relatorio Metaias alcalinos e terrosos

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INSTITUTO FEDERAL SERTÃO PERNAMBUCANO CAMPUS OURICURI
LICENCIATURA EM QUÍMICA
Relatório 
METAIS ALCALINOS/METAIS ALCALINO-TERROSOS
Cintia Mychelle Galvão de Souza
Grazzianne Maciel Rocha
Higor Rennan Gomes Bezerra
Prof. Dr. Arthur Francisco de Paiva Alcântara
Disciplina: Química inorgânica II
Ouricuri-PE
2019
Cintia Mychelle Galvão de Souza
Grazzianne Maciel Rocha
Higor Rennan Gomes Bezerra
Relatório 
Metais Alcalinos/Metais Alcalino-terrosos
Relatório da prática nº 2 apresentado a disciplina de Química Inorgânica II do Curso de Licenciatura em Química do IF Sertão Campus Ouricuri, sob orientação do Prof. Dr. Arthur Francisco de Paiva Alcântara.
Ouricuri-PE
2019
Resumo
Este relatório tem como objetivo declarar os resultados obtidos no experimento realizado no laboratório do Instituto Federal do Sertão Pernambucano. O experimento baseou-se na observação do comportamento da reatividade do sódio metálico e do magnésio quando entra em contato com o ar e a água, comparar a solubilidade dos metais alcalinos e alcalinos terrosos, e verificar as propriedades físicas e químicas dos compostos. Foram analisados e comentados/discutidos os resultados obtidos a partir das reações realizadas com alguns dos elementos das famílias I-A e II-A da tabela periódica, para isso, contamos com a teoria estudada no decorrer do semestre, das aulas de Química Inorgânica.
Palavras-chaves: Reatividade, Identificação, Propriedades físicas e químicas.
Introdução 
Os metais alcalinos são elementos químicos presentes no primeiro grupo da tabela periódica, chamado de família 1A. Recebem esse nome, cujos reagem facilmente com a água, formando substâncias alcalinas, como os hidróxidos. Dentre os elementos estão os seguintes metais: lítio (Li), sódio (Na), potássio (K), rubídio (Rb), césio (Cs) e frâncio (Fr). Os metais alcalinos mais abundantes no planeta são o sódio (Na) e o potássio (K). A composição de sua camada eletrônica mais externa é bastante fraca comparada às outras se tornando então compostos univalentes, iônicos e incolores. Os hidróxidos e óxidos são bases muito fortes e os oxo-sais são muito estáveis. 
Os metais desse grupo são reativos demais para serem encontrados livres na natureza. Todavia, seus compostos estão entre os mais estáveis ao calor, de modo que sua decomposição térmica é praticamente impossível. Os elementos desse grupo possuem baixa densidade e geralmente são moles, também eletropositivos e reativos, relacionando a termodinâmico (liberação de energia), ou seja, esses elementos tende a se hidratar, oxidando mais rápido e reagindo cineticamente mais rápido, visto que possuem baixa densidade e pontos de fusão. 
Suas propriedades estão intimamente relacionadas com sua estrutura eletrônica e o tamanho de seu átomo. Como sendo todos ótimos condutores de eletricidade e estrutura mole são bastantes reativos e perdem rapidamente seu brilho quando expostos ao ar seco. Todos reagem com água, liberando hidrogênio e formando os correspondentes hidróxidos. Queimam ao ar formando óxidos, embora o produto formado varie de acordo com o metal. Reagem com enxofre formando sulfetos. São muito eletropositivos formando bases muito fortes e oxidáveis e também bastantes estáveis. (J.D.Lee, 1999)
Agora os metais alcalino-terrosos são comumente encontrados nos mais variados minerais do planeta e tendem a formar substâncias de básicas, cujos elementos químicos do grupo 2 da tabela periódica são: Berílio (Be), Magnésio (Mg), Cálcio (Ca), Estrôncio (Sr), Bário (Ba) e Rádio (Ra). São substâncias sólidas, moles e de baixa densidade, sua última camada de elétrons termina com a configuração ns². Estes metais são comuns nas reações químicas e quando reagem com a água tendem a formar hidróxidos com características altamente básicas. 
