Relatório inor 2 - metais alcalinos e metais alcalinos terrosos

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Universidade Federal de Uberlândia
Instituto de Química
Experimento 3: Verificação de Algumas Propriedades Físicas e
Químicas dos Elementos do Grupo 13
Uberlândia - MG
2023
1. INTRODUÇÃO
2. OBJETIVO
Observar as propriedades redutoras dos metais dos grupos 1A e 2A e verificar propriedades
químicas de alguns compostos destes elementos.
3. MATERIAIS
• Carbonato de magnésio
• Carbonato de potássio
• Cloreto de cálcio
• Cloreto de potássio
• Fluoreto de sódio
• Magnésio
• Ácido bórico concentrado
• Ácido nítrico
• Nitrato de sódio
• Nitrato de estrôncio
• Óxido de cálcio
• Óxido de magnésio
• Potássio
• Sódio
• Sulfato de magnésio
• Solução de nitrato de mercúrio II
• Cloreto de cálcio, 1,0 mol/L concentrado
• Ácido clorídrico, 1,0 mol/L
• Ácido clorídrico, 2,0 mol/L
• Ácido clorídrico, 4,0 mol/L
• Cloreto de magnésio, 1,0 mol/L
• Fenolftaleína (solução hidroalcoólica)
• Hidróxido de sódio, 2,0 mol/L
• Hidróxido de sódio, 4,0 mol/L
4. METODOLOGIA
4.1. Reatividade dos metais alcalinos e alcalinos terrosos.
Inicialmente, observamos a condução do experimento de adicionar sódio metálico em água e
de potássio metálico em água. O professor com a ajuda de uma pinça pegou uma amostra,
inicialmente de sódio metálico que se encontrava dentro de uma solução de querosene,
posicionou sobre um papel e fez um corte, reduzindo essa amostra e nos possibilitando ver o
brilho metálico, esse brilho dura segundos já que a oxidação acontece rapidamente. Com a
ajuda de uma pinça esse fragmento de amostra é então colocado dentro de um becker com
água. A reação que acontece quando o sódio metálico entra em contato com a água é
imediata, podemos ver a amostra 'dançando' sobre a água, esse fator ocorre pois, ao entrar
em contato coma água o sódio metálico, forma um fluxo de hidrogênio que serve como um
propulsor provocando essa “dança” sobre a água. Além disso, podemos ver que logo quando
estava a ponto de ser totalmente consumida a amostra inflamou provocando faíscas/pequena
chama.
O mesmo procedimento foi feito com o potássio metálico, podemos ver o brilho metálico e a
reação ao seu contato com a água, no caso do potássio metálico a inflamação é instantânea
isso por que ele tem um ponto de fusão menor, se espalhando mais rápido e inflamando o
hidrogênio mais rapidamente.
Assumindo a parte experimental, agora com os metais Mg e Ca, demos início pegando uma
pequena lâmina de magnésio metálico, que com o auxílio de pedaço de palha de aço
retiramos a camada protetora do metal lixando a lâmina, em seguida adicionamos a amostra
em um becker com água, observando e anotando o resultado. Após foi adicionado 3 gotas de
fenolftaleína, novamente observando e anotando o resultado.
Com o cálcio metálico, foi realizado o mesmo procedimento, com o diferencial do metal se
encontrar no formato de uma pequena bolinha e não ser necessário lixar a amostra.
Dando sequência, com uma pinça metálica e um pedaço de metal limpo de Mg, aquecemos a
amostra chama do bico de Bunsen, anotando os resultados. O próximo passo foi testar os
metais Ca e Mg com solução de HCl 0,1mol.L-1 e anotar os resultados.
4.2. Reação dos óxidos de metais alcalinos terrosos com água.
Em um tubo de ensaio foi colocado uma ponta de espátula de CaO e adicionado uma pequena
quantidade de água mais algumas gotas de fenolftaleína, observando e anotando os
resultados.
Com o produto da oxidação de Mg realizado na parte 4.1, adicionamos uma pequena
quantidade de água e algumas gotas de fenolftaleína, sempre observando a reação, e anotando
o que foi visto.
4.3. Verificação do comportamento dos hidróxidos de metais alcalinos terrosos.
Em 1 tubo de ensaio, adicionamos 2 ml de soluções de cloreto de magnésio, em outro tubo
adicionamos também 2ml de solução de cálcio, ambas 1mol.L-1. Em sequência adicionamos
a cada tubo, solução de hidróxido de sódio 2 mol.L-1 até formar precipitado. Observamos o
efeito nos dois tubos e anotamos.
