Metall alcalí: diferència entre les revisions

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
Exploració interactiva de l'historial
← Edició anteriorEdició següent →
Contingut suprimit Contingut afegit
VisualWikitext
Línia 103: Línia 103:


Els metalls alcalins, per la seva alta reactivitat, no apareixen de forma natural en estat pur. Són [[litòfil]]s i, per tant, romanen prop de la superfície de la Terra perquè es combinen fàcilment amb l'oxigen i, per tant, s'associen fortament amb el [[Diòxid de silici|sílice]], formant minerals de densitat relativament baixa que no s'enfonsen en el nucli de la Terra. El potassi, el rubidi i el cesi també són elements incompatibles causa de les seves grans ràdis iònics.<ref name="albarede">{{Citar llibre|títol=Geochemistry: an introduction|url=https://books.google.com/books?id=doVGzreGq14C&pg=PA17|editorial=Cambridge University Press|any=2003|isbn=978-0-521-89148-6|nom=Francis|cognoms=Albarède}}</ref>
Els metalls alcalins, per la seva alta reactivitat, no apareixen de forma natural en estat pur. Són [[litòfil]]s i, per tant, romanen prop de la superfície de la Terra perquè es combinen fàcilment amb l'oxigen i, per tant, s'associen fortament amb el [[Diòxid de silici|sílice]], formant minerals de densitat relativament baixa que no s'enfonsen en el nucli de la Terra. El potassi, el rubidi i el cesi també són elements incompatibles causa de les seves grans ràdis iònics.<ref name="albarede">{{Citar llibre|títol=Geochemistry: an introduction|url=https://books.google.com/books?id=doVGzreGq14C&pg=PA17|editorial=Cambridge University Press|any=2003|isbn=978-0-521-89148-6|nom=Francis|cognoms=Albarède}}</ref>

El sodi i el potassi són molt abundants a la terra, tots dos es troben entre els deu elements més comuns en l'escorça terrestre;<ref name="webelements-occurrence">{{Citar web|url=http://www.webelements.com/webelements/properties/text/image-flash/abund-crust.html|títol=Abundance in Earth's Crust|consulta=14 d'abril de 2007|editorial=WebElements.com}}</ref> <ref name="IsraelScience&Technology">{{Citar web|url=http://www.science.co.il/PTelements.asp?s=Earth|títol=List of Periodic Table Elements Sorted by Abundance in Earth's crust|editorial=Israel Science and Technology Homepage}}</ref> el sodi constitueix aproximadament el 2,6% del pes de l'escorça terrestre, convertint-lo en el sisè element més abundant i el metall alcalí més abundant. El potassi constitueix aproximadament el 1.5% de l'escorça terrestre i és el setè element més abundant. El sodi es troba en molts minerals diferents, dels quals el més comú és la sal ordinària ([[clorur de sodi]]), que es produeix en grans quantitats dissoltes en l'aigua de mar. Altres dipòsits sòlids inclouen [[halita]], [[Supergrup dels amfíbols|anfíbol]], [[criolita]], [[nitratina]] i [[zeolita]]. Molts d'aquests dipòsits sòlids es produeixen com a resultat de l'evaporació dels antics mars, que encara es produeixen ara en llocs com el [[Gran Llac Salat]] de [[Utah]] i el [[Mar Mort]]. Malgrat la seva abundància gairebé igual en l'escorça terrestre, el sodi és molt més comú que el potassi en l'oceà, tant perquè la major grandària del potassi fa que les seves sals siguin menys solubles, com perquè el potassi està lligat per silicats en el sòl i les lixiviacions de potassi s'absorbeixen molt més fàcilment per vida vegetal que el sodi.

[[Fitxer:Spodumene var. triphane 5.jpg|thumb|[[Espodumena]], un important mineral de liti.]]
Malgrat la seva similitud química, el liti generalment no es produeix juntament amb el sodi o el potassi per causa de la seva menor grandària. A causa de la seva reactivitat relativament baixa, es pot trobar en aigua de mar en grans quantitats; la seva concentració estimada en l'aigua de mar és d'aproximadament 0,14-0,25 parts per milió ([[part per notació|ppm]])<ref name="enc">{{Citar web|url=http://www.enclabs.com/lithium.html|títol=Some Facts about Lithium|consulta=9 de juliol de 2021|editorial=ENC Labs}}</ref> o 25 [[Concentració molar|micromolar]]..<ref>{{Citar llibre|doi=10.1007/3-540-13534-0_3|capítol=Extraction of metals from sea water|volum=124/1984|pàgines=91–133|cognoms=Schwochau|nom=Klaus|any=1984|serie=Topics in Current Chemistry|isbn=978-3-540-13534-0|títol=Inorganic Chemistry}}</ref> La seva relació diagonal amb el magnesi sovint li permet reemplaçar el magnesi en minerals de ferromagnesi, on la seva concentració en l'escorça és d'aproximadament 18 ppm, comparable a la del [[gal·li]] i el [[niobi]]. Comercialment, el mineral de liti més important és l'espodumena, que es troba en grans dipòsits en tot el món.