Entretanto, são encontrados apenas em conjunto com outros átomos e nunca em sua forma pura. Possuem baixa densidade, não reagem tão rapidamente com a água, são sólidos em temperatura ambiente, possuem raio atômico menor do que os metais alcalinos, seu ponto de fusão e ebulição é mais alto que o do grupo 1 e tem tendência a perder os dois elétrons presentes em sua última camada. Suas propriedades são as mesmas que foram observadas no grupo 1, contudo, o berílio é um exceção. Cálcio, estrôncio e bário reagem facilmente com água fria, liberando hidrogênio e formando os hidróxidos.
Objetivos 
2.1 Objetivo Geral: 
Analisar se há reatividade do sódio metálico e do magnésio quando entra em contato com o ar e a água, comparar a solubilidade dos metais alcalinos e alcalinos terrosos, e verificar as propriedades físicas e químicas dos compostos.
Objetivos específicos: 
Compreender as propriedades dos elementos do grupo 1(Metais Alcalinos) e do grupo 2 (Metais Alcalinos- terrosos) e algumas de suas aplicações.
Observar a reatividade dos metais alcalinos/ metais alcalinos terrosos em reação com o ar e água.
Aprimorar o domínio e o manejo das vidrarias e reagentes.	
Identificar a velocidade das reações utilizando diferentes elementos.
Analisar o comportamento da reação em contato de diferentes reagentes.
Parte experimental 
3.1 Materiais e reagentes 
Pipetas graduada
Tubos de ensaio
Vidro de relógio 
Pinça 
Placa de Petri
Papel filtro
Fosforo 
Candeeiro
Giz 
Pastilha de NAOH
Hidróxido de sódio 
Carbonato de sódio 
Hidróxido de cálcio 
Nitrato de sódio
Cloreto de cálcio 
Carbonato de cálcio 
Nitrato de cálcio 
Sulfato de sódio
Sulfato de cálcio 
Cloreto de sódio
Fitas de magnésio 
Água destilada 
Fenolftaleína 
Procedimentos
A) Retirou-se com o auxilio de uma pinça um pedaço de sódio metálico do frasco com querosene, colocou-se sobre um papel de filtro cortando-o em pequenos pedaços. 
B) Em uma placa de petri limpa e seca adicionou-se o sódio metálico e deixou de repouso para a observação da reação com o ar. Adicionou-se em outra placa de petri 10 mL de água destilada acrescentando-se três gotas de fenolftaleína, introduziu-se rapidamente o sódio metálico para a observação da reação.
Cortou-se pequenos pedaços da tira de magnésio metálico, dividindo-os em duas partes iguais. 
A) Em uma placa de petri limpa e seca adicionou-se o magnésio metálico e deixou de repouso para a observação da reação com o ar. 
B) Adicionou-se em um tubo de ensaio 10 mL de água destilada acrescentando-se três gotas de fenolftaleína, introduziu-se magnésio metálico para a observação da reação.
Em diferentes tubos de ensaios colocou-se 5 mL de água destilada e aproximadamente 0,5 g de cada uma das substâncias: NaOH, NaCl, NaNO3, Na2CO3, Na2SO4, Ca(OH)2, CaCl2, Ca(NO3)2, CaCO3 e CaSO4. Deixou-se em repouso para a observação da reação. 
A) Sobre um vidro de relógio, colocou-se uma pastilha de NaOH e um pouco Ca(OH)2, para a observação das reações dos hidróxidos com o ar. 
B) Com o auxilio de uma pinça, pegou-se um pedaço de giz calcinou-se por 3 a 5 minutos sobre a chama do candeeiro. Em seguida o giz calcinado foi umedecido gota a gota com água destilada, colocou-se três gotas de fenolftaleína para a observação da reação.
Resultados e discussão
Durante o procedimento 1 (A), a reatividade do sódio metálico, ao cortar o sódio observou-se a sua maleabilidade, pois não foi necessário que uma grande força fosse aplicada. 
