Metais-Alcalinos-20141

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18/01/2014 
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Metais Alcalinos 
Profa. Dra. Flaviana Tavares Vieira 
flaviana.tavares@ufvjm.edu.br 
Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri 
Instituto de Ciência e Tecnologia 
Diamantina - MG 
Tópicos 
3 
I. Elementos do Grupo 1A 
 
II. Propriedades dos Metais Alcalinos 
 
III. Compostos de Li, Na e K 
 
 
4 
5 
Elementos do Grupo 1A – 
Metais Alcalinos 
Por que eles têm esse nome? 
-Porque reagem muito facilmente com a 
água e, 
 
quando isso ocorre, formam hidróxidos 
e gás hidrogênio. 
 
2 Li(s) + 2 H2O(l) 2 LiOH(aq) + H2(g) 
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Características Gerais 
-Elementos do bloco s 
-A configuração geral destes elementos é ns1; 
-São muito reativos: 
-Reagem com a água espontaneamente e a frio, 
razão pela qual são guardados em frascos com 
derivados de petróleo ou parafina. 
-Esta reatividade aumenta ao longo do grupo, 
porque o elétron de valência fica cada vez 
mais afastado da atração do núcleo (sendo 
assim este elétron sai com maior facilidade). 
Por exemplo: 
 
 
Generalizando: 
 
-Reagem com a água numa reação fortemente 
exotérmica, libertando hidrogênio e originando 
uma solução alcalina (básica). 
 
 
 
Características Gerais 
-Formam um grupo bastante homogêneo; 
-Todos os elementos desse grupo são metais; 
-São excelentes condutores de eletricidade; 
-São moles; 
-Altamente reativos; 
-As propriedades químicas e físicas estão 
intimamente relacionadas com sua estrutura 
eletrônica e seu tamanho; 
-Geralmente formam compostos univalentes, 
iônicos e incolores. 
Características Gerais 
-Todos os elementos desse grupo possuem um 
elétron de valência na camada mais externa; 
 
-Esse elétron é fracamente ligado ao núcleo 
por encontrar-se bastante afastado dele, 
podendo ser removido facilmente; 
 
-Os demais elétrons, por estarem mais 
próximos ao núcleo, são mais firmemente 
ligados e removidos com dificuldade. 
 
Características Gerais 
-Primeira energia de ionização é 
consideravelmente menor que em qualquer 
outro elemento da tabela periódica; 
 
 
 
-Os átomos são muito grandes e os elétrons mais 
externos são fracamente atraídos pelo núcleo, 
logo a energia para remover estes elétrons são 
grandes. 
 
Energia de Ionização 
 
-Segunda energia de ionização é extremamente 
elevada (é sempre maior que a primeira) porque 
envolve a remoção de um elétron de um íon 
positivo menor e não de um átomo neutro 
maior; 
 
 
-Também implica na remoção de um elétron de 
um nível eletrônico totalmente preenchido. 
Energia de Ionização 
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-Os metais alcalinos produzem diferentes 
óxidos ao reagirem com o O2: 
 
 
 
-Sob condições apropriadas todos formam 
óxidos normais, os quais são sólidos iônicos 
que reagem violentamente com a água 
produzindo os hidróxidos respectivos: 
13 
-Os peróxidos e superóxidos reagem também 
com a água da seguinte maneira: 
 
 
 
- Apenas o Li reage com o N2 formando o 
nitreto de lítio: 
 
 
-Lítio: primeiro elemento, difere 
consideravelmente dos demais. 
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Propriedades dos MOH 
-Todos são sólidos brancos deliquescentes 
(material que se dissolve na própria água que absorve do 
meio, característica encontrada nos materiais extremamente 
higroscópicos); 
 
-Principais: NaOH (soda cáustica) e KOH 
(potassa cáustica) – devido a suas 
propriedades corrosivas atacam a pele e o 
vidro. 
15 16 
-Na fabricação de detergentes combinando-o 
com ácidos graxos; 
-Na purificação de metais fundidos; 
-A liga NaK é empregada como transferente 
de calor; 
-É empregado na fabricação de células 
fotoelétricas; 
-Na iluminação pública, através das lâmpadas 
de vapor de sódio. 
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Usos dos Metais Alcalinos 
e seus Compostos Propriedades Físicas 
-Sólidos à temperatura ambiente; 
 
-Pouco duros; 
 
-Dúcteis; 
 
-Elevada condutividade elétrica que 
aumenta com aumento da temperatura; 
 
-Elementos do grupo 1 são os maiores dos 
respectivos períodos. 
 
