Importancia biológica de los metales alcalinos y alcalinotérreos

Los elementos se organizan en una tabla periódica en filas y columnas de acuerdo con las similitudes en sus propiedades químicas y físicas. Los elementos de la primera columna se conocen como elementos del Grupo 1 que tienen los siguientes elementos: litio, sodio, potasio, rubidio, cesio y francio. Todos estos elementos tienen propiedades similares, excepto el litio, por lo que todos los elementos de este grupo, incluido el litio (aunque tiene propiedades diferentes), se conocen como metales alcalinos . 

Los elementos de la segunda columna se conocen como elementos del Grupo 2 que tienen los siguientes elementos: berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio. Todos estos elementos tienen propiedades similares, excepto el berilio, por lo que todos los elementos de este grupo, excepto el berilio, se conocen como metales alcalinotérreos .

Características comunes de los metales alcalinos  

• Radios atómicos : en la tabla periódica, los radios atómicos de los elementos disminuyen a medida que avanzamos de izquierda a derecha en una fila, mientras que en una columna los radios atómicos aumentan a medida que avanzamos de arriba hacia abajo. Por lo tanto, los radios atómicos de los metales alcalinos aumentan en la columna de litio a francio.
• Energía de ionización: La energía de ionización o entalpía de ionización es la cantidad mínima de energía necesaria para eliminar electrones de las capas de energía de un átomo. Los metales alcalinos tienen energías de ionización bajas porque los átomos de los metales alcalinos tienen un gran tamaño, por lo que la carga nuclear de un átomo puede ser superada, por lo que es difícil sacar un electrón de una capa de energía. La tendencia de las energías de ionización es opuesta a los radios atómicos, por lo que las energías de ionización disminuyen a medida que avanzamos en el grupo.
• Electronegatividad: Cada vez que un átomo de un elemento forma un enlace con un átomo de algún otro elemento compartiendo pares de electrones, cada átomo intenta atraer el par de electrones compartido hacia sí mismo, esto tiende a atraer el par de electrones compartidos que se conoce como electronegatividad. La electronegatividad de los metales alcalinos disminuye hacia abajo en el grupo.
• Energía de hidratación: La energía de hidratación es la cantidad de energía liberada en la hidratación de un mol de iones. La energía de hidratación de los metales alcalinos sigue la tendencia opuesta, ya que el tamaño atómico significa que la entalpía de hidratación de los iones disminuye en el grupo a medida que aumenta el tamaño atómico.

Li ⁺ > Na ⁺ > K ⁺ > Rb ⁺ > Cs ⁺

Propiedades físicas de los metales alcalinos:

1. La apariencia de los metales alcalinos es de color blanco plateado.
2. Estos son metales blandos.
3. Tienen un punto de ebullición más bajo que los metales alcalinotérreos.
4. Estos elementos se pueden ensayar mediante ensayo de llama ya que dan diferentes colores al ser expuestos a la llama.
5. Estos metales pueden conducir electricidad.
6. Los metales alcalinos tienen densidades bajas, son metales ligeros.

Usos de los metales alcalinos:

1. El litio se utiliza para fabricar diferentes tipos de aleaciones, una de las cuales se conoce como metal blanco.
2. El litio también se utiliza para almacenar energía en celdas electroquímicas.
3. En las células fotoeléctricas, el cesio se utiliza como electrodo.
4. El potasio se utiliza principalmente en fertilizantes, insecticidas y pesticidas.
5. El sodio, especialmente el sodio líquido, se puede utilizar en reactores nucleares como refrigerantes .

Importancia biológica de los metales alcalinos

Los metales alcalinos reaccionan fácilmente con el aire y el agua, por lo que para evitar cualquier reacción, estos metales deben almacenarse bajo algún tipo de aceite. Todos los metales alcalinos juegan un papel muy importante en la existencia y mantenimiento del ciclo de vida. Veamos la importancia biológica de todos los metales alcalinos uno por uno.