4.4. Hidrólise dos sais de metais alcalinos e alcalinos terrosos.
Em tubos de ensaios previamente identificados, colocamos alguns cristais de NaNO3, NaF,
KCl, K2CO3, separadamente em cada um em um tubo, adicionamos cerca de 2 a 3 mL de
água destilada e medimos o pH das soluções resultantes com papel indicador. Anotando todos
os resultados.
5. Resultado e Discussão
Parte 1 - Verificação das propriedades redutoras dos metais alcalinos e alcalinos
terrosos
No item 1.1 tivemos as reações de Na0(s) e K0
(s) em água. Estes metais são altamente reativos
com ar e também com água, por esse motivo são armazenados em querosene.
Mesmo com essa forma de armazenamento, foi possível perceber que o material tinha
indícios de oxidação, mas quando cortado pelo professor, vemos o brilho metálico do
material.
Em contato com a água, tivemos uma reação exotérmica, onde é formado suas respectivas
bases fortes e H2 conforme reações a seguir:
Na0(s) + H2O(l) NaOH(l)+ H2(g)
K0
(s) + H2O(l) KOH(l)+ H2(g)
Além da observação da reação, adicionamos fenolftaleína na solução, onde comprovamos
que o pH do meio se encontrava básico conforme esperado.
No item d) ainda na parte 1 observamos as superfícies do magnésio e do cálcio, onde o
magnésio apresentava uma camada protetora em sua superfície, que foi retirada com a ajuda
de um bombril. Após a limpeza, foi retirada a camada e foi possível visualizar o brilho
metálico.
Ao adicionar na água, conseguimos ver a formação de algumas bolhas em volta do metal e
como esperado, ao adicionar fenolftaleína, o meio estava básico, neste experimento tivemos a
as seguintes reações:
Mg0
(s) + H2O(l) MgO(l)+ H2(g)
Ca0(s) + H2O(l) CaO(l)+ H2(g)
No item f) realizamos a combustão do Mg, onde em contato com o ar apresentou uma chama
branca e brilhante.Simultaneamente, forma-se uma nova substância sólida e de cor branca
sendo ela o óxido de magnésio.
 ∆
Mg0
(s) + O2(g) MgO2(s)
Já no item g), testamos a reatividade dos metais Ca e Mg frente a uma solução de HCl, onde
tivemos as seguintes reações:
Ca0(s) + HCl(l) CaCl2(s) + H2(g)
Mg0
(s) + HCl(l) MgCl2(s) + H2(g)
Parte 2 - Verificação das propriedades dos óxidos e hidróxidos de metais alcalinos
terrosos
2.1 - Reação dos óxidos de metais alcalinos terrosos com água
O produto de oxidação do Mg realizado no item f) ao entrar em contato com a fenolftaleína
apresenta caráter básico assim como a solução a de cálcio, pois há a formação de bases
conforme reações:
MgO (l) + H2O(l) Mg(OH)2(l)
CaO (l) + H2O(l) Ca(OH)2(l)
2.2 - Verificação do comportamento dos hidróxidos de metais alcalinos terrosos.
Em dois tubos adicionamos CaCl2(l) e MgCl2(l) ambas 1mol.L-1
,quando adicionado a solução
de de hidróxido de sódio 2 mol.L-1 até a formação de precipitado, os dois formam precipitado,
porém o tubo que continha magnésio, por se tratar de um ânion maior, não se estabiliza com
tanta facilidade, quando comparado ao Cálcio, formando maior quantidade de precipitado e
também mais denso.
2.3. Hidrólise dos sais de metais alcalinos e alcalinos terrosos.
Neste item adicionamos sais destes metais trabalhados e água destilada, a fim de verificar o
pH das soluções resultantes, obtendo os seguintes resultados:
Sal
utilizado
pH
encontrado
NaNO3 6,0
NaF 7,0
KCl
5,0
(reação
endotérmica)
K2CO3 12,0
CaCl2 5,0
Sr(NO3)2 5,0
MgCO3 7,0
MgSO4 5,0
6. Conclusão
Dessa forma, observa-se através dos experimentos que a solubilidade e a força de base entre
os metais alcalinos terrosos aumentam de cima para baixo no grupo da tabela periódica. A
reatividade entre estes elementos dos grupos 1 e 2 apresentam este comportamento. Ademais,
comparando a reatividade entre ambos os grupos estudados, observa-se que os metais
alcalinos são mais reativos que os metais alcalinos terrosos, assim, nota-se a relação entre o
potássio e o cálcio em água, em que o potássio começou a inflamar. Por fim, podemos
afirmar que a reatividade aumenta da direita para a esquerda e de cima para baixo na tabela
periódica.
7. Referências
[1] LEE, J.D., Química Inorgânica, Ed. Edgard Blücher Ltda,1980.
[2] 1. Shriver, D.F. eAtkins, P.W. Inorganic Chemistry (Oxford Univertsity Press, 3a. Ed.),
1999.