metais alcalinos - Colégio Dom Feliciano

OS METAIS DO BLOCO S:
METAIS ALCALINOS (GRUPO 1)
METAIS ALCALINOS TERROSOS (GRUPO 2)
METAIS ALCALINOS (1A)
• Os
Alcalinos são os elementos do Grupo 1 (1A) da Tabela
Periódica. Formada pelos seguintes metais: lítio (Li), sódio (Na),
potássio (K), rubídio (Rb), césio (Cs) e frâncio (Fr).
• Têm este 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)
• A química é dominada pela perda de seu único elétron s:
M → M+ + e• A reatividade aumenta ao descermos no grupo.
• Todos os metais alcalinos são macios.
METAIS ALCALINOS (1A)
• Os metais alcalinos emitem cores características quando
colocados em uma chama à alta temperatura.
• O elétron s é excitado por uma chama e emite energia quando
retorna ao estado fundamental.
METAIS ALCALINOS (1A)
Lítio
Sódio
Potássio
As cores características da chama para os diferentes elementos
não se devem todas à mesma transição, ou à mesma espécie.
Empacotamento Cúbico de Corpo Centrado (CCC)
Energias de hidratação - É a energia liberada quando moléculas de
água se separam uma das outras e são atraídas por moléculas ou íons
de um soluto que esta se dissociando na água. (Valores em kJ/mol)
∆Hhid
Li
-519
Na
-406
K
-322
Rb
-293
Cs
-264
Segundo as regras de Fajans, qual dos
metais alcalinos e alcalinos terrosos
devem apresentar um caráter covalente
mais acentuado em seus compostos?
Justifique.
A capacidade que uma espécie tem de tirar elétrons de outra espécie
é medida pelo potencial de redução, Eo.
Abundância
A abundância é muito variada na crosta terrestre: desde o Cálcio (5º
metal mais abundante), seguido pelo Sódio, Magnésio até aos metais
mais raros como Césio e Berílio.
Abundância na crosta:
as quantidades citadas
estão na base 10
Ocorrência e Obtenção
Sódio, Potássio, Magnésio e Cálcio são abundantes na crosta terrestre,
mas a obtenção dos metais requer muita energia e consequentemente é
cara!!!
METAL
FONTE NATURAL
MÉTODO DE OBTENÇÃO
LÍTIO
espodumênio (LiAl(SiO3)
Eletrólise de LiCl + KCl fundido
SÓDIO
sal-gema (NaCl), água do mar Eletrólise de NaCl + CaCl2 fundido
POTÁSSIO silvita (KCl)
Ação do sódio sobre KCl a 850°C
CÁLCIO
Calcáreo (CaCO3)
Eletrólise de CaCl2 fundido
MAGNÉSIO
Dolomita, (CaMg(CO3)2)
2 MgCaO2(l) + FeSi(l) 1150°C Mg(g) +
Fe(l) + CaSiO4(l)
Obtenção dos Compostos de Sódio
METAIS ALCALINOS (1A)
• Os metais alcalinos produzem diferentes óxidos ao reagirem com o O2:
4Li(s) + O2(g) →2Li2O(s) (óxido)
2Na(s) + O2(g) →Na2O2(s) (peróxido)
K(s) + O2(g) →KO2(s)
(superóxido)
• Sob condições apropriadas todos formam óxidos normais, os quais
são sólidos iônicos que reagem violentamente com a água produzindo
os hidróxidos respectivos: M2O + H2O → 2MOH
• Os peróxidos e superóxidos reagem também com a água da seguinte
maneira:
M2O2 + H2O → 2MOH + H2O2
MO2 + H2O → 2MOH + H2O2 + O2
• Apenas o Li reage com o N2 formando o nitreto de litio:
6Li(s) + 2N2(g) → 2Li3N(s)
O
O sódio metálico emprega-se em síntese orgânica como agente redutor. É também
componente do cloreto de sódio ( NaCl ) necessário para a vida.
Outros usos:
• Em ligas antiatrito com o chumbo para a produção de balas ( projécteis ). Com o
chumbo também é usado para a produção aditivos antidetonantes para as gasolinas.
• Na fabricação de detergentes combinando-o com ácidos graxos.
• Na purificação de metais fundidos.
• A liga NaK é empregada como transferente de calor. O sódio também é usado
como refrigerante.
• É empregado na fabricação de células fotoelétricas.
• Na iluminação pública, através das lâmpadas de vapor de sódio
METAIS ALCALINOS TERROSOS (2A)
• Os
alcalino-terrosos são os elementos químicos do grupo 2 (2 A) da
tabela periódica, e são os seguintes: berílio (Be), magnésio (Mg), cálcio
(Ca), estrôncio (Sr), bário (Ba) e radio (Ra).
• O nome alcalino-terroso provém do nome que recebiam seus óxidos:
terras. Possuem propriedades básicas (alcalinas).
