Denís Paredes Roibás / José M.ª Gavira Vallejo
Los elementos alcalinos experimentan una reacción con el agua que es tanto más violenta cuanto más bajo está el elemento en la tabla periódica. Así, la reacción del litio es muy lenta, pero la del cesio es explosiva. La reacción del sodio es bastante controlable; la del potasio empieza a entrañar algún peligro.
El experimento
Se llena aproximadamente un cuarto de un vaso de precipitados con agua y se coloca en una campana extractora. Con ayuda de unas pinzas se saca un pequeño trozo de sodio del recipiente con aceite de parafina en el que se conserva. Este trozo puede cortarse con un cuchillo, ya que el sodio es muy blando.
Con las manos enguantadas y usando papel de filtro se enjuga el aceite que haya quedado adherido al trozo de sodio y este se echa en el agua. Empezará a reaccionar y se moverá, e incluso puede surgir una llama.
Si se añaden unas gotas de fenolftaleína, al moverse el trozo de sodio dejará tras de sí un rastro de color rosado o magenta.
Explicación
Debido a su configuración electrónica, [G] ns1 (siendo G un gas noble), los elementos alcalinos tienden a perder el único electrón de su última capa y a adquirir una configuración estable. Esta tendencia se manifiesta en su bajo potencial de ionización y en su bajísimo potencial de reducción o, si se quiere, su altísimo potencial de oxidación, lo que significa que se oxidan con gran facilidad. Así, se oxidan simplemente al entrar en contacto con agua, reduciendo a esta y produciendo hidrógeno:
2 M + 2 H2O ⟶ 2 MOH + H2
Se trata de una reacción exotérmica, tanto más exotérmica y vigorosa cuanto más abajo está el metal en la tabla periódica, ya que será más reductor. El calor producido puede incendiar al hidrógeno.
La pastilla de sodio que se echa en el agua se moverá en direcciones más o menos aleatorias debido al hidrógeno desprendido. Será una manifestación del principio de acción y reacción y de su consecuencia inmediata, que es la conservación de la cantidad de movimiento.
A partir del potasio la reacción puede ser explosiva porque se genera demasiado calor; de hecho, casi siempre lo es en los casos del cesio y el rubidio.
El rastro rosado que se forma tras el trozo de sodio a medida que este se mueve se debe a que, como se ve en la reacción escrita más arriba, se produce un hidróxido (MOH), es decir, nacen iones OH– que alcalinizan inmediatamente las zonas por las que pasa el sodio.
Precauciones
La reacción del sodio con el agua es muy exotérmica y puede inflamar al hidrógeno que se genera. (Con potasio aún es más vigorosa, por lo que se desaconseja emplear dicho metal). No tocar el sodio con las manos; usar guantes.
Referencias
- Ver el experimento en YouTube.
- Reactivity trends of the alkali metals. Education (Royal Society of Chemistry / Nuffield Foundation), 2016. https://edu.rsc.org/experiments/reactivity-trends-of-the-alkali-metals/731.article.
- M. M. Markowitz. Alkali metal-water reactions. J. Chem. Educ., 1963, 40 (12), 633. DOI: 10.1021/ed040p633.
Este experimento pertenece al libro:
Denís Paredes Roibás, José M.ª Gavira Vallejo: 125 experimentos de química insólita para la Enseñanza de Física y Química. Triplenlace.com, 2025. https://triplenlace.com/aula-libros/125eqi/.