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-Os átomos dos metais alcalinos são os 
maiores nos seus respectivos períodos 
na tabela periódica; 
 
-Quando elétrons externos são 
removidos para formar íons positivos, o 
tamanho diminui consideravelmente. 
Tamanho dos Átomos e Íons -Razões: 
 
*A camada mais externa foi totalmente 
removida; 
 
*Com a remoção de 1 elétron, a carga 
positiva do núcleo passa a ser maior que 
a soma da carga dos elétrons 
remanescentes, de modo que cada um 
deles é atraído mais fortemente pelo 
núcleo, logo o tamanho diminui mais 
ainda. 
Propriedades Químicas 
-Não se encontram livres na natureza devido à 
sua extrema reatividade; 
 
-Formação de ligações metálicas e iônicas; 
 
-Expostos ao ar oxidam-se rapidamente; 
 
-Apresentam brilho metálico; 
 
-Guardam-se ao abrigo do ar (em petróleo ou 
tolueno, numa atmosfera inerte); 
Propriedades Químicas 
-Apresentam a 1ª energia de ionização 
pequena, o que indica, por parte do 
núcleo, uma atração fraca, sobre o 
único elétron de valência; 
 
-Formam íons monopositivos; 
 
-Pequenos valores de eletronegatividade 
23 
-Todos são brancos; 
 
-Exceto aqueles em que o ânion é colorido; 
 
Na2[CrO4] : amarelo 
 
-A presença do ânion [CrO4]- dá cor ao 
composto. 
 
Cor dos Compostos 
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Reação com Água 
-Todos os metais alcalinos reagem com água, 
liberando H2 e formando hidróxidos; 
-A reação se torna cada vez mais vigorosa 
descendo o grupo. 
-Li: reage a uma velocidade moderada; 
-Na: funde na superfície da água e o metal 
fundido desliza vigorosamente, podendo 
inflamar-se; 
-K: funde e sempre se inflama. 
 25 
Reação com Ar 
-Metais alcalinos são quimicamente muito 
reativos; 
-Perdem o brilho quando expostos ao ar; 
 
-Na, K, Rb e Cs: formam óxidos de vários 
tipos; 
 
-Li: forma uma mistura de óxido e nitreto 
Li3N (cor vermelho-rubi). 
26 
-Os metais alcalinos são fortes agentes 
redutores 
- A capacidade que uma espécie tem de tirar 
elétrons de outra espécie é medida pelo 
potencial de redução, Eo 
. 
27 
Teste de Chama 
-Os metais alcalinos emitem cores 
características quando colocados em uma 
chama à alta temperatura. 
28 
Teste de Chama 
29 
Ensaio de chama para o Li (vermelho), Na (amarelo) e K (lilás). 
-Como resultado das baixas energias de ionização, 
quando os elementos do grupo são irradiados 
com luz, a energia luminosa absorvida pode ser 
suficientemente elevada para fazer com que o 
átomo perca um elétron. Este é denominado 
fotoelétron. 
 
-Os elétrons podem ser facilmente excitados para 
um nível de energia superiores pelo calor da 
chama, quando esse elétron retorna ao nível 
energético inicial ele libera a energia absorvida. 
 
-A energia é emitida na forma de luz visível, 
provocando o aparecimento de cores 
características na chama. 
 