== Tendències períodiques ==
== Tendències períodiques ==

Revisió del 14:09, 9 jul 2021

Grup 1
Període
2 3
Li
3 11
Na
4 19
K
5 37
Rb
6 55
Cs
7 87
Fr
Metalls alcalins
Liti (Li)
Sodi (Na)
Potassi (K)
Rubidi (Rb)
Cesi (Cs)
Franci (Fr)

Els metalls alcalins o simplement alcalins (de l'àrab, alqali) són aquests sis elements químics: liti (Li), sodi (Na), potassi (K), rubidi (Rb), cesi (Cs) i franci (Fr). Aquests elements, juntament amb l'hidrogen (que és un gas), constitueixen el grup 1 que es troba en el bloc-s de la taula periòdica.

Tots els metalls alcalins tenen el seu electró més extern en un orbital-s, aquesta configuració electrònica compartida dóna com a resultat que tinguin propietats característiques molt similars. De fet, els metalls alcalins proporcionen el millor exemple de patrons de grups semblants en les seves propietats de la taula periòdica, amb elements que exhibeixen un comportament característic homòleg. Aquesta família d'elements és també coneguda com la família del liti a l'ésser aquest el seu primer element.

Els metalls alcalins són metalls brillants, tous, altament reactius a temperatura i pressió estàndard i perden fàcilment el seu electró més extern per formar cations amb càrrega +1. Tots es poden tallar fàcilment amb un ganivet per la seva suavitat, exposant una superfície brillant que s'entela ràpidament en l'aire a causa de l'oxidació per la humitat atmosfèrica i l'oxigen (i en el cas del liti, nitrogen). A causa de la seva alta reactivitat, s'han d'emmagatzemar sota oli per evitar la reacció amb l'aire i es troben naturalment només en sals i mai com a elements lliures. El cesi, el cinquè metall alcalí, és el més reactiu de tots els metalls. Tots els metalls alcalins reaccionen amb l'aigua, i els metalls alcalins més pesants reaccionen més vigorosament que els més lleugers.

Tots els metalls alcalins descoberts es troben a la natura com els seus compostos: en ordre d'abundància, el sodi és el més abundant, seguit de potassi, liti, rubidi, cesi i finalment franci, que és molt rar causa de la seva radioactivitat extremadament alta; El franci es produeix només en petites empremtes en la naturalesa com un pas intermedi en algunes branques laterals fosques de les cadenes naturals de descomposició. S'han realitzat experiments per a intentar la síntesi de l'ununenni (UUE), que probablement és el pròxim membre del grup; cap va tenir èxit. No obstant això, l'ununenni pot no ser un metall alcalí a causa dels efectes relativistes, que prediu que tenen una gran influència en les propietats químiques dels elements superpesants; fins i tot si resulta ser un metall alcalí, es preveu que tingui algunes diferències en les propietats físiques i químiques dels seus homòlegs més lleugers.

La majoria dels metalls alcalins tenen moltes aplicacions diferents. Una de les aplicacions més conegudes dels elements purs és l'ús de rubidi i cesi en els rellotges atòmics, dels quals els rellotges atòmics de cesi formen la base del segon. Una aplicació comuna dels compostos de sodi és la làmpada de vapor de sodi, que emet llum de manera molt eficient. La sal de taula, o clorur de sodi, s'ha utilitzat des de l'antiguitat. El liti s'usa com a medicament psiquiàtric i com a ànode en les bateries de liti. El sodi i el potassi també són elements essencials, que tenen funcions biològiques importants com electròlits, i encara que els altres metalls alcalins no són essencials, també tenen diversos efectes en el cos, tant beneficiosos com perjudicials.

Història

Petalita, el mineral del cual el liti es va aïllar per primera vegada.

Els compostos de sodi es coneixen des de l'antiguitat; la sal (clorur de sodi) ha estat un producte important en les activitats humanes, per exemple la paraula salari, en referència a salarium, els diners pagat als soldats romans per a la compra de sal.[1] Si bé la potassa s'ha fet servir des de l'antiguitat, no es va entendre que la major part de la seva història fos una substància fonamentalment diferent de les sals minerals de sodi. Georg Ernst Stahl va obtenir evidència experimental que el va portar a suggerir la diferència fonamental de les sals de sodi i potassi en 1.702,[2] i Henri-Louis Duhamel du Monceau va poder demostrar aquesta diferència el 1736.[3] La composició química exacta dels compostos de potassi i sodi, i l'estat com a element químic de potassi i sodi, no es coneixia en aquell moment, de manera que Antoine Lavoisier no va incloure cap dels àlcalis en la seva llista d'elements químics el 1789.[4][5]

El potassi pur va ser aïllat per primera vegada el 1807 a Anglaterra per Humphry Davy, qui ho va derivar de la potassa càustica (KOH, hidròxid de potassi) mitjançant l'ús d'electròlisi de la sal fosa amb la pila voltaica acabada d'inventar. Els intents previs d'electròlisi de la sal aquosa no van tenir èxit a causa de l'extrema reactivitat el potassi. El potassi va ser el primer metall que es va aïllar per electròlisis.[6] Més tard aquest mateix any, Davy va informar que l'extracció de sodi de la substància semblant a la sosa càustica (NaOH, lleixiu) per una tècnica similar, demostrant que els elements i, per tant, les sals, són diferents.[7][8][9][10]

Johann Wolfgang Döbereiner va ser un dels primers a notar similituds entre el que ara es coneix com els metalls alcalins.