1. Importancia biológica del litio: el litio es importante para los humanos debido a su alta concentración, tiene un efecto tóxico, se produce naturalmente en el suelo y, por lo tanto, se incluye en la string alimentaria, hablando de importancia biológica, por lo que tiene un efecto antioxidante y muchos medicamentos que se utilizan para tratar la depresión y los trastornos de ansiedad utiliza compuestos de litio. El cloruro de litio se usa para tratar la hipertensión.
2. Importancia biológica del sodio: el sodio juega un papel muy importante en el equilibrio del agua en el cuerpo humano y los iones de sodio se utilizan para transmitir los impulsos nerviosos, estos iones de sodio también son responsables de la contracción y relajación muscular. Una cantidad suficiente de sodio en el cuerpo ayuda a prevenir que el cuerpo sufra diferentes fallas, como insuficiencia renal, insuficiencia cardíaca, etc.
3. Importancia biológica del potasio: el potasio es muy importante ya que mantiene la presión osmótica entre las células y el líquido intersticial, se usa para tratar muchas enfermedades como la hipopotasemia, la debilidad de los músculos, los trastornos cardíacos, etc. Los iones de potasio ayudan a que los nutrientes de los alimentos se muevan dentro de las células y mover los productos de desecho fuera de las células.
4. Importancia biológica del rubidio: el rubidio ayuda en la estimulación del metabolismo. Algunos isótopos de rubidio se utilizan en el tratamiento de enfermedades cardíacas graves. Los iones de rubidio también se encuentran en los músculos.
5. Importancia biológica del cesio: Las propiedades químicas del cesio son en su mayoría similares a las del potasio, por lo que en el cuerpo, el cesio puede reemplazar al potasio, que es muy dañino, por lo que los humanos evitan la mayoría de los iones de cesio.
6. Importancia biológica del francio: en realidad, el francio no tiene ningún papel biológico como tal.

Características comunes de los metales alcalinotérreos

• Radios atómicos : en la tabla periódica, los radios atómicos de los elementos disminuyen a medida que avanzamos de izquierda a derecha en una fila, mientras que en una columna los radios atómicos aumentan a medida que avanzamos de arriba hacia abajo. Por lo tanto, los radios atómicos de los metales alcalinotérreos aumentan en la columna también cuando se comparan con los metales alcalinos, el tamaño de los metales alcalinotérreos es más pequeño porque la carga nuclear de estos elementos es mayor que la de los metales alcalinos. 

 Be<Mg<Ca<Sr<Ba<Ra

• Energía de ionización: La energía de ionización o entalpía de ionización es la cantidad mínima de energía necesaria para eliminar electrones de las capas de energía de un átomo. Los metales alcalinotérreos tienen energías de ionización bajas porque los átomos de los metales alcalinotérreos tienen un gran tamaño por lo que es difícil sacar electrones de la capa de energía. La tendencia de las energías de ionización es opuesta a los radios atómicos, por lo que las energías de ionización disminuyen a medida que avanzamos en el grupo.

Be> Mg> Ca> Sr> Ba> Ra

• Electronegatividad: Cada vez que un átomo de un elemento forma un enlace con un átomo de algún otro elemento compartiendo pares de electrones, cada átomo intenta atraer el par de electrones compartido hacia sí mismo, esto tiende a atraer el par de electrones compartidos que se conoce como electronegatividad. La electronegatividad de los metales alcalinotérreos disminuye en el grupo.

Be> Mg> Ca> Sr> Ba> Ra

• Energía de hidratación: La energía de hidratación es la cantidad de energía liberada en la hidratación de un mol de iones. La energía de hidratación de los metales alcalinotérreos sigue la tendencia opuesta, ya que el tamaño atómico significa que la entalpía de hidratación de los iones disminuye en el grupo a medida que aumenta el tamaño atómico. 

Be> Mg> Ca> Sr> Ba> Ra

Propiedades físicas de los metales alcalinotérreos:

1. La apariencia de los metales alcalinotérreos es de color blanco plateado.
2. Estos son metales blandos.
3. Tienen un punto de ebullición más alto que los metales alcalinos.
4. Estos elementos se pueden ensayar mediante ensayo de llama ya que dan diferentes colores al ser expuestos a la llama.
5. Estos metales pueden conducir electricidad.
6. Los metales alcalinotérreos tienen una alta electropositividad por lo que su naturaleza es electropositiva.
7. Entre los metales alcalinotérreos, el magnesio no da ningún color al ser expuesto a la llama.
8. Los metales alcalinotérreos son buenos conductores del calor.
9. La densidad de los metales alcalinotérreos es mayor que la de los metales alcalinos.
10. Entre los metales alcalinotérreos, la densidad del calcio es la más baja.
11. Estos metales son solubles en agua. 