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Solubilidade e Hidratação 
-Todos os sais simples se dissolvem em água 
formando íons, logo conduzem corrente 
elétrica; 
-Condução de corrente elétrica: 
Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+. 
-Li é muito pequeno muito hidratado, logo 
o raio do íon hidratado será grande e ele se 
difundirá lentamente; 
-Cs+ é o menos hidratado o raio do íon 
hidratado é menor do que o do Li + hidratado, 
logo Cs + se move mais rapidamente e conduz 
mais eficientemente a corrente elétrica. 31 
Ocorrência e Obtenção 
-Os metais desse grupo são reativos demais 
para serem encontrados livres na natureza. 
-Na, K são abundantes na crosta terrestre, mas 
a obtenção dos metais requer muita energia. 
32 
33 
Lítio 
 3Li 
Configuração eletrônica: 
1s2 2s1 ou [He] 2s1 
-Obtém-se por eletrólise do cloreto de lítio fundido ou a 
partir dos respectivos haletos por reação com sódio. 34 
Lítio 
-Sais insolúveis ou pouco solúveis em 
água (exceto LiOH); 
 
-Ponto de fusão e ebulição elevados 
 
-É mais duro que os outros elementos do 
grupo1. 
 
-Haletos de lítio são solúveisem solventes 
orgânicos; 
 
-Sais insolúveis ou pouco solúveis em 
água (exceto LiOH); 
 
Reação com o Oxigênio 
Reação com o Nitrogênio 
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Aplicações do Lítio 
-Geração de hidrogênio e o LiOH para 
absorver CO2; 
 
-Fabricação de graxas lubrificantes para 
automóveis; 
 
- O carbonato de lítio é também usado para 
endurecer o vidro; 
 
 
 
-É usado na fabricação de ligas metálicas, 
vidro, lubrificantes e baterias. 
 Aspectos Biológicos 
-Sais de lítio intervém no tratamento da 
doença maníaco-depressiva; 
 
-Tem usos medicinais, pois afeta o 
equilíbrio entre Na+ e K+ e entre Mg2+ e 
Ca2+ no organismo; 
 
-Funcionamento do íon lítio parece 
bloquear o processo enzimático que usa o 
íon magnésio; 
 
-Bloqueio da libertação da noradrenalina. 
 
39 
11Na 
Configuração eletrônica: 
1s2 2s1 2p6 3s1 ou [Ne] 3s1 
Sódio 
É obtido por eletrólise do cloreto de sódio 
40 
Sódio 
Compostos de Sódio 
-Cloreto, o peróxido, o tetraborato, os silicatos, 
o clorato, o tiossulfato e o hidróxido de 
sódio; 
 
-Forma ligas com metais tal como chumbo e 
mercúrio; 
 
-Reduz muitos óxidos de outros metais e 
utiliza-se muitas vezes como agente redutor, 
tal como o seu hidreto. 
Obtenção de Sódio 
-Pode ser obtido a partir da eletrólise de uma 
mistura fundida de 40% de NaCl e 60% de 
CaCl2. 
 
-O sódio é obtido a partir de NaCl fundido (p.f 
801º C); 
 
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Obtenção dos Compostos de Sódio 
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Reatividade 
Reação com água 
-O sódio ao reagir com a água origina 
hidrogênio e hidróxidos alcalinos 
 
 
Reação com oxigênio 
 
Aspectos Biológicos 
-O Na é um elemento biológico essencial aos 
animais superiores; 
-A diferença na relação de concentrações Na/K 
nos fluidos intercelulares e extracelulares é 
responsável pelo transporte de íons através 
das membranas celulares, pela regulação da 
pressão osmótica dentro da célula, pela 
transmissão de impulsos nervosos e por 
outras funções eletrofisiológicas - sódio é 
um elemento biológico essencial aos animais 
superiores. 
 45 
Preparo de Outros Metais 
Na(l) + KCl(l) NaCl(l) + K (g) 
TiCl4(l) + 4Na(s) 4NaCl(s) +Ti(s) 
 
-Produção de tetraetilechumbo (gasolina 
“super”) 
4NaPb(s) +4C2H5Cl(g) 3Pb(s) + NaCl(s) + 
 (C2H5)4Pb( l ) 
 
46 
Derivados 
-Cloreto de sódio: constitui a principal 
matéria-prima para a obtenção dos outros 
sais; 
-Hidróxido de sódio: utiliza-se 
correntemente como reagente industrial, no 
fabrico de sabão, celulose, papel e muitos 
outros produtos; 
-Peróxido de sódio: é um agente oxidante 
muito utilizado como branqueador de fibras 
têxteis. 
 
