1A Metais Alcalinos

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Metais Alcalinos
Universidade Federal da Bahia
Instituto de Química
Departamento de Química Geral 
e inorgânica
Metais Alcalinos
Profa. Poliana M. M. de Almeida
Metais Alcalinos
Elementos Símbolo Configuração Eletrônica
Lítio Li [He] 2s1
Sódio Na [Ne] 3s1
Potássio K [Ar] 4s1
Estrutura eletrônica
Configuração EletrônicaRubídio Rb [Kr] 5s1
Césio Cs [Xe] 6s1
Frâncio Fr [Rn] 7s1
• Configuração eletrônica da camada de valência é ns1
• O elétron de valência encontra-se bastante afastado do núcleo 
(fracamente ligado) e pode ser removido com facilidade.
Raios aumenta à medida que camadas adicionais de elétrons são acrescentadas
Símbolo Configuração Eletrônica (CE) CEgás nobre
3Li 1s2, 2s1 [He] 2s1
11Na 1s2, 2s2, 2p6, 3s1 [Ne] 3s1
19K 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1 [Ar] 4s1
37Rb 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s1 [Kr] 5s1
55Cs 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d10, 5p6, 6s1 [Xe] 6s1
Estrutura eletrônica
1A (s1)
2
3
4
5
6
7
Diagrama de Pauling
Tamanho dos íons
M → M+ + e-
Quando os elétrons externos são removidos para 
Li+ é muito menor 
que os demais íons 
da mesma família
S Z (prótons) elétrons
Li+ 3 2
Na+ 11 10
K+ 19 18
Rb+ 37 36
Cs+ 55 54
Fr+ 87 86
Quando os elétrons externos são removidos para 
formar os correspondentes íons positivos, o tamanho 
diminui. Há duas razões para tal: 
 A camada eletrônica mais externa foi totalmente 
removida
 Com a remoção de um elétron, a carga positiva do 
núcleo passa a ser maior. Logo, serão atraídos mais 
fortemente pelo núcleo. Com isso, o tamanho diminui 
ainda mais. 
Átomos e seus respectivos CÁTIONS
Tamanho dos íons
Na(s) Na+(g) + 1 e-
Z = próton (+) = 11
e- = 11
Z = 11
e- = 10
11Na → 1s2 2s2 2p6 3s1
11Na+ → 1s2 2s2 2p6
Átomos e seus respectivos CÁTIONS
Metais alcalinos
Diminui o raio 
A carga nuclear mantém-se
 Reduz a repulsão
elétron-elétron (e-)
 Nuvem eletrônica diminui
OS CÁTIONS SÃO MENORES DO QUE SEUS ÁTOMOS GERADORES
Elemento
zE
Raio metálico 
(Å)
Raio Iônico 
(Å)
Massa 
atômica ≈
d 
(g/cm3)
3Li 1,52 0,76 7 0,53
11Na 1,86 1,02 23 0,97
K 2,27 1,38 39 0,86
Propriedades Gerais
19K 2,27 1,38 39 0,86
37Rb 2,48 1,52 85 1,53
55Cs 2,65 1,67 133 1,90
 Os metais alcalinos são grandes, mas apresentam baixa 
densidade em comparação a outros metais:
Fe (7,9 g/cm3); Hg (13,6 g/cm3)
 Os elementos do grupo 1 são os maiores do seu período
Propriedades Gerais
EI α 1
raio
Metal 
Alcalino
Energia de 
Ionização 
(kJ/mol)
Ponto de 
Fusão
(°C)
Ponto de 
Ebulição 
(ºC)
Entalpia de 
Coesão
(kJ/mol) 
Li 520,1 181,0 1347,0 161,0
Na 495,7 98,0 881,0 108,0
Átomos grandes → elétrons fracamente atraídos pelo núcleo 
baixa E.I.
