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ELEMENTOS REPRESENTATIVOS Para comprender la composición química de los minerales, los diferentes tipos de suelo y las diversas transformaciones sufridas por la corteza terrestre a lo largo de su existencia, debemos conocer primero el comportamiento químico y físico de los elementos químicos que constituyen nuestro planeta. ELEMENTOS REPRESENTATIVOS Los Elementos Representativos comprenden los bloques “s” y “p” de la Tabla Periódica ELEMENTOS REPRESENTATIVOS Se les da esa denominación porque sus características químicas y físicas en cierta forma engloban las correspondientes a los demás elementos de la misma. ELEMENTOS REPRESENTATIVOS Estudiaremos sistemáticamente cada grupo en forma general y los elementos uno a uno, haciendo énfasis en las propiedades, obtención, aplicaciones y minerales. GRUPO 1 Ó I-A: LOS METALES ALCALINOS. Miembros: Litio, Sodio, Potasio, Rubidio, Cesio y Francio Símbolos: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. GRUPO 1 Ó I-A: LOS METALES ALCALINOS. Todos los elementos del grupo son metálicos, de color blanco plateado y gran brillo. Son conductores eléctricos y térmicos pero tan extremadamente reactivos que es difícil sacar provecho de estas propiedades, excepto en casos particulares. GRUPO 1 Ó I-A: LOS METALES ALCALINOS. A diferencia de la mayoría de los metales, sus temperaturas de fusión y ebullición son bajas, disminuyendo ambas a medida que descendemos en el Grupo, de manera que es posible cortar al Litio o al Sodio con un cuchillo, mientras que el Cesio es líquido a la temperatura ambiental de los sitios geográficos cálidos. GRUPO 1 Ó I-A: LOS METALES ALCALINOS. El hecho de ser blandos y las bajas temperaturas de fusión y ebullición se asocian a la debilidad de los enlaces metálicos que unen a los átomos de los elementos alcalinos, que se explica por la configuración electrónica ns1 de última capa, que genera bandas de valencia con muy pocos electrones. GRUPO 1 Ó I-A: LOS METALES ALCALINOS. Son muy reactivos, ya que son propensos a ceder ese último electrón de una manera fácil y rápida, formando entonces compuestos con un único estado de oxidación 1+ a través de procesos de reducción en medio acuoso: M(s) M+(ac) + e- GRUPO 1 Ó I-A: LOS METALES ALCALINOS. Tan alta reactividad hace necesario aislarlos cuando se encuentran en forma elemental, de aquellos compuestos o elementos que fácilmente aceptan electrones, de modo que suelen almacenarse bajo líquidos orgánicos no polares, como aceites o parafina. GRUPO 1 Ó I-A: LOS METALES ALCALINOS. Reaccionan directamente con la mayoría de los no metales. Típica es la combinación de sodio, metal reactivo y peligroso con cloro, gas altamente venenoso, para producir ese compuesto indispensable para la vida, el cloruro de sodio, NaCl. GRUPO 1 Ó I-A: LOS METALES ALCALINOS. La reacción de los elementos alcalinos con agua es violenta y exotérmica, produciendo los hidróxidos correspondientes. En el caso del potasio, por ejemplo, la reacción es: 2K(s) + 2H2O(l) 2KOH(ac) + H2(g) GRUPO 1 Ó I-A: LOS METALES ALCALINOS. A medida que aumenta el tamaño del metal, la reacción con agua se hace más violenta llegando incluso, en los casos del rubidio y el cesio a ser ¡explosiva! GRUPO 1 Ó I-A: LOS METALES ALCALINOS. Casi todos los compuestos de metales alcalinos son sólidos iónicos, generalmente incoloros, excepto cuando el anión es por naturaleza colorido, como el anión dicromato, Cr2O7=, o el anión permanganato, MnO4-. Los compuestos de metales alcalinos son por lo general solubles en agua en diferente grado. LOS ELEMENTOS LITIO: Metal de color blanco plateado brillante, cuya superficie se torna negruzca al ser expuesta al aire húmedo. Es el menos denso de los elementos sólidos a temperaturas y presiones ambientales. Reacciona rápidamente con el oxígeno del aire para producir el óxido correspondiente. LOS ELEMENTOS Es uno de los pocos elementos que reacciona directamente con nitrógeno molecular, N2, para producir el nitruro de litio, Li3N. LOS ELEMENTOS Es el más reductor de los elementos. Su oxidación en agua tiene el potencial estándar más positivo de todos los elementos: Li(s) Li+(ac) + e- Eo = 3,05 V A pesar de su alto potencial de oxidación, su reacción con agua no es violenta debido a que probablemente la energía de activación es alta. LOS ELEMENTOS fue descubierto supuestamente por el químico sueco Johann A. Arfvedson en 1817 y aislado por el químico alemán Robert Bunsen en 1855. Se le obtiene por la electrólisis de una mezcla de cloruro de litio y potasio fundidos. LOS ELEMENTOS En forma metálica se utiliza como desoxidante. Debido a su baja densidad se utiliza en aleaciones para usos aeroespaciales. Es empleado comúnmente para la construcción de baterías por su elevado potencial de reducción. LOS ELEMENTOS Uno de sus compuestos organometálicos, el estearato de litio, C17H35COOLi, se emplea en la producción de grasas para automóviles. El hidróxido es utilizado para eliminar el dióxido de carbono en los sistemas de ventilación de naves espaciales y submarinos. LOS ELEMENTOS El hidruro, utilizado para inflar salvavidas; su equivalente de hidrógeno pesado (deuterio), se utiliza para fabricar la bomba de hidrógeno. El carbonato de litio, un