47 
-Tetraborato de sódio: emprega-se no 
fabrico de detergentes; 
 
-Os silicatos no fabrico de vidros; 
 
-Clorato de sódio: no fabrico de explosivos; 
 
-Tiossulfato de sódio: é utilizado em 
fotografia como revelador 
48 
Derivados 
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Cloreto de Sódio 
-Constitui o sal das cozinhas e do 
soro fisiológico. 
49 
Obtenção 
-Extraído de depósitos sub-terrâneos; 
-Extração pode ser bombeando água no 
depósito e retirar a solução saturada de 
cloreto de sódio; 
-A evaporação da água do mar em salinas 
é o processo de extração muito utilizado. 
 
Carbonato de Sódio 
 Na2CO3 
-É um composto inorgânico muito utilizado; 
 
-É um sal branco também conhecido 
"barrilha" ou"soda”. 
 
Exemplo: fabricação de sabão, vidro e tintas. 
50 
Hidrogenocarbonato de Sódio 
Na2HCO3 
 
-Também designado bicarbonato de sódio; 
-Potente tampão produzido pelo organismo. 
51 
Obtenção 
-Preparado borbulhando CO2 numa solução 
saturada de carbonato de sódio: 
Na2CO3(aq) + CO2(g) + H2O(l) 2NaHCO3(s) 
 
Aplicações 
-Componente de extintores de pó seco: 
2NaHCO3(s) Na2CO3(aq) + CO2(g)+H2O(g) 
 *Gases extintores 
 
-Farmácia: anti-ácido; 
 
-Culinária: anti-ácido e fermento 
 
- Indústria farmacêutica: comprimidos 
 efervescentes 
 
52 
53 
Potássio 
19K 
Configuração eletrônica: 
1s2 2s1 2p6 3s2 3p6 4s1 ou [Ar] 4s1 
-O potássio metálico é obtido, pela 
eletrólise do hidróxido de potássio. 
 
Aspectos Biológicos 
-Tem papel importante em inúmeras reações 
biológicas, desde a transmissão de impulsos 
nervosos à contração muscular. 
 
- Alterações da quantidade de potássio e sódio, 
e seus compostos, nos organismos vivos têm 
normalmente efeitos nefastos ao nível do 
metabolismo. 
 
54 
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Cloreto de Potássio - KCl 
Aplicações: 
 
-Progressivamente substituído pelo sódio, na 
maior parte dos sais com aplicações 
industriais ao nível tecnologia dos reatores 
nucleares. 
-Constituinte de fertilizantes 
 
 
55 
-Indispensável ao desenvolvimento das plantas, 
encontrando-se em diferentes tipos de solos, 
em diversas formas e com diferentes graus de 
solubilidade: o íon potássio é absorvido pelo 
solo através dos compostos do húmus, ou por 
intermédio de argilas ou zeólitas naturais. 
 
-A deficiência do elemento no solo implica um 
atrofiamento das plantas, principalmente das 
suas raízes. 
 
56 
-Extraído de depósitos de antigos lagos secos, a 
maioria das quais encontra-se atualmente no subsolo 
profundo. 
-Este íon (K+) é essencial ao crescimento das plantas, 
contrabalançando a carga negativa associada a 
algumas unidades protéicas. 
 
-A maioria de KCl é usado com fertilizante. 
 Na(l)+ KCl(l) NaCl(l) + K(g) 
 
-Mantém a pressão osmótica dentro das células, 
evitando o colapso, bombeando K+, para o seu 
interior. 
-K+ e Na+ constituem o potencial elétrico através da 
membrana celular. 
 
