Experimento 7 - Metais Alcalinos e Metais Alcalinos Terrosos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DOS VALES DO JEQUITINHONHA E MUCURI
QUÍMICA INORGÂNICA
2021/2
EXPERIMENTO 7 – METAIS ALCALINOS E ALCALINOS TERROSOS
Nome: Thainara de Matos Silverio
Matrícula: 20192020119
Professora: Drª. Flaviana Tavares Vieira
Diamantina-MG
18 de Agosto de 2022
QUESTÕES:
1. Por que não se deve tocar o sódio com as mãos? Justifique sua resposta.
Não se deve tocar o sódio com as mãos desprotegidas pelo fato do mesmo reagir
com as moléculas de água da pele, causando ferimentos.
2. Por que não se deve usar pedaços grandes de sódio?
Não se deve usar pedaços grandes de sódio, pois quanto maior a massa de sódio
utilizada maior a energia que será liberada na reação.
3. Qual a finalidade da adição de fenolftaleína?
A adição de fenolftaleína na reação serve para indicar a presença de base através
da variação de pH.
4. Comente as reações dos metais alcalinos com a água.
Me + H2O → MeOH + H+ + energia
É notório que os metais alcalinos deslocam o hidrogênio da água e, além de
produzirem gás hidrogênio, produzem também a base correspondente. Um esquema
genérico desse tipo de reação é mostrado abaixo, onde “Me” corresponde ao metal:
Me + H2O → Me(OH) + H2
Um exemplo dessa reatividade pode ser visto quando colocamos o sódio
metálico em contato com a água, visto que ocorre uma reação muito violenta, pois o
hidrogênio liberado entra em combustão ao entrar em contato com o oxigênio presente
no ar. Destarte, se adicionarmos o indicador ácido-base fenolftaleína, veremos o
aparecimento de uma coloração rósea, evidenciando a presença da base.
5. Escreva as equações químicas entre NaOH e os diversos sais utilizados.
BaCl2 + NaOH → Ba(OH)2 + NaCl
CaCl2 + NaOH → Ca(OH)2 + NaCl
CoCl2 + NaOH → Co(OH)2 + NaCl
CuCl2 + NaOH → Cu(OH)2 + NaCl
FeCl2 + NaOH → Fe(OH)2 + NaCl
MgCl2 + NaOH → Mg(OH)2 + NaCl
AlCl2 + NaOH → Al(OH)2 + NaCl
NiCl2 + NaOH → Ni(OH)2 + NaCl
6. Quais íons apresentam seus hidróxidos coloridos? Justifique a coloração destes
íons.
Aqueles que possuem metal pertencentes ao nível d, pois pode haver transição
entre orbitais d fazendo com que haja absorção de energia na região do visível.
7. Pela reação de 50g de Na em água, quanto se obtém de NaOH?
46g de Na --------- 80g
50g --------- X
X = 86,96 g de NaOH
8. Quanto de Na deve ser usado para a obtenção de 10g de NaOH?
1 mol de NaOH ------- 40g
Z de Na ----------- 10g
Z = 0,25 mol de NaOH
1 mol de NaOH ----------- 23g de Na
0,25 mol de NaOH----------Y
Y = 5,15g de Na
9. Verifique a possibilidade de ocorrência das reações. Caso positivo, complete as
equações e balancei-as. Caso negativo, justifique.
A – NaOH + Al2(SO4)3 → B – Na2CO3 + H3PO4 → Não ocorre
C – NaOH + H2SO4 → D – NaOH + CuSO4 → Não ocorre
E – Na2CO3 + Ca(NO3)2 → Ocorre
10. Descreva o procedimento para a obtenção de NaOH em laboratório.
O hidróxido de sódio é feito em indústrias por meio da eletrólise do cloreto de
sódio em meio aquoso, no qual passa-se uma corrente elétrica pela salmoura e o íon H+
na água sofre redução no cátodo. Ademais, os ânions cloreto provenientes do sal sofrem
oxidação no ânodo.
Veja a reação global dessa eletrólise:
Dissociação do NaCl: 2 NaCl- → 2 Na+ + 2 Cl-
Autoionização da água: 2 H2O→ 2 H+ + 2 OH-
Semi reação no cátodo: 2 H+ + 2e- → H2
Semi Reação no ânodo: 2 Cl- → Cl2 + 2e-
Reação global: 2 NaCl + 2 H2O → 2 Na+ + 2 OH- + H2 + Cl2
11. Descreva o método de preparação do NaOH em escala industrial, suas
propriedades físicas e químicas. Apresente um fluxograma sobre a linha de
produção deste reagente.
O NaOH não existe na natureza, sendo produzido industrialmente pela eletrólise
de uma solução aquosa de cloreto de sódio. No processo são utilizados eletrodos inertes,
no qual são produzidos gás cloro no eletrodo positivo e gás hidrogênio no eletrodo
negativo.