A segunda E.I. é elevada → remoção de um elétron de um íon 
menor, de um nível eletrônico totalmente preenchido
K 418,6 63,0 766,0 90,0
Rb 402,9 39,0 688,0 82,0
Cs 375,6 28,5 705,0 78,0
Metal 
Alcalino
Energia de 
Ionização 
(kJ/mol)
Ponto de 
Fusão
(°C)
Ponto de 
Ebulição 
(ºC)
Entalpia de 
Coesão
(kJ/mol) 
Li 520,1 181,0 1347,0 161,0
Na 495,7 98,0 881,0 108,0
K 418,6 63,0 766,0 90,0
Propriedades Gerais
Rb 402,9 39,0 688,0 82,0
Cs 375,6 28,5 705,0 78,0
1s2 2s1 2p6 →
Carga nuclear se 
mantém 
constante, ∆ o n°
de elétrons
Processo 
endotérmicoZ = 11, e- = 11
Z = 11, e- = 10
Na (g) + Energia → Na+(g) + e- 1ᵒ EI = 496 kJmol-1
1s2 2s2 2p6 3s1 →
Na+ (g) + Energia → Na2+(g) + e- 2ᵒ EI = 4.560 kJmol-1
3ᵒ EI = 6.913 kJmol-1
Metal 
Alcalino
Energia de 
Ionização 
(KJ/mol)
Ponto de 
Fusão
(°C)
Ponto de 
Ebulição 
(ºC)
Entalpia de 
Coesão
(KJ/mol) 
Li 520,1 181,0 1347,0 161,0
Na 495,7 98,0 881,0 108,0
K 418,6 63,0 766,0 90,0
Propriedades Gerais
Energia de coesão → Força que mantém unidos os átomos ou íons no sólido
K 418,6 63,0 766,0 90,0
Rb 402,9 39,0 688,0 82,0
Cs 375,6 28,5 705,0 78,0
• Raio < → átomos mais próximos → EC > → maior P.F. e P.E. 
• Raios > → ligações mais fracas → EC < → menor P.F. e P.E. 
Entalpia de coesão (ligação) α P.F. e P.E. 
Propriedades Físicas
 As propriedades dos metais alcalinos estão 
intimamente relacionadas com a estrutura 
eletrônica e tamanho do átomo
Estrutura cúbica 
de corpo centrado
Todos dos metais 
alcalinos apresentam 
estrutura cúbica de 
corpo centrado
N.C.= 8
de corpo centrado
Eletronegatividade
 Eletronegatividade baixa 
(menor do que qualquer outro elemento)
Na → E = 0,9
MA reagem com outros elementos 
geralmente existe uma grande diferença 
de eletronegatividade. Tal fato acarreta na 
formação de ligações iônicas. Ex.: NaCl
Metal 
Alcalino
Eletronegativida
de de Puling
Li 1,0
Na 0,9
K 0,8 Na → E = 0,9Na → E = 0,9
Cl → E = 3,0
ΔE = 2,1
Diferença de eletronegatividade
elétrons 
compartilhados 
igualmente
elétrons compartilhados 
de forma desigual elétrons transferidos
Ligação puramente 
covalente (apolar)
Ligação 
covalente polar
K 0,8
Rb 0,8
Cs 0,7
Ligação iônica
Na → E = 0,9
H → E = 2,2
ΔE = 1,3
M Energia de 
sublimação
M(s)→M(l)
(kJ/mol)
Energia de 
ionização
M→M+
(kJ/mol)
Energia 
reticular
Li 161 520 - 845
CRISTAL IÔNICO
Energia de rede
X
Tamanho
Li 161 520 - 845
Na 108 496 - 770
K 90 419 - 703
Rb 82 403 - 674
Cs 78 376 - 644
Ex.: Na
Transição eletrônica: 
3s1 → 3p1
CHAMA → excita o elétron
para um nível de E mais alto e
quando o elétron retorna ao 
nível de energia mais baixo,
a diferença de energia é emitida
na forma de luz.
Teste de chama
M Cor da chama λ (nm)
Li Vermelho-Carmim 670,8
Na Amarelo 589,2
K Violeta 404,4
Rb Vermelho-Violeta 780,0
Cs Azul 455,5
 A quantidade total de energia requerida para promover uma 
transição eletrônica nos metais alcalinos é grande e a
luz visível não promoverá tal transição eletrônica.
Compostos de metais alcalinos são todos brancos, 
Cor dos compostos
exceto quando o ânion é colorido.
Composto KClO4 Na2SO4 Na2CrO4 KMnO4 K2Cr2O7
Nomenclatura Perclorato de 
potássio.
Sulfato de 
sódio
Cromato de sódio Permanganato
de Potássio
Dicromato de 
potássio
cor branco branco amarelo Violeta alaranjado
A cor é devida ao ânion
e não os cátions do grupo 1.
Propriedades Magnéticas
Os compostos formados por elementos do Grupo 1 
são DIAMAGNÉTICOS.
Há uma exceção importante os superóxidos (NOXO= - 1/2)
são paramagnéticos. 
Quando os elementos do grupo 1 formam compostos todos 
os elétrons estão emparelhados o que explica o 
diamagnetismo.