57 
-Sulfato potássio: utiliza-se como aditivo do 
gesso para controlar a sua velocidade de 
endurecimento e a sua resistência; 
 
-Cloreto de potássio: constitui a principal 
fonte para a obtenção de outros sais; 
 
-Hidróxido de potássio: reagente industrial 
no fabrico de sabões líquidos, como 
eletrólito em certas pilhas e como 
absorvente de dióxido de carbono e 
sulfureto de hidrogênio. 
 58 
-Outros sais menos vulgares são utilizados em 
medicina; o brometo como sedativo, o 
permanganato de potássio como bactericida, 
etc; 
-KCl, K2SO4, KNO3 - cloreto de potássio, 
sulfato de potássio e nitrato de potássio -
utilizados como fertilizantes; 
-KNO3 - nitrato de potássio - é utilizado 
também em explosivos; 
-KOH é usado na fabricação de fosfatos de 
potássio e de sabões moles como o 
estearato de potássio, ambos constituintes 
de detergentes líquidos. 
 
59 
37Rb 
Configuração eletrônica: 
 [Kr] 5s1 
Rubídio 
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Aplicações 
-Poucas: 
-Utilizados em tubos de vácuo e células 
fotoelétricas; 
-Alguns compostos são utilizados na 
preparação de soporíferos, sedativos e no 
tratamento de epilepsia; 
-Carbonato de rubídio (RbCO3) é utilizado na 
indústria vidreira. 
 
61 
-É um objeto de investigação intensa, no que se 
refere ao seu potencial uso como meio de 
transmissão de calor em veículos espaciais; 
 
-Usado como fontes de íons em foguetes 
espaciais, como combustível em motores de 
propulsão iônica e como eletrólito em 
baterias alcalinas para baixas temperaturas. 
62 
63 
Césio 
 
55Cs 
Configuração eletrônica: 
 [Xe] 6s1 
 
64 
Aplicações 
-Apresenta forte efeito fotoelétrico devido à sua 
energia de ionização muito baixa sendo 
aplicado em fotocelas de fotocondutividade. 
65 
Francio 
 
87Fr 
Configuração eletrônica: 
 [Rn] 7s1 
 
-É o elemento mais instável que se conhece; 
-Resultante da desintegração radioativa do 
actínio; 
-A sua química tem sido pouco estudada, mas 
tudo leva a crer que se assemelha à dos restantes 
membros da família, em particular à dos 
elementos mais pesados, como o rubídio e o césio 
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Diferenças entre o Li 
e os demais elementos do Grupo 1 
-Exceto pelo fato de ter o mesmo nox, os 
compostos de Li se assemelham muito mais 
aos elementosdo grupo 2 (especialmente o 
Mg); 
-O Li é bem mais duro que os demais Metais 
Alcalinos; 
-p.f. e p.e. do Li é muito mais elevado que os 
demais elementos do grupo; 
-Li reage menos facilmente com o oxigênio 
formando óxido; 
67 
-Li forma um nitreto, nenhum outro elemento 
do grupo 1 forma nitretos mas, elementos 
do grupo 2 formam; 
-Li reage diretamente com C, formando 
carbeto iônico, nenhum outro metal alcalino 
apresenta esta propriedade mas, todos os 
elementos do grupo 2 reagem com C; 
-Li apresenta maior tendência de formar 
complexos que os metais alcalinos mais 
pesados; 
-Li+ e seus compostos são mais fortemente 
hidratados que os compostos dos demais 
elementos do grupo. 
68 
Referências Bibliográficas 
-SHRIVER, D.F.; ATKINS, P.W. Química Inorgânica. 
4ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2011. 
 
-LEE, J. D. Química inorgânica não tão concisa. 5.ed. 
São Paulo: Edgard Blucher, 1999. 
 
-ATKINS, P.W.; JONES, L. Princípios de Química. 3ª 
ed. Porto Alegre: Bookman, 2007.