Metais Grupo 1,2 e 3

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GRUPO I METAIS ALCALINOS 
 
Todos os elementos do grupo são metais, excelentes condutores de eletricidade, 
moles e altamente reativos. Possuem na camada mais externa um elétron fracamente 
ligado ao núcleo e geralmente formam compostos univalentes, iônicos e incolores. 
 
 Os metais do grupo I possuem somente 1 elétron de valência que pode participar das 
ligações. Esse fato, associado ao grande tamanho do átomo e a natureza difusa do 
elétron externo, é responsável pela baixa energia de coesão, pequena força de 
ligação e baixa resistência mecânica dos metias alcalinos. 
 
 Tamanho e Densidade 
 
Metais Raio do metal (Ao) Raio do íon (Ao) Densidade g/cm 
Li 1,52 0,76 0,54 
Na 1,86 1,02 0,97 
K 2,27 1,38 0,86 
Rb 2,48 1,52 1,53 
Cs 2,65 1,67 1,90 
 
 
 
 
 
 
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 Energia de Ionização 
 
Metais 1ª Energia de Ionização 
(KJ moL-1) 
2ª Energia de ionização 
(KJ moL-1) 
Li 520,1 7.296 
Na 495,7 4.563 
K 418,6 3.069 
Rb 402,9 2.650 
Cs 375,6 2.420 
Pelo fato de 2ª energia de ionização ser muito alta o grupo I é+1 M 1+ 
 
 Ponto de Fusão e Ebulição 
 
As baixas energias de coesão se refletem nos baixos valores da temperatura de fusão 
e ebulição. 
 Eletronegatividade 
 
Os valores de eletronegatividade deste grupo são relativamente muito pequenos, 
assim quando eles reagem com outros elementos geralmente existe uma grande 
diferença de eletronegatividade entre eles, com a conseqüência formação de ligações 
iônicas. 
Ex: Na = 0,9 , Cl = 3,0 3,0 - 0,9 = 2,1 
logo a ligação no NaCl é predominantemente iônica. 
 
 
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 Propriedades Químicas 
- Reação com água 
 
Li + 2H2O LiOH + H2 
 
2Na + 2H2O 2NaOH + H2 
 
2K + 2H2O 2KOH + H2 
 
- Com excesso de oxigênio 
 
2Li + 1/2O2 Li2O (O monóxido e formado pelo Li e em menor grau pelo 
Na) 
 
2Na + O2 Na2O2 ( O peróxido é formado pelo Na e em menor grau 
pelo Li) 
 
K + O2 KO2 ( O super óxido é formado pelo K, Rb e Cs) 
 
- Formação de hidretos iônicos ou salinos 
 
M + 1/2H2 MH ( M = metais alcalinos) 
M + H2 MH2 ( M= Metais alcalinos terrosos) 
 
- Nitreto 
 
3Li + 1/2N2 Li3N (somente o Li forma nitreto) 
 
-Formação de halogenetos 
 
2M + X2 2MX (X= halogênio) 
 
- Formação de amidetos 
 
M + NH3 MNH2 + 1/2H2 
 
 
 Reações dos Óxidos, Hidróxidos, Peróxidos e Superóxidos 
 
- Óxidos com água 
 
Li2O + H2O 2LiOH 
Na2O + H2O 2NaOH 
K2O + H2O 2KOH 
 
 
 
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- Hidróxidos 
 
NaOH + HCl NaCl + H2O 
 
2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O 
 
NaOH + NH4Cl NH3 + NaCl + H2O 
NaOH + EtOH NaOEt + H2O 
 
 
- Peróxidos 
 
Na2O2 + 2H2O NaOH + H2O2 
H2O2 H2O + O2 
Na2O2 + CO Na2CO3 
2Na2O2 + CO2 2Na2CO3 + O2 
 
 
- Superóxidos 
 
2KO2 + 2H2O 2KOH + H2O2 + 1/2O2 
 
4KO2 + CO2 2K2CO3 + 3O2 
 
Ocorrência 
 
Devido à diferença nos tamanhos dos íons os metais alcalinos não ocorrem 
juntos. 
 
Li LiAl(SiO3)2 espudumênio 
 Li2Al2 (SiO3)3 (FOH)2 lepidolita 
 
 
•Na e K Ocorre em grande quantidade na água do mar. 
•A principal fonte de Na é a sal-gema (NaCl). 
•Na2B4O7.10H2O 
•Na2CO3 sóda 
•NaNO3 salitre 
•KCl MgCl2 .6H2O carnalita 
• depósitos de KCl (silvita) 
 
O Rubídio e o Césio são obtidos como subprodutos do processamento do Li. 
 