Verificou-se que, ao expor o sódio (Na) sobre a placa de petri, a superfície brilhante do metal tornou-se opaca e esbranquiçada, tal acontecimento dar-se ao fato da liberação do hidrogênio que ao entrar em contato com o ar ocorre combustão, processo este exotérmico. A grande reatividade e baixo potencial de ionização, oportunizado pela tendência em perder elétrons, ocasiona uma reação rápida descrita na equação abaixo. 
 Na(s) + O2(g) NaO2(s) (1)
O procedimento 1 (B),foi observado a reatividade do sódio (Na) com a água e fenolftaleína. 
Ao introduzir rapidamente o pedaço de sódio metálico, notou-se uma efervescência, a reação foi ainda mais rápida. A adição da fenolftaleína possibilitou observar a coloração rósea evidenciando a presença da base.
Tal coloração se dá pelo deslocamento do hidrogênio da água, que produz o gás hidrogênio, produz também o hidróxido (OH), íon característico das bases.
Na(s) + H2O(l) NaOH(aq) + H2(g) (2)
No procedimento 2 (A) , o magnésio deixado exposto ao ar atmosférico, sobre a placa de petri, não se pode observar mudanças, pois se trata de uma reação muito lenta e o tempo observado não foi o suficiente para se obter os resultados desejados.
Porém o procedimento 2(B), precisou-se aquecer a água para que a reação ocorresse, pois o magnésio metálico reage lentamente com a água devido a presença de uma camada de óxido,sendo necessário uma temperatura mais elevada para que a camada de óxido se dissolva e aconteça a reação.
O magnésio reagiu lentamente com a água e algumas gotas de fenolftaleína, deixando uma coloração rósea. A reação é descrita da seguinte forma:
Mg(s) + 2H2O(l) Mg(OH)2 (aq) + H2 (g) (3)
Ao longo do terceiro experimentos, observou-se a solubilidade de das substâncias em água destilada e sob agitação. A análise consta o seguinte:
NaCl- solúvel.
CaCl2 – solúvel 
NaOH - solúvel e um pouco turvo
Na2 CO3 - solúvel um pouco turvo
Na2 SO4 - solúvel um pouco turvo
Ca(NO3)2 - dissolveu de forma rápida em uma temperatura ambiente.
Ca(OH)2 - adquiriu uma coloração branca, portando, não dissolveu.
NaNO3 - dissolveu e permaneceu incolor.
CaCO3, - não dissolveu decantou-se e adquiriu a cor branca.
CaSO4 - não dissolveu.
Observou-se que os cloretos foram os que mais se dissolveram , seguido dos nitratos. Todos os sulfatos (SO42-) são solúveis exceto quando combinados com Pb2+, Ca2+, Sr2+, Hg2 2+ e Ba2+ . Porém apenas do hidróxidos do grupo I são solúveis. 
No procedimento 4 (A), foi observado após alguns minutos que a pastilha de NaOH ficou com uma aparência úmida, como se tivesse derretendo, no entanto nada, a olho nu ,pode ser observado no Ca(OH)2.
 	O motivo do hidróxido de sódio ser mais higroscópio que o hidróxido de cálcio, é porque quanto maior o tamanho do íon menor seu efeito polarizante, como a água é polar e o íon Na+ é menos que Ca+ , ele possui um maior poder fixador das moléculas de água por isso é mais higroscópico.
Levando o pedaço de giz à chama, procedimento 4 (B), observou-se uma mudança na sua coloração ficando mais escura, formou-se em óxido de cálcio (CaO) liberando o dióxido de carbono (CO2), como podemos analisar a equação abaixo.
CaCO3(s) CaO(s) + CO2 (g) (4)
Ao ser umedecido com algumas gotículas de água nada se percebe na sua aparência, porém há a formação do Hidróxido de Cálcio (Ca(OH)2 ).
 CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2 (aq) (5)
Com a adição da fenolftaleína, há uma coloração rósea devido a presença dessa base formada.
