeno con ácidos: el cobre, la plata y el oro (por debajo del H) no lo dan.
- Escribir que los metales dan hidrógeno con ácido nítrico: el HNO₃ oxida el H₂ a agua (salvo Mg y Mn con ácido muy diluido).
- Invertir el desplazamiento: un metal de abajo nunca puede desplazar a uno de arriba, por ejemplo Cu + FeSO₄ → no hay reacción.