 
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O Fr é radiativo , e como este tem um período de meia-vida de apenas 21 
minutos, ele não ocorre em quantidades significativas na natureza. 
 
Obtenção 
 
Os metais podem ser obtidos pela eletrólise de um sal fundido, geralmente 
haletos fundidos. 
 
O Na é obtido a partir da eletrólise de uma mistura fundida de 40% de NaCl e 
60% de CaCl2 numa célula de Downs a 600oC . 
 
O Na resultante contém pequenas quantidades de Ca (< 1% ) que é separado 
com o esfriamento. 
 
O Li é obtido por eletrólise de LiCl fundido isolado ou misturado com KCl. 
 
O método mais moderno de obter K , consiste na redução de KCl fundido com 
vapor de sódio 850oC, numa grande torre de fracionamento. 
 
 Na + KCl NaCl + K (pureza de 99,5%) 
 
O Rb e Cs são obtidos da mesma maneira, reduzindo seus cloretos com Ca a 
750oC sob pressão reduzida. 
 
Aplicações 
 
• C17H35 COOLi – Estereato de lítio é usado na fabricação de graxas 
lubrificantes para automóveis. 
• O Li2CO3 é adicionado a bauxita na produção eletrolítica de alumínio. 
• O lítio é empregado como ligas com chumbo, utilizado em mancais de 
motores, com alumínio para peças de aviação 
• Uso em baterias, 
• O NaOH é o álcali mais importante usado na indústria, sendo empregado 
para várias finalidades, obtenção de sais como: 
• Na2CO3 empregado na fabricação de vidro,detergentes, papel entre outros. 
 
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• NaOCl usado como alvejante, 
• NaHCO3 usado como fermentos químicos 
• O Na é usado em lâmpadas de iluminação para ruas. 
• O K é o elemento essencial à vida. Cerca de 95% dos compostos de 
potássio são usados como fertilizantes para plantas. 
• KOH usado na fabricação de sabões moles, 
• KNO3 usado em explosivos, 
• KMnO4 usado na fabricação de sacarina, 
• K2CO3 usado em tubos de TV em cores e lâmpadas fluorescentes, 
• KBr usado na fotografia. 
 
GRUPO II METAIS ALCALINOS TERROSOS 
 
Os elementos do Grupo II ( Be , Mg , Ca, Sr , Ba, Ra) apresentam as mesmas 
tendências nas propriedades que foram observadas no Grupo I. 
 
O Be difere dos demais elementos do grupo. O principal motivo para isso é o fato do 
átomo de Be e o seu íon Be2+ ser muito pequeno. 
 
Esses elementos formam uma série bem comportada de metais altamente reativos , 
mas menos reativos que os metais do Grupo I. 
 
 
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Todos os elementos do Grupo II possuem dois elétrons no nível eletrônico mais 
externo. 
 
 TAMANHO DOS ÁTOMOS E DOS ÍONS 
 
Os átomos dos elementos do Grupo II são grandes, mas menores que os 
correspondentes elementos do grupo I, o mesmo ocorre com os íons, principalmente 
porque a retirada de dois elétrons aumenta ainda mais a carga nuclear efetiva. Logo, 
esses elementos possuem densidades maiores do que o grupo I. 
 
 Tamanho e Densidade 
 
Metais Raio Metálico (Å) Raio iônico M2+ 
(Å) 
Hexacoordenado 
Densidade 
(g/Cm) 
Be 1,12 0,45 1,85 
Mg 1,60 0,72 1,74 
Ca 1,97 1,00 1,55 
Sr 2,15 1,18 2,63 
Ba 2,22 1,35 3,62 
Ra 
 1,48 5,50 
 
 
 
 
 
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ENERGIA DE IONIZAÇÃO E ELETRONIGATIVIDADE 
 
Metais 1ªEnergia de 
Ionização Kj mol-
1
 
2ªEnergia de 
Ionização Kj mol-1 
3ªEnergia de 
Ionização Kj mol-1 
Eletromegat
ividade 
Be 889 1.757 14.847 1,5 
Mg 737 1.450 7.731 1,2 
Ca 590 1.145 4.910 1,0 
Sr 549 1.064 1,0 
Ba 503 965 0,9 
Ra 509 979 ≅ 3.281 
 
A terceira energia de ionização é tão elevada que os íons M3+ nunca são formados. 
 