	Compostos
	Solubilidade
	Observações
	Óxidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos
	
	Reagem com água e formam bases
	Óxidos de não-metais
	a
	Reagem com água e formam ácidos
	Óxidos de outros elementos
	Insolúveis
	A
	Ácidos
	Solúveis
	A
	Bases de metais alcalinos
	Solúveis
	É também solúvel o NH4OH
	Bases de metais alcalinos-terrosos
	Parcialmente Solúveis
	A
	Bases de outros metais
	Insolúveis
	A
	Sais: Nitratos, Cloratos, Acetatos
	Solúveis
	A
	Sais: Cloretos, Brometos, Iodetos
	Solúveis
	São insolúveis: Ag, Cu,
Hg2 (II), Pb(II), HgI2 e BiI3
	Sais: Sulfatos
	Solúveis
	São insolúveis: Ca(II), Sr(II), Ba(II) e Pb(II)
	Sais: Sulfetos
	Insolúveis
	São solúveis os sulfetos de metais alcalinos e NH4+
	Outros ânions
	Insolúveis
	São solúveis os sais de metais alcalinos e NH4+
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Quadro 1. Reações de compostos
Conclusão 
Diante dos resultados obtidos pode-se concluir que os metais alcalinos são mais reativos que os metais alcalinos terrosos, ou seja, possuem forte tendência de se oxidar, perdem elétrons com facilidade para adquirir configuração de um gás nobre.
Possuem baixos valores de  eletronegatividade crescentes com a diminuição do número de camadas (de baixo para cima), e baixos valores de energia de ionização (também crescente de baixo para cima).
A solubilidade das substâncias é observada levando em conta o tipo de sal ou hidróxido formado, bem como o grupo ao qual o cátion pertence. Os compostos de matais alcalinos são sempre mais solúveis do que os de mesmo ânion de alcalinos terrosos.
Os carbonatos de metais alcalinos terrosos são aquecidos e se transformam em óxidos, que podem reagir com a água para formar uma base que pose ser visivelmente observada com a adição de um indicador como a fenolftaleína.
Referencias bibliográficas 
LEE, J. D. Química Inorgânica não tão concisa. 5ª. ed. São Paulo: Blucher, 1999.
BROWN, LEMAY & BURSTEN, QUÍMICA A CIÊNCIA CENTRAL - 9.ed.  Pearson Prentice Hall ed. 2005.
Anexos
Porque os metais alcalinos são moles e voláteis?
R= Os metais alcalinos são moles e voláteis devido a sua energia de coesão que é a força que mantém unidos os átomos ou Íons no sólido. Pelo fato de apresentar apenas um elétron periférico de natureza difusa, os seus átomos são grandes e possui densidade e energia de coesão baixa, assim a força das ligações é pequena sendo que sua resistência mecânica é baixa. Assim são considerados moles e voláteis.
Por que a reatividade química dos metais alcalinos aumenta do Li para o Cs?
R= A reatividade dos metais alcalinos aumenta do Lítio para p Césio devido o aumento da sua eletropositividade, pois possuem grande tendência de perder elétron e formando íons positivos.
Descreva resumidamente um método de obtenção para cada elemento no grupo dos metais alcalinos.
R= O lítio é obtido principalmente a partir de minerais do grupo de silicatos como o espodumênio LiAl(SiO3)2 e a lepidolita Li2Al2(SiO3)3(FOH)2.
O processo de obtenção do sódio metálico de menor custo é utilizando a eletrólise ígnea do cloreto de sódio fundido a 808 ºC.
O potássio é obtido por eletrólise de sua base (hidróxido de potássio, KOH) do mesmo modo que o sódio.
O Rubídio é obtido entre outros métodos reduzindo-se o cloreto de rubídio com cálcio em vácuo, ou aquecendo seu hidróxido com magnésio em corrente de hidrogênio.
Césio pode ser obtido por eletrólise do cimento fundido ou de numerosas outras maneiras.
Já o Frâncio, sua obtenção se dá através do bombardeamento de tório com prótons ou bombardeando rádio ou astato com nêutrons.
Explique a formação de complexos metálicos com os metais alcalinos, onde os ligantes pertencem ao grupo dos éteres cíclicos e a família dos criptatos e fale da sua importância.
