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Metales de los grupos principales. - Coggle Diagram
Metales de los grupos principales.
METALES ALCALINOS
Los metales alcalinos nunca se encuentran en forma elemental en la naturaleza debido a su gran reactividad química.
Se encuentran combinados con iones halogenuros, sulfatos, carbonatos y silicatos.
Los tres miembros del grupo l, litio, sodio y potasio. La química del rubidio y cesio es menos importante; todos los isótopos del francio, el último miembro del grupo, son radiactivos.
Litio
Aproximadamente 0.006% en masa de la corteza terrestre es litio.
El elemento también se encuentra presente en el agua de mar en casi
0.1 ppm en masa.
El espodumeno (LiAlSi2O6) es el mineral más
importante que contiene litio.
El litio metálico se obtiene por electrólisis del LiCl fundido, al que se agregan algunas sales inertes para bajar su punto
de fusión a unos 5000C.
Como todos los metales alcalinos, el litio reacciona con el
agua fría para producir hidrógeno gaseoso:
2Li(s) + 2H_2O(l)-----}2LiOH(ac) + H2(g)
La química del Litio difiere de la del resto de elementos del mismo grupo. Los siguientes ejemplos muestran las diferencias entre el
litio y los demás metales alcalinos
Por combustión, el litio forma el óxido (que contiene el ion O2-):
4Li(s) + O_2(g)2Li---------}2O(s)
Mientras que el sodio forma el peróxido (que contiene el ion O_2^-2) y el potasio forma tanto el peróxido como el superóxido(que contiene el ion de CO_2-).
El nitruro de litio se forma por combinación directa del metal con nitrógeno molecular. molecular. Los nitruros de los otros metales alcalinos se forman de modo menos directo.
El carbonato y el fosfato de litio son mucho menos solubles que los carbonatos y fosfatos de los otros metales alcalinos.
El Li2O es básico y reacciona con agua para formar el correspondiente
hidróxido:
Li2O(s) + H2O(l)-------}2LiOH (ac)
Esta reacción es la hidrólisis del ion óxido, que es una base fuerte de Brönsted:
O2- (ac) + H2O(l) ---------}2OH-(ac)
El hidróxido de litio reacciona con dióxido de carbono formando el carbonato. 2LiOH(ac) + CO2(g)---------}Li2CO3(ac) + H2O(l)
USOS
Es un útil purificador de aire en los vehículos espaciales y submarinos
Útil para el secado de disolventes orgánicos.
Algunas sales de litio, en particular el carbonato, son muy valiosas como fármacos en el tratamiento de pacientes maniaco-depresivos.
El cloruro y el bromuro de litio son sumamente higroscópicos
SODIO Y POTASIO
Se presentan en forma de silicatos como la albita (NaAlSi3O8) y la ortoclasa (KAlSi3O8). Otros minerales que contienen sodio y potasio son la halita (NaCl), que se muestra en la figura 20.14, el "nitro de Chile" (NaNO3) y silvita (KCl). El cloruro de sodio también se obtiene de la sal de roca
La forma más conveniente de obtener el sodio metálico es por electrólisis del cloruro de sodio fundido en la celda Down
Potasio se obtiene por destilación de KCl fundido en presencia de vapor de sodio a 892°C
El sodio y el potasio son elementos esenciales para la materia viviente. Los iones sodio y potasio están presentes en los fluidos intra y extracelulares, y son esenciales para el balance osmótico y las funciones enzimáticas.
El carbonato de sodio es un importante compuesto que se usa en multitud de procesos industriales, incluyendo el tratamiento de aguas, la fabricación de jabones, detergentes, medicinas, en la industria del vidrio y aditivos alimentarios.
Hidróxido de sodio e hidróxido de potasio. Las propiedades de los dos hidróxidos son muy similares. Ambos se preparan por electrólisis de las disoluciones acuosas de los cloruros respectivos NaCl y KCl
alcalinotérreos
Los metales alcalinotérreos son un poco menos electropositivos y menos reactivos que los metales alcalinos. El estado de oxidación de los metales alcalinotérreos en las formas combinadas es casi siempre 2 +.
BERILIO
El berilio puro se obtiene transformando la mena en el óxido (BeO). Entonces el óxido se convierte en el cloruro o fluoruro. El fluoruro de berilio se calienta a 1000°C en presencia de magnesio para producir berilio metálico.
El berilio es muy tóxico. Su toxicidad proviene de la capacidad del ion Be2+ para competir con el Mg2+ en muchos sitios enzimáticos.
MAGNESIO
El agua de mar es una buena fuente de magnesio; hay casi 1.3g de magnesio en cada kilogramo de agua de mar.
El magnesio encuentra sus principales usos en las aleaciones, como metal estructural ligero, en la protección catódica, en síntesis orgánicas y en las baterías.
El magnesio es esencial para la vida animal y vegetal, y los iones Mg2+ no son tóxicos. Se calcula que un adulto consume 0.3 g de magnesio diario.
Los iones magnesio son esenciales para el funciona-miento correcto de
numerosas enzimas.
El magnesio está presente en el pigmento verde de las plantas, la clorofila, que participa de manera relevante en la fotosíntesis.
CALCIO
¿Dónde se encuentran?
En el yeso como
CaSO4 2H20;
En la fluorita como CaF2
En la dolomita como CaCO3 MgCO3
En la piedra caliza, la
calcita, el gis y el mármol como CaCO3
La mejor forma de preparar calcio metálico es
por electrólisis de su cloruro (CaCl2) fundido.
Reacciona con agua fría para el correspondiente hidróxido; sin embargo, la velocidad de reacción es mucho menor que los implicados en el caso de los metales alcalinos: Ca(s) + 2H2O(l) ----}Ca(OH)2(ac) + H2(g)
•Cal viva, u óxido de calcio (CaO).
•Cal apagada, o hidróxido de calcio [Ca(OH)2].
La cal viva se usa en metalurgia, en la eliminación del SO2 cuando se queman combustibles fósiles. La cal apagada se usa en el tratamiento del agua
El calcio juega un importante papel en la acción del corazón, la coagulación de la sangre, la contracción muscular y la transmisión nerviosa.
ESTRONCIO
El estroncio se encuentra como carbonato SrCO3 (estroncionita) y como sulfato SrSO4 (celestita). El estroncio no tiene usos en gran escala; se extrae por electrólisis de su cloruro fundido (SrCl2).
aluminio
El aluminio no se encuentra en forma elemental en la naturaleza
su mineral principal es la bauxita
(Al2O3.2H2O). La ortoclasa (KAlSi3O2), el berilio (Be3Al2Si6O18), la criolita (Na3AlF6) y el corindón (Al2O3).
El óxido de aluminio tiene una entalpía de formación exotérmica muy
grande (∆Ht = -670 kJ/mol). Se usa para la obtención de metales
BARIO
se encuentra en forma de carbonato
BaCO3 (witherita) y como sulfato BaSO4 (barita ).
El bario metálico se puede preparar por electrólisis de su cloruro fundido (BaCl2) o por reducción de su óxido con aluminio:
3BaO(s) + 2Al(s)----} 3Ba(s) + Al2O3(s)
ZINC
El zinc se presenta sobre todo como esfalerita, ZnS,
(blenda de zinc).
El zinc metálico se obtiene por tostación del sulfuro
en aire para convertirlo en óxido y después recubrirlo
con carbón finamente dividido
MERCURIO