mineral común, se usa en el tratamiento de las psicosis maníaco-depresivas. LOS ELEMENTOS Minerales: Ambligonita (Li,Na)Al(PO4)(F,OH), Espodumena, LiAlSi2O6 LOS ELEMENTOS SODIO: Es blanco, plateado y blando, más que el litio. Posee una alta reactividad. No se le encuentra libre en la Naturaleza. Es esencial para la vida junto a otros miembros del grupo, por lo que se halla en forma iónica en todos los tejidos animales y vegetales. LOS ELEMENTOS Se le produce industrialmente por el proceso de Downs, en el cual se electroliza el cloruro de sodio fundido, en una celda cilíndrica con un ánodo central de grafito y un cátodo de acero circundante LOS ELEMENTOS LOS ELEMENTOS El sodio metálico se emplea en la preparación de muchos compuestos de sodio, aunque principalmente se le utiliza para extraer otros metales menos comunes, por medio de la reducción de sus compuestos con sodio elemental. LOS ELEMENTOS Los compuestos de sodio son muy utilizados en diversidad de aplicaciones. El hidróxido de sodio, NaOH, es punto de partida en la fabricación de jabón, rayón y papel, se le usa también en las refinerías de petróleo y en la industria textil y del caucho o hule. LOS ELEMENTOS El cloruro de sodio, NaCl, conocido como sal común, es empleado para resaltar el sabor de los alimentos, así como en medicina para preparar soluciones salinas y en la síntesis electrolítica de hidróxido de sodio y cloruro de hidrógeno. LOS ELEMENTOS El carbonato y el bicarbonato, se usan como bases débiles y en la obtención de silicatos sintéticos. Minerales. Halita. LOS ELEMENTOS POTASIO: Indispensable para el equilibrio celular, fue descubierto y nombrado en 1807 por el químico británico sir Humphry Davy. Es blanco plateado y puede cortarse con un cuchillo. Tiene una dureza de 0,5. Se conocen tres formas isotópicas naturales, de números másicos 39, 40 y 41. El potasio 40 es radiactivo LOS ELEMENTOS Se prepara por la reacción química de sodio metálico con cloruro de potasio fundido: Na(l) + KCl(l) K(g) + NaCl(l) La obtención del elemento por medio del proceso electrolítico ha entrado en desuso debido a la peligrosidad, producto de la alta reactividad del metal. LOS ELEMENTOS El elemento metálico se usa en la construcción de células fotoeléctricas, ya que su baja energía umbral permite la observación de efecto fotoeléctrico con radiación visible de poca energía. LOS ELEMENTOS KBr, un sólido blanco, es usado a en fotografía, grabado y litografía, y en medicina como sedante. El cromato de potasio, K2CrO4, un sólido cristalino amarillo, y el dicromato de potasio, K2Cr2O7, un sólido cristalino rojo, se utilizan en la industria química como oxidantes, en la fabricación de cerillas o fósforos y fuegos artificiales, en el tinte textil, cosmético y en curtido de cuero. LOS ELEMENTOS El yoduro de potasio, KI, es usado en fotografía para preparar emulsiones y en medicina para el tratamiento del reuma y de la actividad excesiva del tiroides. El nitrato de potasio, KNO3, se usa en cerillas o fósforos, explosivos y fuegos artificiales, y para mantener el color sonrosado en las carnes conservadas como los embutidos. El nitrato de potasio se encuentra en la naturaleza y es conocido como nitrato de Chile. LOS ELEMENTOS El permanganato de potasio, KMnO4, es un sólido púrpura cristalino, que se usa como desinfectante y germicida y como agente oxidante en muchas reacciones químicas importantes. El carbonato de potasio, K2CO3, se obtiene de las cenizas vegetales y se usa en la fabricación de jabones blandos y vidrio. LOS ELEMENTOS Ortoclasa Incoloro en estado puro, Presentando tonalidades grises, rosas amarillas o verdes. Raya blanca, brillo vítreo, dureza de 6 a 5,5. Presenta cierta birrefringencia. Contiene 16.93% de K2O, 18.35% de Al2O3 y 64.73% De SiO2. Polimorfo ordenado de baja temperatura del feldespato potásico. La variedad fuertemente brillante, casi transparente y de gran pureza es la llamada Adularia o Piedra Luna. LOS ELEMENTOS Metal blanco-plateado y muy blando. Fue descubierto espectroscópicamente en 1860 por el químico alemán Robert Wilhelm Bunsen y el físico alemán Gustav Robert Kirchhoff, quienes nombraron al elemento por las líneas rojas características en su espectro. El rubidio metálico es el tercero en actividad de los metales alcalinos. Se oxida inmediatamente cuando se le expone al aire con formación de llama, para formar óxido de rubidio. LOS ELEMENTOS Se le halla en pequeñas cantidades en aguas minerales y en varios minerales asociados generalmente con otros metales alcalinos. También se encuentra en pequeñas cantidades en el té, el café, el tabaco y en otras plantas. LOS ELEMENTOS Los organismos vivos pueden requerir cantidades diminutas del elemento, por lo que podría considerar un oligoelemento. Se utiliza en catalizadores y en células fotoeléctricas. La desintegración radiactiva del isótopo rubidio 87 puede utilizarse para determinar la edad geológica. LOS ELEMENTOS El cesio fue descubierto junto al rubidio en 1860 por Bunsen y Kirchhoff por métodos espectroscópicos. En la Naturaleza la fuente que produce la mayor cantidad de cesio es un mineral poco frecuente llamado pólux (o polucita, (Cs,Na)(Si2Al)O6·nH2O). También se le encuentra en la lepidolita, en la carnalita y en ciertos feldespatos