• Os metais alcalinos terrosos são mais duros e mais densos do que os
metais alcalinos.
• A química é dominada pela perda de dois elétrons s:
M → M2+ + 2eMg(s) + Cl2(g) → MgCl2(s)
2Mg(s) + O2(g) → 2MgO(s)
METAIS ALCALINOS TERROSOS (2A)
• O Be difere dos demais elementos do grupo, pois o átomo e o íon
são extremamente pequenos, sendo o aumento relativo do Be2+
para o Mg2+ quatro vezes maior que do Li+ para o Na+.
•O Be não reage com água. O Mg reagirá apenas com água
quente.Do Ca em diante:
Ca(s) + 2H2O(l) →Ca(OH)2(aq) + H2(g)
• O Be tende a formar compostos covalentes, já que é
extremamente pequeno.
∆Hhid
Be
-2.494
Mg
-1.921
Ca
-1.577
Sr
-1.443
Ba
-1.305
Complexo [Be(H2O)4]2+
NaCl e KCl são anidros;
MgCl2 . 6H2O,
CaCl2 . 6H2O,
BaCl2 . 2H2O
Be e Mg - hexagonal compacta
Ca e Sr - cúbica de face centrada
Ba - cúbica de corpo centrado
Comportamento Anômalo do Berílio
NCT = 4
Processo Dow para obtenção do Magnésio
Todos os elementos desse grupo formam óxidos, MO
Aplicações
BERÍLIO: Usado na obtenção de ligas com outros metais. A adição de 2% de Be ao
metal cobre aumenta sua resistência por um fator de 5 ou 6. Um liga de Be e Ni é
utilizada na fabricação de molas e contatos elétricos. Tanto o Be como o BeO (este
tem propriedades cerâmicas) foram usados em reatores nucleares.
MAGNÉSIO: o magnésio é um metal estrutural leve extremamente importante por
causa de sua baixa densidade (1,74 gcm-3, comparado com o aço 7,8 gcm-3 ou o
alumínio 2,7 gcm-3). O Mg forma muitas ligas binárias, frequentemente contendo até
9% de Al, 3% de Zn e 1% de Mn, traços dos lantanídeos praseodímio Pr e neodímio Nd,
e traços de tório. O metal e suas ligas podem ser fundidos, trabalhados e soldados com
facilidade. Ele é utilizado na fabricação de aeronaves, peças de avião e motores de
automóveis. Bulbos fotográficos antigos continham magnésio em um ambiente de
oxigênio; o magnésio era inflamado eletricamente. A adição usual de 5% de Mg ao
alumínio melhora as qualidades deste. Do ponto vista químico, ele é importante em
reagentes de Grignard, como por exemplo C2H5MgBr.
CÁLCIO: O cálcio é usado em larga escala como CaO (óxido de cálcio) - cal. É usado na
indústria alimentícia, na indústria do papel, na construção civil, na indústria do vidro, na
indústria do aço e obtido da calcinação do CaCO3 no processo para fabricação do
cimento portland. O metal Ca é usado na fabricação de ligas com Al para mancais. Ele é
usado também na indústria do ferro e do aço para controlar o carbono no ferro fundido
e para remoção de P, O e S. Outros usos são: como redutor na obtenção de outros metais
- Zr, Cr, Th e U - e na remoção de traços de N2 no argônio. Do ponto de vista químico, o
CaH2 é às vezes usado como fonte de hidrogênio.
ESTRÔNCIO: Compostos de Sr são utilizados em fogos de artifício e na sinalização
vermelha das rodovias.
BÁRIO: O sulfato de bário é tão insolúvel que embora Ba2+ seja tóxico, o BaSO4 pode
ser ingerido sem perigo. Por esse fato e considerando que íons Ba2+ refletem
fortemente os raios-x, BaSO4 é aplicado na medicina em radiografias; estruturas
interiores do corpo podem ser claramente caracterizadas porque o BaSO4 é opaco aos
raios-x.
RÁDIO: Antigamente era usado como emissor alfa no tratamento de câncer.
IMPORTÂNCIA BIOLÓGICA
Os íons Mg+2 se concentram nas células animais, e os íons Ca2+ se concentram nos
fluídos corpóreos fora da célula, de modo semelhante à concentração do K+ no
interior da célula e do Na+ no seu exterior. Os íons Mg2+ formam um complexo com o
ATP, e são constituintes dos fosfoidrolases e das fosfotransferases, que são enzimas
para reações envolvendo o ATP e liberando energia. São também essenciais para a
transmissão de impulsos ao longo de fibras nervosas. O Mg2+ é importante na
clorofila, nas partes verdes das plantas. O Ca2+ é importante em ossos e dentes como
a apatita, Ca3(PO4)2, e no esmalte dos dentes, como fluorapatita, 3(Ca3(PO4)2).CaF2.
Os íons Ca2+ são importantes na coagulação do sangue, e são necessários para dar
início à contração dos músculos e para manter o batimento regular do coração.