 OCORRÊNCIA 
Be Be3Al2Si6O18 Berilo 
 Be2SiO4 Fenacita 
Mg água do mar 
 [MgCO3.CaCO3] Dolomita 
 MgSO4 . 7H2O Epsomita 
 
Ca CaCO3 Calcita 
 CaSO4 2 H2O Gipsita (gesso) 
 [3(Ca3(PO4)2 .CaF2 Fluorapatita 
 CaF2 Fluorita 
 
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Sr SrSO4 Celestita 
 SrCO3 Estroncionita 
 
Ba BaSO4 Barita 
Ra Extremamente raro e radiativo encontrado juntamente com minério de urânio. 
 
 Obtenção 
 
Todos os metais podem ser obtidos por eletrólise de seus cloretos fundidos (cloreto 
de sódio é adicionado para baixar o ponto de fusão), embora o Sr e o Ba tenham a 
tendência de formar suspensão coloidal. 
 
 Propriedades Químicas 
 
Algumas reações dos elementos do grupo II 
 
M + 2H2O M(OH)2 + H2 
Be provavelmente reage com vapor; Mg com água quente, e Ca, Sr reagem 
rapidamente com água fria. 
 
 M + 2HCl MCl2 + H2 
Todos os metais reagem com ácidos, liberando hidrogênio. 
2M + 1/2O2 2MO 
 
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 Todos os membros do grupo formam óxidos normais. 
M + H2 MH2 
Ca, Sr e Ba formam, a altas temperaturas, hidretos iônicos, Salinos. 
3M + N2 M3N2 
Todos os elementos do grupo formam nitretos a temperatura elevadas. 
3M + 2P M3P2 
Todos os metais do grupo formam fosfetos a temperatura elevadas. 
M + S MS 
Todos formam sulfetos 
M + Se Mse 
Todos os metais formam selenetos 
M + X2 MX2 
Todos os metais formam halogenetos 
 2M + 2 NH3 2M(NH2)2 + H2 
Todos os metais formam amidetos a altas temperaturas 
 
 Dureza da água 
Originalmente a dureza de uma água (DT) foi entendida como sendo a medida da 
capacidade de uma água em precipitar o sabão. Os sabões são precipitados 
principalmente por Ca2+ e Mg2+ e também por Al3+, Fe3+, Mn2+ , Sr2+, Ba2+ e Zn2+. 
Como normalmente estão presentes nas águas grandes quantidades de Ca2+ e Mg2+, 
a DT representa a concentração total de Ca2+ e Mg2+ e é expressa em CaCO3. 
 
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A dureza temporária é decorrente da presença de Mg(HCO3)2 e Ca(HCO3)2. Ela é 
chamada de temporária porque pode ser eliminada pela fervura, o que expulsa o CO2 
e desloca o equilíbrio. 
 
 2HCO31- CO32- + CO2 + H2O 
Pode também ser eliminada pela adição de cal-hidratada 
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3 + H2O 
 
A dureza permanente não pode ser eliminada por fervura. Esta decorre 
principalmente da presença de MgSO4 ou CaSO4 na solução. 
A Dureza da agua também pode ser eliminada, adicionando-se vários fosfatos, tais 
como: Na3PO4 , Na4P2O7 , Na5P3O10 . Eles formam um complexo com o cálcio e o 
magnésio, “seqüestrando-os” , isto é mantendo-os em solução. 
Aplicações: 
Os metais alcalinos terrosos apresentam inúmeras aplicações. 
Podemos citar algumas aplicações: 
 O Be é utilizado na obtenção de ligas na fabricação de molas e contatos elétricos. 
O Mg Usado como liga nas estruturas de aeronaves, peças de avião e motores de 
automóveis, remédios, sínteses orgânicas utilizados na preparação dos reagentes de 
Grignard. Do ponto de vista biológico, a clorofila é o complexo de magnésio mais 
importante. 
 O Ca é utilizado para a obtenção de ligas com Al, utilizado para a confecção de 
mancais. Ele é usado na indústria do ferro e do aço para controlar a quantidade de 
 
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carbono no ferro fundido e na remoção de P, O e S. Remoção de traços de nitrogênio 
no argônio. 
O Ba é utilizado com contraste de raios-X , na forma de sulfato de bário. 
 
GRUPO III 
Os elementos do grupo III são: Boro, Alumínio, Gálio, Índio e Tálio. 
 
