Metais alcalinos

Metais
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Metais alcalinos - Grupo 1A
; Li / Na / K / Rb / Cs / Fr
ª Na e K são os mais abundantes
; Estrutura
ª ns1 - aparecem normalmente como iões positivos (+)
ª Não se encontram isolados na natureza / reacção com não-metais
› Carbonatos (CO3) / cloretos / nitratos (NO3)
; Propriedades
ª Excelentes agentes de redução
› reacção (violenta) com água : hidróxidos (bases solúveis / alkalis)
› formação de peróxidos (Na2O2) - hidrolisa em peróxido de hidrogénio
ª KNO3 + C + S (pólvora)
; Aplicações
2 KNO3 + 4C
2 KNO3 + 2S
ª Soda caustica (NaOH) / Cloro
ª Na - muito usado na preparação de PB (C2H5)4
ª Li2CO3 tratamento de depressões
K2CO3 + 3 CO + N2
K2SO4 + SO2 +N2
Metais
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Metais alcalino-terrosos - Grupo 2A
; Be / Mg / Ca / Sr / Ba / Ra
ª Ca e Mg são os mais abundantes (animais e plantas)
; Estrutura
ª ns2 - todos formam compostos no estado de oxidação +2 (CaO)
; Propriedades
ª Os óxidos hidrolisam para dar uma solução alcalina
ª terrosos - não fundem nem alteram ao fogo (alquimia) - pf CaO = 2572 C
ª os iões 2+ são mais pequenos que os iões 1+ (melhor atração de e- e ligações mais
fortes)
; Aplicações
ª Carbonato / óxido de Ca - construção
ª Ca na forma de sulfato dihidratado : cimento Portland
ª Ligas de Al / Mg : melhores propriedades mecânicas e resistência à corrosão
ª Ba - lâmpadas
ª Ra (sais): materiais luminosos (relógios)
Metais
Metais
;
Metais - Grupo 3A
Grupos 3A e 4A Fazem a ponte entre os metais (1A e 2A) e os não-metais (5A- 8A)
„
Grandes variações de propriedades
; Al / Ga / In / Tl
ª Al é o metal mais abundante (3º elemento - 7,5% da crosta)
; Estrutura
ª ns2np1 - nº de oxidação +3 (Tl: +1)
ª AL: Bauxite (.2H2O) / purificação + electrólise
; Propriedades (AL)
Al2O3
2 ALO2-
AL(OH)3
AL2O3
ª Baixa densidade (2,7 g/cm3)
ª Elevada resistência à tracção / maleável / bom condutor
ª Fracas propriedades mecânicas (ligas de Cu, Mg, Mn, Si)
ª Reacção com HCl e óxidos metais de transição / fraca com água e ácido nítrico
ª AL2O3 - elevada entalpia de formação (foguetões: Al + perclorato de amónio)
; Aplicações
ª Embalagens (reciclagem) / recipientes
/
foguetões
Al
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Metais - Grupo 4A
; Ge / Sn / Pb
ª Lustrosos /maleáveis / dúcteis / pouco abundantes
; Estrutura
ª ns2np2
; Propriedades
ª Sn não é forte mas é resistente à corrosão
ª Pb é durável / quimicamente inerte
› Passivação com óxidos, cloretos e sulfatos
› elevada densidade / usado na protecção contra radiações e na insonorização
; Aplicações
ª Estanho - objectos e ligas
ª Pb - baterias / isolamento sonoro / protecção de radiações
ª Óxidos (SnO2 e PbO) - cerâmicas, pigmentos e cristal
A preparação de Sn liberta CO2 / Pb liberta SO2 (chuvas ácidas)
Envenamento por chumbo - anemias, convulsões e estragos cerebrais
Metais
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Metais de transição
; Propriedades físicas
ª Geral: empilhamento compacto / nº coordenação 12
ª Raio atómico pequeno: ligações metálicas muito fortes / pf elevados
ª Lustrosos, dúcteis, maleáveis e bons condutores (Ag é o melhor)
; Configurações electrónicas
ª 1ª série: 4s23dx / Cr : 4s13d5
/ Cu : 4s13d10
ª Geral: paramagnéticos / Fe, Co, Ni - ferromagnéticos
/
Fe2+ : 3d6
; Números de oxidação
ª Variáveis (perdas de e-) / desde 0 para alguns compostos de Fe e Ni a +7 para Mn
ª Geral +3 / tendência para +2 no fim da série (>aumento da energia da 3 ionização)
