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Por semejanza con los gases nobles, son metales muy poco reactivos. Vas a comparar la reactividad Au, Cu, Fe, Mg y Zn cuando se les añade HCl. Dispondrás de clavos de Fe, trozos de cinc, láminas de Cu y cinta de Mg. Además, puedes utilizar algún anillo de Au que lleves.
Para ello, coloca los cinco metales en otros tantos vasos de precipitados y les añades HCl de una concentración media. Observa en qué casos se produce reacción y clasifica los metales en reactivos y nobles.
Anota en tu cuaderno lo que observes y las conclusiones a que llegues.
En el vídeo siguiente puedes observar la diferente reactividad de los elementos alcalinos cuando reaccionan con agua. La conclusión es clara: el orden de reactividad es
Li < Na < K < Rb < Cs
¡La explosión en este último caso resulta espectacular!
¿Cómo puedes justificarlo? Debes tener en cuenta que en todos los casos la reacción es (donde M es un elemento alcalino):
2 M(s) + 2 H2O(l) → 2 M+(aq) +2 OH-(aq) +H2(g)
Es decir, M se transforma en M+, para lo que debe perder un electrón.
M(s) → M+(aq) + e-
En resumen, los elementos alcalinos reaccionan con agua formando un ión positivo y perdiendo un electrón. Fíjate ahora en las estructuras electrónicas de esos elementos:
Na: 2, 8, 1
K: 2, 8, 8, 1
Rb: 2, 8, 8, 18, 1
Cs: 2, 8, 8, 18, 18, 1
¡Todos los elementos alcalinos reaccionan perdiendo un electrón, el único que tienen en la capa más externa!
Las estructuras de los iones resultantes son:
Na+: 2, 8 (Ne)
K+: 2, 8, 8 (Ar)
Rb+: 2, 8, 8, 18 (Kr)
Cs+: 2, 8, 8, 18, 18 (Xe)
Entre paréntesis se indica el elemento químico que tiene esa misma estructura electrónica, el gas noble anterior a cada elemento ionizado.
En conclusión, los elementos han reaccionado ionizándose para alcanzar la estructura del gas noble anterior en la tabla periódica.
Al hacer un estudio similar con los halógenos se observa que reaccionan ganando el electrón que necesitan para alcanzar la estructura electrónica del gas noble siguiente en la tabla. Por ejemplo, Cl + e- → Cl-.
Si los elementos reaccionan para alcanzar la estructura electrónica de los gases nobles ¿cómo reaccionan estos? Los gases nobles no reaccionan mas que en condiciones extremas de presión y temperatura, por lo que en las condiciones habituales son muy estables, tanto que los demás elementos tienden a alcanzar su estructura. El término noble en química indica poco reactivo.
Ar: 2, 8, 8
Kr: 2, 8, 8, 18
Xe: 2, 8, 8, 18, 18
La regla del octeto
Los elementos químicos tienden a reaccionar para alcanzar la estructura electrónica de gas noble, con la última capa electrónica completa. Como las capas segunda y tercera tienen ocho electrones, se suele llamar regla del octeto.
La oxidación de los metales
El hierro se oxida con facilidad, pero si se mezcla homogéneamente con otros elementos (Cr,Mn, C) se obtiene una aleación llamada acero inoxidable, que tiene mayor resistencia mecánica y química que el propio hierro y que tiene multitud de aplicaciones.
Sin embargo, a veces la oxidación es beneficiosa, como sucede en el caso del aluminio, que por la acción del aire se recubre de una capa de óxido de aluminio muy fina que lo protege.