Usos de los metales alcalinotérreos:

1. El magnesio se utiliza en la fabricación de diferentes tipos de aleaciones.
2. El magnesio también se usa en medicamentos para tomar antiácidos.
3. El radio se utiliza para el tratamiento del cáncer.
4. El calcio se utiliza en la extracción de diferentes elementos.
5. El bario se utiliza para eliminar el aire de los tubos de vacío.
6. El calcio se usa para hacer carbonato de calcio que se usa para fabricar diferentes productos como tiza, mármol, piedra caliza, etc.
7. Los metales alcalinotérreos liberan gas hidrógeno cuando reaccionan con ácidos, este gas hidrógeno se puede utilizar para otros fines.  
8. Los metales alcalinotérreos se utilizan en la fabricación de células fotoeléctricas y electroquímicas.
9. Las aleaciones de magnesio se utilizan en la fabricación de aeronaves y aviones de combate.
10. El yeso de París también se forma a partir de calcio y se utiliza en la decoración, el diseño y la protección contra incendios.

Importancia biológica de los metales alcalinotérreos

Los metales alcalinotérreos son de gran importancia tanto para la vida animal como para la vida vegetal, estos elementos juegan más de un papel en los procesos químicos y biológicos. Veamos la importancia biológica de todos los metales alcalinotérreos uno por uno.

1. Importancia biológica del berilio: el berilio se usa en muestras de sangre para detectar el VIH y otras enfermedades. También se usa en experimentos de rayos X para hacer ventanas de radiación. La mamografía con berilio es una técnica utilizada para detectar tumores y cánceres de mama.
2. Importancia biológica del magnesio: el magnesio ayuda en la síntesis de proteínas y el crecimiento de las células. Desempeña un papel vital en el movimiento de los músculos y la presión arterial. El magnesio proporciona fuerza a los huesos y dientes, ayuda a curar el asma y otras enfermedades pulmonares. También evita que la sangre se coagule.
3. Importancia biológica del calcio: el calcio es necesario para el fortalecimiento de los huesos, también forma paredes celulares y ayuda en la coagulación de la sangre en caso de lesión. El calcio mantiene el cuerpo fuerte y saludable.
4. Importancia biológica del estroncio: el estroncio se usa principalmente en la restauración de huesos, ya que promueve la absorción de calcio y ayuda a reparar huesos agrietados o rotos mediante el uso de interacciones de calcio y estroncio. 
5. Importancia biológica del bario: El bario no es biológicamente importante para los humanos ya que tiene efectos tóxicos, una pequeña cantidad de solución de bario puede causar problemas respiratorios y aumenta la frecuencia cardíaca y la presión arterial. Existe la posibilidad de daño renal y cardíaco si se consume bario.
6. Importancia biológica del radio: el radio es radiactivo y, debido a su toxicidad, no hay mucho uso biológico del radio.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Cómo se pueden utilizar el cesio y el potasio con fines comerciales?

Responder: 

El cesio y el potasio tienen una habilidad especial para perder electrones al absorber energía de la luz solar cuando los rayos de luz caen sobre estos elementos y esto da como resultado un efecto fotoeléctrico debido a que el cesio y el potasio se usan comercialmente como electrodos en celdas fotoeléctricas.

Pregunta 2: Indique 3 usos médicos del magnesio.

Responder: 

• El magnesio se usa en medicamentos para tomar antiácidos. 
• El rust de magnesio se utiliza en el tratamiento del estreñimiento.
• El magnesio también se usa como anestesia cuando se inyectan sales de magnesio en el cuerpo humano.

Pregunta 3: ¿Por qué el Litio tiene propiedades diferentes al resto de los miembros de su grupo?

Responder: 

Existen principalmente dos razones para las diferentes propiedades del litio de los miembros de su grupo: 

1. Tamaño: el tamaño atómico del litio es realmente muy pequeño
2. Poder de polarización: el poder de polarización se puede definir como la relación entre la carga de un elemento y el radio de ese elemento. El litio tiene un alto poder de polarización ya que su tamaño es muy pequeño, por lo que la carga dividida por el radio da un gran número.

Pregunta 4: ¿Por qué el Berilio tiene propiedades diferentes al resto de los miembros de su grupo?

Responder: 

Existen principalmente dos razones para las diferentes propiedades del berilio de los miembros de su grupo:

1. Tamaño: El tamaño atómico del berilio es realmente muy pequeño en comparación con otros elementos del mismo grupo, por lo que no sigue las mismas tendencias que otros metales alcalinotérreos.
2. Número atómico: como el número atómico del berilio es 4, su número de coordinación no puede ser mayor que 4, mientras que otros miembros del mismo grupo también pueden tener un número de coordinación 6.

Pregunta 5: ¿Por qué el radio no tiene mucha importancia biológica?

Responder: 

El radio es de naturaleza radiactiva y, debido a su toxicidad, no existe un uso biológico del radio. En el campo médico, solo se usa para producir gas radón que se usa en el tratamiento del cáncer.