ª Estados de oxidação mais elevados com elementos + electronegativos (O e F)
ª Óxidos:
› nº oxidação elevado - covalentes e ácidos
› nº oxidação baixo - iónicos e básicos
Metais
Metais
Ferro
Abundante (após Al: 6.2%)
; Estrutura
ª minérios - óxidos: hematite (Fe2O3) e magnetite (Fe3O4)
ª pirite (FeS2) - ouro dos loucos
Fe2O3
Fe3O4
FeO
Fe
2
6
ª [Ar] 4s 3d
alto forno (2000 C) / CO libertado pelo coke e CaCO3
; Propriedades
ª Pouco duro - presença de impurezas (5% C) / melhora na forma de FeC)
ª Reactivo r sujeito a corrosão / melhora na forma de aço (1,3% C)
› Praticamente todos os níveis de dureza e flexibilidade podem ser obtidos por
arrefecimento, reaquecimento e têmpera
ª Ferromagnético
ª Importante na dieta (1 mg / dia) - hemoglobina (3g) / anemia
; Aplicações
ª Ligas - aço doce e duro / aço inoxidável
ª ligas magnéticas
Metais
Metais
Cobre
; Estrutura
O2
O2
CuFeS2
CuS
Cu
ª Raro
ª Parte está a ser obtido por acção bacteriana (thiobacillus ferrooxidans)
› Sempre purificado por electrólise
ª [Ar] 4s13d10
› Cu+ é diamagnético enquanto Cu2+ é paramagnético
; Propriedades
ª pouco reactivo - pode ser encontrado puro na natureza
ª excelente condutor
ª sofre corrosão ao ar húmido (H2O / O2 / CO2) / passivação das estátuas
ª sais (acetato /cloreto / carbonato / hidróxido) - usados como pesticidas
; Aplicações
ª tubagens e fios condutores
ª ligas - bronze (com Zn) / cuproníquel (com Ni)
› CuCl é usado com AgCl nas lentes photogrey
Metais
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Ligas
Misturas homogéneas de dois ou mais metais
; Estruturas dependentes das diferenças de raios atómicos
ª empilhamento difícil
ª o caso particular dos metais de transição
; Pequenos átomos aumentam a resistência
ª 2% Be em cobre - ausência de faíscas
ª Ba (muitos e- em Níquel - facilidade de produzir faíscas)
; Grandes átomos diminuem a resistência e pf
ª Bi em estanho e chumbo
ª as ligas de Na e K são flúidas devido a um empilhamento deficiente - arrefecimento
de centrais nucleares
; Propriedades específicas
ª pequenas porções / impurezas
Metais
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Aço
; Primeiro passo: redução do conteúdo de C e remoção de impurezas (Si / P / S)
ª adição de componentes conforme as propriedades pretendidas
; Composição base (tipo 18-8): 18% Cr / 8% Ni e < 0,2% C
ª 2 a 4% de Mo (aço 316 e 317) - melhora a resistência à corrosão e temperatura
; Estabilidade aumenta diminuindo o conteúdo de C (< 0,03%)
ª muito caro (316E.L.)
; Aditivos
ª Mn (0,5 - 1%)
ª Ni (< 5%)
(> 5%)
ª Cr
aumenta força e dureza / diminui ductibilidade
aumenta força e resistência ao choque
aumenta a resistência à corrosão e ao calor
aumenta dureza e resistência
(> 12%)
ª Va
ª W (< 20%)
aumenta a resistência à corrosão
aumenta a dureza
aumenta a resistência a altas temperaturas
Metais
Metais
Ligas
; Outras ligas importantes
ª Cobre
› latão:
até 40% de zinco e cobre
› bronze:
cobre + outro metal / 10% de estanho e 5% de chumbo
ª Cuproníquel:
Níquel (25%, em moedas) em cobre
› soluções sólidas - a resistência à corrosão e calor aumentam com o Ni (5 a 30%)
› Monel (70% Ni) - reactores de HF
› Hastelloy (Ni / Cr / Mo / Fe) - resistência à corrosão, temperatura e oxidação
ª Ligas de AL:
Cu / Mg / Zn / Si
› leves / resistentes à corrosão / boa condutividade eléctrica e térmica / baixa
toxicidade / fáceis de trabalhar
› aviões / construção e usos domésticos
ª Ligas de Ti / Al / V: resistência à corrosão e elevadas temperaturas (1000 C)
ª Solda:
Estanho e Chumbo