La petalita (Li Al Si4 O10) va ser descoberta el 1800 pel químic brasiler José Bonifácio d'Andrada en una mina a l'illa de Utö, Suècia.[11][12][13] No obstant això, no va ser fins el 1817 que Johan August Arfwedson, que treballava al laboratori del químic Jöns Jacob Berzelius, va detectar la presència d'un nou element mentre analitzava el mineral de petalita.[14][15] Va notar que aquest nou element formava compostos similars als del sodi i el potassi, tot i que el seu carbonat i hidròxid eren menys solubles en aigua i més alcalins que els altres metalls alcalins.[16] Berzelius li va donar el material desconegut el nom de "liti/litina", de la paraula grega λιθoς (transliterada com lithos, que significa 'pedra'), per reflectir el seu descobriment en un mineral sòlid, a diferència del potassi, que s'havia descobert en les cendres de les plantes i sodi, que era conegut en part per la seva alta abundància en sang animal. Va anomenar al metall dins el material "liti".[17][12] [15] El liti, el sodi i el potassi van ser part de la descoberta de la periodicitat, ja que es troben entre una sèrie de tríades d'elements en el mateix grup que Johann Wolfgang Döbereiner va assenyalar en 1850 que tenien propietats similars.[18]

Lepidolita, el mineral del qual es va aïllar el rubidi per primera vegada.

El rubidi i el cesi van ser els primers elements que es van descobrir utilitzant l'espectroscopi, inventat el 1859 per Robert Bunsen i Gustav Kirchhoff.[19] L'any següent, van descobrir el cesi en l'aigua mineral del Bad Dürkheim, Alemanya. El seu descobriment del rubidi es va produir l'any següent a Heidelberg, Alemanya, i el va trobar en el mineral lepidolita.[20] Els noms de rubidi i cesi provenen de les línies més prominents en els seus espectres d'emissió: una línia vermella brillant per rubidi (de la paraula llatina rubidus, que significa vermell fosc o vermell brillant), i una línia blau cel per cesi (derivat de la paraula llatina caesius, que significa blau cel).[21][22]

Al voltant de 1865, John Newlands va produir una sèrie de documents on va enumerar els elements en ordre d'augment del pes atòmic i propietats físiques i químiques similars que es repetien a intervals de vuit; va comparar aquesta periodicitat amb les octaves de la música, on les notes separades per una octava tenen funcions musicals similars.[23][24] La seva versió va reunir tots els metalls alcalins coneguts (liti a cesi), així com coure, plata i tal·li (que mostren l'estat d'oxidació +1 característic dels metalls alcalins), en un grup. La seva taula col·locava hidrogen amb els halògens.[25]

Després de 1869, Dmitri Mendeleev va proposar la seva taula periòdica col·locant el liti en la part superior d'un grup amb: sodi, potassi, rubidi, cesi i tal·li[26] Dos anys després, Mendeleev va revisar la seva taula, col·locant hidrogen en el grup 1 sobre el liti, i també movent el tal·li a el grup de bor. En aquesta versió de 1871, el coure, la plata i l'or es van col·locar dues vegades, una vegada com a part de el grup IB, i un cop com a part d'un "grup VIII" que abasta els grups actuals 8 a 11.[27][nota 1] Després de la introducció de la taula de 18 columnes, els elements de el grup IB es van moure a la seva posició actual en el bloc d, mentre que els metalls alcalins es van deixar en el grup IA. Més tard, el nom del grup va ser canviat a al grup 1 el 1988. El nom trivial "metalls alcalins" prové del fet que els hidròxids dels elements del grup 1 són tots àlcalis forts quan es dissolen en aigua.[28]

La segona taula periòdica de Dmitri Mendeleev, proposada el 1871 que mostra hidrogen i els metalls alcalins com a part del seu grup I, juntament amb coure, plata i or.

Va haver-hi almenys quatre descobriments erronis i incomplets[29][30][31][32] abans que Marguerite Perey, de l'Institut Curie a París, descobrís el franci el 1939 al purificar una mostra d'actini-227, que s'havia informat a tenir una energia de descomposició de 220 keV. No obstant això, Perey va notar partícules de descomposició amb un nivell d'energia per sota de 80 keV. Perey va pensar que aquesta activitat de descomposició podria haver estat causada per un producte de descomposició no identificat prèviament, un que es va separar durant la purificació, però va sorgir novament de l'actini pur 227. Diverses proves van eliminar la possibilitat que l'element desconegut sigui tori, radi, plom, bismut o tal·li. El nou producte va exhibir propietats químiques d'un metall alcalí (com coprecipitar amb sals de cesi), el que va portar a Perey a creure que era l'element 87, causat per la desintegració alfa de l'actini-227. Després, Perey va intentar determinar la proporció de desintegració beta a desintegració alfa en l'actini-227. La seva primera prova va posar la ramificació alfa en 0.6%, una xifra que després va revisar a l'1%.[33]