R= Complexos são favorecidos por fatores tais como: pequeno tamanho do cátion, carga elevada e orbitais vazios de baixa energia para formar as ligações, complexos de metais alcalinos não são favorecidos. A maior importância está na descoberta de complexos de poliéteres e criptandos com moléculas macrocíclicas. 
 Ligação íon metálico/poliéter: eletrostática, o tamanho do íon deve ser adequado para ajustar exatamente à cavidade no anel coroa, portanto o tamanho da abertura do anel determina o tamanho do íon metálico que pode ser acomodado . 
Um criptando é um ligante policíclico que contém uma cavidade. Quando o ligante se coordena a um íon metálico, o íon complexo é chamado criptato.
Apresente, para cada elemento do grupo 2, os minerais mais importantes nos quais são encontrados.
O berílio É encontrado em pequenas quantidades em mineraisdo grupo dos silicatos, como berílio Be3Al2Si6O18 e fenacita Be2SiO4.
O magnésio também está presentes em diversos minerais do grupo dos silicatos, por exemplo a olivina (Mg, Fe)2 ,talco Mg3(oH)2Si4O10, crisotilo Mg3(OH)4Si2O5 (asbesto) e micas, tais como K+[Mg3(OH)2 (AlSI3O10)]-.
O Cálcio é o quinto elemento mais abundante na crosta terrestre (46.000 ppm ou 4,66%), sendo um dos constituintes de diversos minerais bastante comuns, disseminados por todo o planeta. Há vastos depósitos sedimentares de CaCO3.formando montanhas inteiras de calcário, mármore de greda( os penhascos brancos de Dover), e também na forma de corais.
O estrôncio (384 ppm) e o bário (390 ppm) são muito menos abundantes, mas bem conhecidos, porque ocorrem na forma de minérios concentrados, que permitem fácil extração. O estrôncio é minerado como celestita, SrSO4 e estroncianita, SrCO3. O Ba é obtido como barita, BaSO4.
O radio é extremamente raro e radioativo. Já foi usado no tratamento radioterápico do câncer. Atualmente outras fontes de radiação são utilizadas para essa finalidade (60Co, raios X ou um acelerador linear).
Por que os metais alcalinos terrosos são mais duros e têm pontos de fusão mais elevados que os metais do grupo 1?
R= Porque suas energias de ligações são maiores e seus pontos de fusão e de ebulição são muito mais elevados que os dos metais alcalinos.
Descreva resumidamente a obtenção de cada um dos metais alcalinos terrosos.
R= Os metais desse grupo não podem ser obtidos facilmente por redução química, porque eles próprios são fortes redutores, além de reagirem com carbono formando carbetos são fortemente eletropositivos e reagem com água, os elementos podem ser obtidos por eletrólise de seus cloretos fundidos.
Berílio metálico é obtido pela eletrólise de BeCl2 fundido, obtido pelo tratamento térmico de Be(OH)2 na presença de carbono e Cl2 ; Be também pode ser obtido pela redução de BeF2 com Mg.
Magnésio pode ser obtido pela redução de dolomita calcinada com liga ferrossilício a 1150 oC, à pressão reduzida. Também pode ser obtido por eletrólise de MgCl2 fundido ou parcialmente hidratado.
cálcio é obtido por eletrólise de CaCl2 fundido (obtido como subproduto do processo Solvay ou a partir da reação entre CaCO3 e HCl).
o estrôncio e bário metálicos são produzidos em quantidades bem menores, por eletrólise dos cloretos fundidos ou pela redução de seus óxidos com alumínio.
A “dureza” da água pode ser “temporária” ou “permanente”. O que provoca a dureza e como pode ser eliminada em cada caso?
R= A dureza temporária é decorrente da presença de Mg(HCO3)2 . Ela é chamada de temporária porque pode ser eliminada pela fervura, o que expulsa o CO2 e desloca o equilíbrio. Assim, os bicarbonatos se decompõem aos carbonatos, precipitando o carbonato de cálcio. Se este for filtrado ou for removido por sedimentação, a água estará livre da dureza. A dureza permanente não pode ser eliminada por fervura. Esta decorre principalmente da presença de MgSO4 ou CaSO4 na solução.