NaCl → Diamagnético
NaO2 → Paramagnético e colorido
Superóxido
de sódio
PARAMAGNETISMO E DIAMAGNETISMO
 Todo matéria exibe propriedades magnéticas quando submetida 
a um campo magnético externo
Magnetismo da matéria: um fenômeno quântico
Paramagnética
São atraídas pelo campo magnético (ímã)
Elétrons estão desemparelhados
Diamagnética
São repelidas pelo campo magnético 
(ímã) → elétrons estão emparelhados
TOM
Líquido O2 Líquido N2
Quando a carga elétrica 
(o elétron) 
se movimenta, produz 
campo magnético (CM)
Campo magnético externo 
↓
Ímã
Não há repulsão, porém 
há apenas a Fmagnética,
gerada pela rotação. 
Não há CM 
(rotação oposta)
Propriedades de moléculas diatômicas homonucleares 
de elementos do segundo período
Comp. lig. ordem E.lig.
TOM
Solubilidade dos compostos
Energia reticular e Energia de hidratação
ΔHhidratação > ΔHrede
↓
Solúvel
ΔH rede > ΔHhidratação
↓
Insolúvel
ΔH/MX Li+ Na+ K+ Rb+ Cs+
ΔHhidra - 506 - 406 - 330 - 310 - 276
ΔHrede - 1035 - 908 - 803 - 770 - 720
Energia reticular
Energia necessária para 
rompero retículo cristalino 
Solubilidade e hidratação
Condutividade iônica em solução aquosa:
Cs+ > Rh+ > K+ > Na+ > Li+
↓r ↑Fatração
H2O coordenada forma
ligação de H com a
H2O de solvatação 
Raio do íon pequeno
Muito hidratado
Raio do hidratado grande
Difundirá lentamente
Raio do íon grande
Menos hidratado
Raio do hidratado menor
Difundirá rapidamente
Propriedades Químicas
Reagem rapidamente com água 
para formar MOH e gás hidrogênio
2 M(s) + 2H2O (l) → 2 MOH (aq) + H2 (g) + calor
Reatividade em água
Inflamável 
Velocidade da reação:
Li < Na < K
estabilidade
para formar MOH e gás hidrogênio
Na(s) + H2O → Na+ (aq) + OH- (aq) + ½H2 (g)
Ex.:
Propriedades Químicas
Reatividade com oxigênio
 Formação de ÓXIDOS (NOX = - 2)
2Li(s) + ½O2 → Li2O (s)
Li2O + H2O → 2 LiOH
 Formação de PERÓXIDOS (NOX = - 1)
Na(s) + O2 → Na2O2 (s)
Óxidos básicos 
(metálicos) → reage com 
a água formando base e 
reage com o ácido 
formando sal e água
Li2O + H2SO4 → Li2SO4 + H2O 2 Na2O2 + 2 H2O → 4 NaOH + O2
Na2O2 + 2 HCl → 2 NaCl + H2O
 Formação de SUPERÓXIDOS (NOX = - 1/2)
K(s) + O2 → KO2 (s)
KO2 + H2O → KOH + O2
K2O + 2 HBr → 2 KBr + H2O 
Propriedades Químicas
Reatividade com nitrogênio
Único metal alcalino que 
reage com nitrogênio
6 Li(s) + N2 → 2 Li3N (s)
Composto iônico vermelho-rubi, 
importante na síntese da amônia
2Li3N → 6Li + N2
Li3N + 3H2O → 3LiOH + NH3
Nitreto de litio
• Monóxidos são sólidos iônicos
• São fortemente alcalinos, reagindo com 
água formando bases fortes.
Propriedades Químicas
Óxidos
água formando bases fortes.
Li2O + H2O → 2 LiOH
Na2O + H2O → 2 NaOH
K2O + H2O → 2 KOH
• São bases fortes em solução aquosa.
Propriedades Químicas
Corrosivo 
(pele e vidro)
Hidróxidos NaOH – soda cáustica
KOH – potassa cáustica
• Todos os hidróxidos dos metais alcalinos 
são solúveis em água
(exceção LiOH pouco solúvel)
NaOH H2O Na+ + OH-
Ca(OH)2
H2O Ca2+ + 2 OH-
Dissociam 
originando ânions 
(OH-) e cátions.
Reações dos hidróxidos de metais alcalinos
Ácidos
NaOH + HCl  NaCl + H2O
Dióxido de Carbono
2NaOH + CO2  Na2CO3 + H2O2 2 3 2
Sais de amônio
NaOH + NH4Cl  NH3 + NaCl + H2O
Álcoois
NaOH + EtOH NaOEt (alcóxidos) + H2O
carbonatos
Propriedades Gerais
 Metais
 Excelentes condutores de eletricidade
 Altamente reativos (não são encontrados “livres
na natureza”).na natureza”).