El següent element sota el franci en la taula periòdica seria l'ununenni (UUE), l'element 119.[34] La síntesi de l'ununenni es va intentar per primera vegada el 1985 bombardejant un objectiu d'einsteini-254 amb ions de calci-48 en l'accelerador superHILAC a Berkeley, Califòrnia. No es van identificar àtoms, el que va conduir a un rendiment limitant de 300 nb.[35][36]

És molt poc probable[37] que aquesta reacció pugui crear àtoms d'ununenni en el futur proper, donada la tasca extremadament difícil de produir quantitats suficients d'einsteini-254, que és afavorida per a la producció d'elements ultrapesants ​​causa de la seva gran grandària, massa, vida mitjana relativament llarga de 270 dies i disponibilitat en quantitats significatives de diversos micrograms,[38] per fer un objectiu prou gran com per augmentar la sensibilitat de l'experiment al nivell requerit; l'einsteini no s'ha trobat en la naturalesa i només s'ha produït en laboratoris, i en quantitats més petites que les necessàries per a la síntesi efectiva d'elements superpesants. No obstant això, atès que l'ununenni és només el primer element del període 8 a la taula periòdica estesa, bé pot descobrir-se en el futur proper a través d'altres reaccions, i de fet un intent de sintetitzar està actualment en curs a Japó.[39] Actualment, cap dels elements del període 8 s'ha descobert encara, i també és possible, a causa de la inestabilitat per degoteig, que només els elements del període 8 inferior, fins a l'element 128, siguin físicament posibles.[40][41] No s'han realitzat intents de síntesi per a metalls alcalins més pesants: a causa del seu nombre atòmic extremadament alt, requeririen mètodes i tecnologia nous i més potents per fabricar-los.[42]

Ocurrència

En el sistema solar

La regla d'Oddo-Harkins sosté que els elements amb nombres atòmics parells són més comuns que aquells amb nombres atòmics imparells, amb l'excepció de l'hidrogen. Aquesta regla argumenta que els elements amb nombres atòmics imparells tenen un protó no aparellat i és més probable que en capturin un altre, augmentant així el seu nombre atòmic. En elements amb nombres atòmics parells, els protons estan aparellats, amb cada membre de la parella compensant el gir de l'altre, millorant la estabilitat.[43][44][45] Tots els metalls alcalins tenen nombres atòmics imparells i no són tan comuns com els elements amb nombres atòmics parells adjacents (els gasos nobles i els metalls alcalinoterris) en el Sistema Solar. Els metalls alcalins més pesants també són menys abundants que els més lleugers, ja que els metalls alcalins a partir del rubidi en endavant només es poden sintetitzar en supernoves i no en nucleosíntesi estel·lar. El liti també és molt menys abundant que el sodi i el potassi, ja que es sintetitza poc en la nucleosíntesi del Big Bang i en les estrelles: el Big Bang només pot produir traces de liti, beril·li i bor causa de l'absència d'un nucli estable amb 5 o 8 nucleons, i la nucleosíntesi estel·lar només podrien passar aquest coll d'ampolla pel procés triple-alfa, fusionant tres nuclis d'heli per formar carboni i saltant sobre aquests tres elements.[46]

En la Terra

La Terra es va formar a partir del mateix núvol de matèria que va formar el Sol, però els planetes van adquirir diferents composicions durant la formació i evolució de sistema solar. Al seu torn, la història natural de la Terra va provocar que parts d'aquest planeta tinguessin diferents concentracions dels elements. La massa de la Terra és aproximadament 5.98 ×1024 kg. Es compon principalment de ferro (32.1%), oxigen (30.1%), silici (15.1%), magnesi (13.9%), sofre (2.9%), níquel (1.8%), calci (1.5%) i alumini (1.4%); El 1,2% restant consisteix en petites quantitats d'altres elements. A causa de la diferenciació planetària, es creu que la regió central està composta principalment de ferro (88.8%), amb petites quantitats de níquel (5.8%), sofre (4.5%) i menys d'1% d'oligoelements.[47]

Els metalls alcalins, per la seva alta reactivitat, no apareixen de forma natural en estat pur. Són litòfils i, per tant, romanen prop de la superfície de la Terra perquè es combinen fàcilment amb l'oxigen i, per tant, s'associen fortament amb el sílice, formant minerals de densitat relativament baixa que no s'enfonsen en el nucli de la Terra. El potassi, el rubidi i el cesi també són elements incompatibles causa de les seves grans ràdis iònics.[48]

El sodi i el potassi són molt abundants a la terra, tots dos es troben entre els deu elements més comuns en l'escorça terrestre;[49] [50] el sodi constitueix aproximadament el 2,6% del pes de l'escorça terrestre, convertint-lo en el sisè element més abundant i el metall alcalí més abundant. El potassi constitueix aproximadament el 1.5% de l'escorça terrestre i és el setè element més abundant. El sodi es troba en molts minerals diferents, dels quals el més comú és la sal ordinària (clorur de sodi), que es produeix en grans quantitats dissoltes en l'aigua de mar. Altres dipòsits sòlids inclouen halita, anfíbol, criolita, nitratina i zeolita. Molts d'aquests dipòsits sòlids es produeixen com a resultat de l'evaporació dels antics mars, que encara es produeixen ara en llocs com el Gran Llac Salat de Utah i el Mar Mort. Malgrat la seva abundància gairebé igual en l'escorça terrestre, el sodi és molt més comú que el potassi en l'oceà, tant perquè la major grandària del potassi fa que les seves sals siguin menys solubles, com perquè el potassi està lligat per silicats en el sòl i les lixiviacions de potassi s'absorbeixen molt més fàcilment per vida vegetal que el sodi.