1.0 PROPRIEDADES GERAIS: 
 
•O boro é um não metal, formando ligações covalentes, com ângulo de 120o em 
orbitais sp2. Todos os compostos BX3 são deficientes de elétrons, podendo formar 
ligações coordenadas. 
• Os elementos Al, Ga, In e Tl formam todos compostos trivalentes. 
 • Seus compostos se situam no limite entre compostos iônicos e covalentes. 
• Muitos de seus compostos são covalentes quando anidro e iônicos em solução. 
1.1 Configuração eletrônica e estado de oxidação 
 
Elemento Símbolo Configuração Estado de oxidação 
Boro B [He] 2s2, 2p1 III (T) 
Alumínio Al [Ne] 3s2, 3p1 III (T) 
Gálio Ga [Ar] 4s2, 4p1 I III(T) 
Índio In [Kr] 5s2, 5p1 I III(T) 
Tálio Tl [Xe] 6s2, 6p1 (T) I III 
 
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 (T) Os elementos de oxidação mais importantes (geralmente os mais abundantes e 
mais estáveis). 
 
2.0 OCORRÊNCIA 
 • Na2B4O7 . 10H2O bórax 
 • Na2B4O7 . 4H2O kernita 
 • Al2O3 . H2O , Al2O3 . 3H2O (Al2O3. nH2O) bauxita 
 • Os demais ocorrem na forma de sulfetos. Traços de In e Tl são encontrados em 
minérios de ZnS e PbS. 
 
3.0 OBTENÇÃO : 
3.1 Boro 
a) redução do B2O3 com Mg ou Na 
Na 2B4O7 . 10H2O + H+ H3BO3 + calor B2O3 + Mg ou Na 2B + 3MgO 
É difícil obter boro cristalino puro por apresentar alto ponto de ebulição ( 2180oC) 
b) Por redução de BCl3 com H2 
 2BCl3 + H2 -----(W ou Ta ao rubro) 2B + 6HCl 
c) Pirólise de BI3 
 2BI3 + ( W ou Ta ao rubro) 2B + 3I2 
3.2 Alumínio, Gálio, índio e tálio 
 O alumínio é obtido a partir da bauxita com uma mistura de criolita Na3[AlF6] por 
eletrólise. Os demais também São obtidos por eletrólise 
 
 
 
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 4.0 REAÇÕES 
4.1 Reações com o boro 
• 4B + 3O2 ---- Alta temp 2B2O3 
• 2B + 3S --- 1200oC --- > B2S3 
• 2B + 2X2 ---- altas Temp. 2BX3 
• 2B + 6NaOH ---- fundido 2Na3BO3 + 3H2 
4.2 Reações com os demais elementos 
• 4 Me + 3O2 ------alta Temp 2M2O3 ( também forma Tl2O) 
• 2Me + 3X2 2MeX3 ( formação de Tl+ ; Tl+[I3] ) 
• 2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2 ( ocorre só com Al e Ga) 
• 2Me + 6HCl(dil) 2MCl3 + 3H2 
• Me + NH3 MeNH2 (amidetos) 
4.1.1 Hidróxidos e Óxidos. 
• Os hidróxidos e óxidos de Ga e Al são anfóteros. 
• Os óxidos e hidróxidos de In e Tl são tipicamente básicos. 
5.0 ESTADO DE OXIDAÇÃO E TIPOS DE LIGAÇÕES 
 5.1 Estado de Oxidação (III) 
• O tamanho reduzido dos íons e sua elevada carga (3+) favorecem a formação de 
ligações covalentes. 
• A soma das 3 primeiras energias de ionização é muito grande, o que também sugere 
que as ligações serão essencialmente covalentes. 
•Os valores das eletronegatividades são maiores que os dos grupos I e II. 
 
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• O AlCl3 e GaCl3 são covalentes quando anidros. Contudo Al, Ga, In e Tl formam 
todos íons quando em solução. 
• O AlCl3 se dissocia em solução porque a energia de hidratação é maior que a 
energia de ionização. 
 5.2 Estado de Oxidação (I) 
•Existem compostos com Ga1+, In1+ que são muito instáveis 
• Os compostos de Tl1+ são mais estáveis que o Tl3+ 
O fato do NOX 1+ neste grupo é devido ao efeito do “par inerte”, onde os elétrons s2 
não participam da ligação.Se a energia necessária para desemparelhar os elétrons for maior do que a energia 
na formação das ligações, então os elétrons do subnível s permanecerão 
emparelhados. 
O efeito do par inerte ocorre em outros grupos.