 Fortes agentes redutores
 São eletropositivos
 Compostos monovalentes, iônicos e incolores
 Hidróxidos e óxidos são bases muito fortes
Lítio
• Menor metal alcalino
• Encontrado nos minérios Spodumena 
Li
• Encontrado nos minérios Spodumena 
LiAl(SiO3)2 e Petalita Li2Al2(SiO3)3(FOH)2
• Obtido por redução eletrolítica
Lítio Substâncias compostas a base de lítio 
como o carbonato de lítio (Li2CO3) é 
um importante fármaco utilizado no 
tratamento de transtornos psíquicos
Aplicação dos Metais Alcalinos
Pacientes violentos, com raiva 
impulsiva ou episódica, 
depressão, bipolaridade e etc
 Estereato de Lítio: usado 
na fabricação de graxas e 
lubrificantes.
Lítio metálico: usado em células 
eletroquímicas, pilhas e ligas. Li:Pb 
(metal branco), Li:Al (peças de avião), 
Li:Mg (chapas de blindagem).
Sódio
• Metal branco prateado
• Encontrado na sal gema (NaCl) e água do mar 
Na
• Encontrado na sal gema (NaCl) e água do mar 
(evaporação)
• Obtido por eletrólise do NaCl
• Usado na síntese de organo-metálicos, em
sistemas de refrigeração de usinas nucleares e na
iluminação pública
Alivia a azia e
a má digestão 
Sódio
Congestão
nasal
Aplicação dos Metais Alcalinos
NaCl
NaHCO3 + HCl 
↓
NaCl + CO2 + H2O
Aplicação dos Metais Alcalinos e Compostos
 Hidróxido de Sódio: usado na fabricação de papel, 
obtenção de alumina, sabões
 Carbonato de Sódio: usado na fabricação de sabão e
detergentes, vidros e produtos de limpezadetergentes, vidros e produtos de limpeza
 Hipoclorito de Sódio: usado como alvejante e desinfetante
 Bicarbonato de Sódio: usado como fermento químico
Potássio
• Metal branco prateado
• Encontrado na silvita (KCl) e água do mar
• Obtido por eletrólise do KOH
K
• Obtido por eletrólise do KOH
• Usado na forma de sais como fertilizante
• K2SO4 (aditivo do gesso), K2CO3 (vidros e
cerâmicas), KNO3 (explosivo), KBr (sedativo),
KMnO4 (bactericida)
Aplicação dos Metais Alcalinos
Potássio
KCl
KI
Diclofenaco potassio
 Cloreto, Sulfato e Nitrato de
Potássio: usados como fertilizante
 Permanganato de Potássio:
Aplicação dos Metais Alcalinos e Compostos
fabricação de sacarina
 Carbonato e Óxido de Potássio:
usado em cerâmicas
Retenção de líquidos 
por causa do sódio.
Rubídio
• Encontrado em diversos minerais. A lepidolita (principal fonte)
contém 1,5% de rubídio metalcontém 1,5% de rubídio metal
• Usado em motores iônicos para naves espaciais
• É utilizado na fabricação de cristais especiais para sistemas de
telecomunicação de fibra óptica e equipamentos de visão
noturna
Césio
• Coloração amarelo prateada
• Usado nas indústrias de energia nuclear• Usado nas indústrias de energia nuclear
• Obtido por eletrólise do cianeto ou cloreto de césio
Frâncio
• Metal radioativo
• Encontrado em minerais de urânio• Encontrado em minerais de urânio
• Pode ser feito artificialmente bombardeando tório com
prótons.
Importância Biológica
Na e K são essenciais: 
 Manter a pressão osmótica e 
 Equilibrar cargas elétricas associadas com  Equilibrar cargas elétricas associadas com 
macromoléculas orgânicas
 Transportar os aminoácidos
 Gerar impulsos nervosos 
Bomba de sódio e potássio
Transporte biólogo → Transporte ativo (Energia)
Meio menos concentrado → Meio mais concentrado 
↑ [Na+]Mais positivo
Região
extracelular
Membrana
plasmática
Sítios do 
Na+ e do K+
Sódio (Na+)
• Na+ se ligarão a proteína transportadora
• A ATP reagirá com a proteína → que irá absorver o P 
e liberando ADP (ATP → ADP) 
Liberação de energia → abre a região extracelular
• Permite alteração da conformidade 
(forma da proteína) da bomba.
• Fecha a entrada intracelular 
(citoplasma) e abre a saída extracelular
• A proteína terá uma afinidade com os 
íons K+ (liberados no meio intracelular) 
• Sofrerá hidrofilização e fosforização .
↑[K+]Menos positivo
Região
intracelular
ATP – adenosina 
trifosfato
ADP – adenosina 
difosfato
Potássio (K+) Libera e 3 íons Na+ e 
absorve 2 íons K+