Espodumena, un important mineral de liti.

Malgrat la seva similitud química, el liti generalment no es produeix juntament amb el sodi o el potassi per causa de la seva menor grandària. A causa de la seva reactivitat relativament baixa, es pot trobar en aigua de mar en grans quantitats; la seva concentració estimada en l'aigua de mar és d'aproximadament 0,14-0,25 parts per milió (ppm)[51] o 25 micromolar..[52] La seva relació diagonal amb el magnesi sovint li permet reemplaçar el magnesi en minerals de ferromagnesi, on la seva concentració en l'escorça és d'aproximadament 18 ppm, comparable a la del gal·li i el niobi. Comercialment, el mineral de liti més important és l'espodumena, que es troba en grans dipòsits en tot el món.

Tendències períodiques

Els metalls alcalins són més similars entre si que els elements de qualsevol altre grup.[53] Per exemple, al moure cap avall de la taula, tots els metalls alcalins coneguts mostren un augment del radi atòmic,[54] disminució de l'electronegativitat,[54] augment de la reactivitat,[53] i disminució dels punts de fusió i ebullició,[54] així com les calors de fusió i vaporització. En general, les seves densitats augmenten quan baixen de la taula, amb l'excepció que el potassi és menys dens que el sodi.[54]

Radis atòmics i iònics

Carga nuclear efectiva en un electró atòmic.

Els radis atòmics dels metalls alcalins augmenten baixant el grup.[55] A causa de l'efecte de protecció, quan un àtom té més d'una capa d'electrons, cada electró sent repulsió elèctrica dels altres electrons, així com atracció elèctrica del nucli.[56] En els metalls alcalins, l'electró més extern només sent una càrrega neta de +1, ja que part de la càrrega nuclear (que és igual a el nombre atòmic) és cancel·lada pels electrons interns; El nombre d'electrons interns d'un metall alcalí és sempre un menys que la càrrega nuclear. Per tant, l'únic factor que afecta el radi atòmic dels metalls alcalins és el nombre de capes d'electrons. Com aquest nombre augmenta en el grup, el radi atòmic també ha d'augmentar en el grup.[55]

Els radis iònics dels metalls alcalins són molt més petits que els seus radis atòmics. Això es deu al fet que l'electró més extern dels metalls alcalins està en una capa d'electrons diferent a la dels electrons interns i, per tant, quan s'elimina, l'àtom resultant té una capa d'electrons menys i és més petit. A més, la càrrega nuclear efectiva ha augmentat i, per tant, els electrons són atrets amb més força cap al nucli i el radi iònic disminueix.[57]

Primera energia d'ionització

La primera energia d'ionització d'un element o molècula és l'energia requerida per moure l'electró més solt d'un mol d'àtoms gasosos de l'element o molècules per formar un mol d'ions gasosos amb càrrega elèctrica +1. Els factors que afecten la primera energia d'ionització són la càrrega nuclear, la quantitat de blindatge dels electrons interns i la distància des de l'electró més feblement sostingut des del nucli, que sempre és un electró extern en els elements de el grup principal. Els primers dos factors canvien la càrrega nuclear efectiva que sent l'electró més solt. Atès que l'electró més extern dels metalls alcalins sempre sent la mateixa càrrega nuclear efectiva (+1), l'únic factor que afecta la primera energia d'ionització és la distància des de l'electró més extern al nucli. Com aquesta distància augmenta en el grup, l'electró més extern sent menys atracció del nucli i, per tant, la primera energia d'ionització disminueix.[58] (Aquesta tendència es trenca en el franci a causa de l'estabilització relativista i la contracció de l'orbital 7s, que apropa l'electró de valència del franci més a prop de el nucli del que s'esperaria dels càlculs no relativistes. Això fa que l'electró més extern del franci senti més atracció del nucli, augmentant la seva primera energia d'ionització lleugerament més enllà de la del cesi).[59]

La segona energia d'ionització dels metalls alcalins és molt més alta que la primera, ja que el segon electró més solt és part d'una capa d'electrons completament plena i, per tant, és difícil d'eliminar.[60]

Reactivitat

Les reactivitats dels metalls alcalins augmenten baixant el grup. Aquest és el resultat d'una combinació de dos factors: les primeres energies d'ionització i les energies d'atomització dels metalls alcalins. A causa de que la primera energia d'ionització dels metalls alcalins disminueix en el grup, és més fàcil que l'electró més extern s'elimini de l'àtom i participi en les reaccions químiques, augmentant així la reactivitat en el grup. L'energia d'atomització mesura la força de l'enllaç metàl·lic d'un element, que cau en el grup a mesura que els àtoms augmenten en radi i, per tant, l'enllaç metàl·lic ha d'augmentar en longitud, fent que els electrons deslocalitzats s'allunyin més de l'atracció dels nuclis dels nuclis més pesats dels metalls alcalins. Afegir les energies d'atomització i primera ionització dóna una quantitat estretament relacionada (però no igual a) l'energia d'activació de la reacció d'un metall alcalí amb una altra substància. Aquesta quantitat disminueix baixant pel grup, i també ho fa l'energia d'activació; per tant, les reaccions químiques poden ocórrer més ràpid i la reactivitat augmenta en el grup.[61]

Eletronegativitat

La variació de l'electronegativitat de Pauling (eix i) a mesura que un descendeix dels grups principals de la taula periòdica el segon a l'sisè període.