2 NaCl(aq) + 2 H2O(l) → 2 NaOH(aq) + Cl2(g) + H2(g)
Densidade: 2,3 g cm3
Massa Molar: 40,01 g mol-1
Ponto de Fusão: 318ºC
Ponto de Ebulição: 1390ºC
Toxicidade: Pode causar graves queimaduras na boca, garganta e estômago se inalado.
O contato com a pele causa irritações graves e queimaduras e o contato com os olhos
pode causar cegueira. A ingestão é fatal.
Solubilidade: Completamente solúvel em água.
Características: Líquido incolor e sem odor.
Procedimentos em vazamentos: Para conter o derramamento deve-se ventilar o local,
usar equipamento protetor pessoal apropriado, absorver em material absorvente como
areia ou terra e lavar a área contaminada com água abundante.
Fonte: Autora (2022).
12. Qual é o procedimento correto a ser adotado no caso de um acidente
(vazamento, explosão, etc.) em uma empresa produtora de NaOH?
No caso de um acidente deve-se utilizar pó químico, CO2, neblina d’água e/ou
espuma. Use neblina de água para manter o produto resfriado, impossibilitar a entrada
de água no recipiente. Apesar de não ser combustível, pode ser perigoso caso esteja
presente na área de fogo.
O Hidróxido de Sódio pode fundir-se ao ser aquecido, podendo reagir com
certos metais, como: alumínio, zinco e ligas, gerando gás inflamável hidrogênio. O
contato direto com água pode causar violenta reação exotérmica. No combate ao
incêndio, utilizar equipamento de proteção respiratória autônomo, com pressão positiva,
e vestimenta de proteção total.
13. Dentre os metais trabalhados, qual o metal alcalino mais duro? Explique.
O lítio, pois possui menor raio, consequentemente maior compactação da
estrutura cristalina.
14. Escreva as equações que descrevem as reações entre Na, Li e K com etanol.
2 K(s) +2 C2H6O(l) → 2 KC2H5O(aq) + H2(g)
2 Na(s) +2 C2H6O(l) → 2 NaC2H5O(aq) + H2(g)
2 Li(s) + 2 C2H6O(l) → 2 LiC2H5O(aq) + H2(g)
15. Defina: energia de ionização e potencial padrão de redução.
Energia de ionização: energia necessária para remover os elétrons da camada
mais externa.
Potencial padrão: consiste num estado de equilíbrio elétrico de uma substância
iônica no seio de uma solução.
16. Qual a ordem de reatividade de Li, Na e K com água? Você esperava isso?
Explique comparando com dados teóricos.
Li < Na < K
Era de se esperar que a maior reatividade fosse do potássio. Todos os metais
alcalinos são extremamente reativos quando expostos ao oxigênio ou à água, assim
como a qualquer ânion. Uma vez que as energias de ionização dos mesmos são as mais
baixas da tabela, a perda do último elétron da camada se faz sem o desprendimento de
muita energia. As reações entre os metais alcalinos e a água acontecem tão
violentamente que podem ocasionar a combustão espontânea do hidrogênio liberado;
assim, devem ser acondicionados em atmosferas de baixa umidade e protegidos contra o
oxigênio.
17. Compare a reatividade da água e do etanol diante dos metais utilizados na
parte I deste experimento.
Os metais utilizados reagiram mais fortemente com a água, uma vez que a
reatividade é relacionada com a acidez do solvente.
18. Por que não se encontram na natureza substâncias simples formadas pelos
elementos do grupo I?
Pois estes reagem facilmente com a água, impedindo sua formação na natureza.
19. Qual a sua previsão com relação à solubilidade em água de BeCl2, Be(OH)2,
BeSO4, RaCl2, Ra(OH)2 e RaSO4?
BeCl2 = insolúvel
BeSO4 = solúvel
RaCl2 = solúvel
Ra(OH)2 = insolúvel
RaSO4 = solúvel
20. Calcule a solubilidade de Mg(OH)2 em água (g/100mL) sabendo que seu Kps é
8,9 x 10-12.
Concentrações Mg(OH)2 Mg2+ 2 OH-
Início - 0 0
Reação - x x 2x
Final x 2x
Kps = [Mg
2+] * [ OH-]2
8,9 x1 0-12 = (x) * (2x)2
8,9 x 10-12 = x * 4x2
8,9 x 10-12 = 4x3
x = 1,3 x 10-4 M
1,3 x 10-4 mol/L * 24,30 g /mol = 3,2 x 10-3 g/L = 3,2 x 10-4 g/mL
21. A solubilidade de LiOH em água é 12,3 g/100mL. Explique a diferença de
solubilidade entre LiOH e Mg(OH)2.
O Li é um metal alcalino e sua base LiOH é muito solúvel em água, porém no
Mg(OH)2 é composto pelo Mg que é um metal alcalino terroso e por isso apresenta
baixa solubilidade em água.