L'electronegativitat és una propietat química que descriu la tendència d'un àtom o un grup funcional d'atreure electrons (o densitat d'electrons) cap a si mateix.[62] Si l'enllaç entre el sodi i el clor en el clorur de sodi fos covalent, el parell d'electrons compartits se sentiria atret pel clor perquè la càrrega nuclear efectiva en els electrons externs és +7 en clor però només és +1 en el sodi. El parell d'electrons s'atreu tan a prop de l'àtom de clor que pràcticament es transfereixen a l'àtom de clor (un enllaç iònic). No obstant això, si l'àtom de sodi va ser reemplaçat per un àtom de liti, els electrons no seran atrets tan a prop de l'àtom de clor com abans perquè l'àtom de liti és més petit, fent que el parell d'electrons s'atregui més fortament a la càrrega nuclear efectiva més propera del liti. Per tant, els àtoms de metall alcalí més grans (més avall en el grup) seran menys electronegatius ja que el parell d'enllaç és menys atret cap a ells. S'espera que el franci sigui una excepció.[63]

A causa de la major electronegativitat del liti, alguns dels seus compostos tenen un caràcter més covalent. Per exemple, el iodur de liti (Li I) es dissoldrà en solvents orgànics, una propietat de la majoria dels compostos covalents.[64] El fluorur de liti (Li F) és l'únic halur alcalí que no és soluble en aigua,[65] i l'hidròxid de liti (Li OH) és l'únic hidròxid de metall alcalí que no és delicuescent.[65]

Punt de fusió i ebullició

El punt de fusió d'una substància és el punt on canvia d'estat sòlid a líquid, mentre que el punt d'ebullició d'una substància (en estat líquid) és el punt on la pressió de vapor del líquid és igual a la pressió ambiental que l'envolta[66] [67] i tot el líquid canvia d'estat a gas. Quan un metall s'escalfa fins al seu punt de fusió, els enllaços metàl·lics que mantenen els àtoms en el seu lloc es debiliten perquè els àtoms es puguin moure, i els enllaços metàl·lics finalment es trenquen per complet en el punt d'ebullició del metall.[68] [69] Per tant, la caiguda dels punts de fusió i ebullició dels metalls alcalins indica que la resistència dels enllaços metàl·lics dels metalls alcalins disminueix en el grup.[68] Això es deu al fet que els àtoms de metall es mantenen units per l'atracció electromagnètica dels ions positius als electrons deslocalizats.[68] [69] A mesura que els àtoms augmenten de mida baixant pel grup (pel fet que augmenta el seu radi atòmic), els nuclis dels ions s'allunyen més dels electrons deslocalitzats i, per tant, l'enllaç metàl·lic es debilita perquè el metall es fongui i bulli més fàcilment, baixant així els punts de fusió i ebullició.[68] (l'augment de la càrrega nuclear no és un factor rellevant a causa de l'efecte de blindatge).[68]

Densitat

Tots els metalls alcalins tenen la mateixa estructura cristal·lina (cúbica centrada en el cos) i, per tant, els únics factors rellevants són el nombre d'àtoms que poden cabre en un determinat volum i la massa d'un dels àtoms, ja que la densitat es defineix com massa per unitat de volum. El primer factor depèn del volum de l'àtom i, per tant, del radi atòmic, que augmenta al descendir el grup; així, el volum d'un àtom de metall alcalí augmenta al descendir el grup. La massa d'un àtom de metall alcalí també augmenta al descendir el grup. Per tant, la tendència de les densitats dels metalls alcalins depèn dels seus pesos atòmics i radis atòmics; si es coneixen les xifres d'aquests dos factors, es poden calcular les relacions entre les densitats dels metalls alcalins. La tendència resultant és que les densitats dels metalls alcalins augmenten en la taula, amb l'excepció del potassi. Degut a que tenen el pes atòmic més baix i el radi atòmic més gran de tots els elements en els seus períodes, els metalls alcalins són els metalls menys densos a la taula periòdica.[70] El liti, el sodi i el potassi són els únics tres metalls en la taula periòdica que són menys densos que l'aigua:[71] de fet, el liti és el sòlid menys dens conegut a temperatura ambient.

Referències

  1. ↑ Harper, Douglas. «salary». Online Etymology Dictionary.
  2. ↑ Chymische Schriften (en alemán), 1761. 
  3. ↑ «Sur la Base de Sel Marine» (en francès). Mémoires de l'Académie Royale des Sciences, pàg. 65–68.
  4. ↑ «The discovery of the elements. IX. Three alkali metals: Potassium, sodium, and lithium». Journal of Chemical Education, 9, 1932. Bibcode: 1932JChEd...9.1035W. DOI: 10.1021/ed009p1035.
  5. ↑ «The Discovery of Potassium and Sodium, and the Problem of the Chemical Elements». Isis, 54, 1963, pàg. 247–258. DOI: 10.1086/349704. PMID: 14147904.
  6. ↑ Encyclopedia of the elements. Wiley-VCH Weinheim, 2004. ISBN 978-3-527-30666-4. 
  7. ↑ «The discovery of the elements. IX. Three alkali metals: Potassium, sodium, and lithium». Journal of Chemical Education, 9, 1932, pàg. 1035. Bibcode: 1932JChEd...9.1035W. DOI: 10.1021/ed009p1035.
  8. ↑ «The Discovery of Potassium and Sodium, and the Problem of the Chemical Elements». Isis, 54, 1963. DOI: 10.1086/349704. PMID: 14147904.
  9. ↑ «On some new phenomena of chemical changes produced by electricity, in particular the decomposition of the fixed alkalies, and the exhibition of the new substances that constitute their bases; and on the general nature of alkaline bodies». Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 98, 1808, pàg. 1–44. DOI: 10.1098/rstl.1808.0001.
  10. ↑ «History of the discovery of potassium and sodium (on the 200th anniversary of the discovery of potassium and sodium)». Journal of Analytical Chemistry, 62, 2007, pàg. 1100–1102. DOI: 10.1134/S1061934807110160.
  11. ↑ Ralph. «Petalite: Petalite mineral information and data».
  12. ↑ 12,0 12,1 Winter. «WebElements Periodic Table of the Element | Lithium | historical information».
  13. ↑ Discovery of the Elements. Kessinger Publishing, 2003. ISBN 978-0-7661-3872-8. 
  14. ↑ «Johan Arfwedson».
  15. ↑ 15,0 15,1 van der Krogt. «Lithium».
  16. ↑ Clark. «Compounds of the Group 1 Elements», 2005.
  17. ↑ The History and Use of Our Earth's Chemical Elements: A Reference Guide. Greenwood Press, 2006. ISBN 978-0-313-33438-2. 
  18. ↑ Leach «The Internet Database of Periodic Tables».
  19. ↑ Kaner. «C&EN: It's Elemental: The Periodic Table – Cesium», 2003.
  20. ↑ «Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen». Annalen der Physik und Chemie, 1861. Bibcode: 1861AnP...189..337K. DOI: 10.1002/andp.18611890702.
  21. ↑ «The discovery of the elements. XIII. Some spectroscopic discoveries». Journal of Chemical Education, 1932. Bibcode: 1932JChEd...9.1413W. DOI: 10.1021/ed009p1413.
  22. ↑ «caesium». A: Oxford English Dictionary. 3a. Oxford University Press, Setembre de 2005. 
  23. ↑ «On Relations Among the Equivalents». Chemical News.
  24. ↑ «On the Law of Octaves». Chemical News.
  25. ↑ Leach «The Internet Database of Periodic Tables».
  26. ↑ «Über die Beziehungen der Eigenschaften zu den Atomgewichten der Elemente» (en alemán). Zeitschrift für Chemie, 1869.
  27. ↑ «The Place of Zinc, Cadmium, and Mercury in the Periodic Table». Journal of Chemical Education. American Chemical Society, 2003. Bibcode: 2003JChEd..80..952J. DOI: 10.1021/ed080p952.
  28. ↑ Royal Society of Chemistry. «Visual Elements: Group 1 – The Alkali Metals».
  29. ↑ Marco, Fontani. "International Conference on the History of Chemistry". (en portugués) 
  30. ↑ Van der Krogt. «Francium».
  31. ↑ «Education: Alabamine & Virginium». , 15-02-1932 [Consulta: 1r abril 2007].
  32. ↑ «An Investigation of the Magneto-Optic Method of Chemical Analysis». Physical Review. American Physical Society, 1934. Bibcode: 1935PhRv...47..310M. DOI: 10.1103/PhysRev.47.310.
  33. ↑ McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology. McGraw-Hill Professional, 2002. ISBN 978-0-07-913665-7. 
  34. ↑ Morss. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. Springer, 2006. ISBN 978-1-4020-3555-5. 
  35. ↑ van der Krogt. «Ununennium».
  36. ↑ «Search for superheavy elements using 48Ca + 254Esg reaction». Physical Review C, 1985. Bibcode: 1985PhRvC..32.1760L. DOI: 10.1103/PhysRevC.32.1760. PMID: 9953034.
  37. ↑ «Heavy isotope production by multinucleon transfer reactions with 254Es». Journal of the Less Common Metals, 1986. DOI: 10.1016/0022-5088(86)90435-2.
  38. ↑ «Hunt for element 119 set to begin». , 12-09-2017 [Consulta: 9 enero 2018].
  39. ↑ «transuranium element (chemical element)». A: . 
  40. ↑ Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford University Press, 2011. ISBN 978-0-19-960563-7. 
  41. ↑ Morss. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. Springer, 2006. ISBN 978-1-4020-3555-5. 
  42. ↑ «Die Molekularstruktur der radioaktiven Atome». Zeitschrift für Anorganische Chemie, 1914. DOI: 10.1002/zaac.19140870118.
  43. ↑ «The Evolution of the Elements and the Stability of Complex Atoms. I. A New Periodic System Which Shows a Relation Between the Abundance of the Elements and the Structure of the Nuclei of Atoms». Journal of the American Chemical Society, 1917. DOI: 10.1021/ja02250a002.
  44. ↑ Cosmos an illustrated history of astronomy and cosmology. Univ. of Chicago Press, 2008. ISBN 978-0-226-59441-5. 
  45. ↑ «Solar System Abundances and Condensation Temperatures of the Elements». The Astrophysical Journal, 2003. Bibcode: 2003ApJ...591.1220L. DOI: 10.1086/375492.
  46. ↑ «Chemical composition of Earth, Venus, and Mercury». Proceedings of the National Academy of Sciences, 77, pàg. 6973–6977. Bibcode: 1980PNAS...77.6973M. DOI: 10.1073/pnas.77.12.6973. PMC: 350422. PMID: 16592930.
  47. ↑ Geochemistry: an introduction. Cambridge University Press, 2003. ISBN 978-0-521-89148-6. 
  48. ↑ «Abundance in Earth's Crust». [Consulta: 14 abril 2007].
  49. ↑ «List of Periodic Table Elements Sorted by Abundance in Earth's crust».
  50. ↑ «Some Facts about Lithium». [Consulta: 9 juliol 2021].
  51. ↑ «Extraction of metals from sea water». A: Inorganic Chemistry. 124/1984, 1984, p. 91–133. DOI 10.1007/3-540-13534-0_3. ISBN 978-3-540-13534-0. 
  52. ↑ 53,0 53,1 Royal Society of Chemistry. «Visual Elements: Group 1 – The Alkali Metals».
  53. ↑ 54,0 54,1 54,2 54,3 Clark. «Atomic and Physical Properties of the Group 1 Elements», 2005. [Consulta: 30 gener 2012].
  54. ↑ 55,0 55,1 Clark. «Atomic and Physical Properties of the Group 1 Elements», 2005.
  55. ↑ Chemistry: The Central Science. Pearson Education, 2003. ISBN 978-0-13-061142-0. 
  56. ↑ Royal Society of Chemistry. «Visual Elements: Group 1 – The Alkali Metals».
  57. ↑ Clark. «Atomic and Physical Properties of the Group 1 Elements», 2005.
  58. ↑ Morss. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. Springer, 2006. ISBN 978-1-4020-3555-5. 
  59. ↑ Royal Society of Chemistry. «Visual Elements: Group 1 – The Alkali Metals».
  60. ↑ Clark. «Reaction of the Group 1 Elements with Water», 2005.
  61. ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2a ed. ("The Gold Book") (1997). Versió corregida en línia:  (2006–) "{{{title}}}" (en anglès).
  62. ↑ Clark. «Atomic and Physical Properties of the Group 1 Elements», 2005.
  63. ↑ Clark. «Atomic and Physical Properties of the Group 1 Elements», 2005.
  64. ↑ 65,0 65,1 Error en arxiuurl o arxiudata.Royal Society of Chemistry. «Visual Elements: Group 1 – The Alkali Metals». Arxivat de l'original el 5 d'agost de 2012.
  65. ↑ 3,000 Solved Problems in Chemistry. 1st. McGraw-Hill, 1988. ISBN 978-0-07-023684-4.  Secció 17.43, pàgina 321
  66. ↑ Theodore, Louis. Pollution Prevention: The Waste Management Approach to the 21st Century. CRC Press, 1999, p. 15 Secció 27. ISBN 978-1-56670-495-3. 
  67. ↑ 68,0 68,1 68,2 68,3 68,4 Clark. «Atomic and Physical Properties of the Group 1 Elements», 2005.
  68. ↑ 69,0 69,1 Clark. «Metallic Bonding», 2000.
  69. ↑ Clark. «Atomic and Physical Properties of the Group 1 Elements», 2005.
  70. ↑ Royal Society of Chemistry. «Visual Elements: Group 1 – The Alkali Metals». Arxivat de l'original el 5 d'agost de 2012.

Notes

  1. ↑ En la versió de 1869 de la taula periòdica de Mendeleev, el coure i la plata es van col·locar en el seu propi grup, alineats amb l'hidrogen i el mercuri, mentre que l'or es va col·locar temptativament sota l'urani i el gal·li (no descobert) al grup del bor.

Enllaços externs

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Metall alcalí

Elements químics

Taula periòdica | Nom | Símbol atòmic | Nombre atòmic
Grups:   1 -  2 -  3 -  4 -  5 -  6 -  7 -  8 -  9 - 10 - 11 - 12 - 13 - 14 - 15 - 16 - 17 - 18
Períodes:  1  -  2  -  3  -  4  -  5  -  6  -  7
Sèries:    Actinoides  - Lantanoides  -  Metalls de transició  -  Metalls del bloc p  -  Semimetalls  -  No-metalls  -  Terres rares  -  Transurànids
Blocs:  bloc s  -  bloc p  -  bloc d  -  bloc f  -  bloc g


Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Metall_alcalí&oldid=27748067»