Relatorio de Metais Alcalinos e Metais Alcalinos Terrosos

Relatorio de Metais Alcalinos e Metais Alcalinos Terrosos

Instituto Federal Goiano, Campus Rio Verde.

Metais Alcalinos e Metais alcalino-terrosos.

Orientador: Rodrigo Braghiroli. Acadêmicas: Janaina Lacerda;

Juliana Dantas.

Rio Verde.

2010

Índice

  1. Introdução ----------------------------------------------------------------------- Pág. 03

  1. Propriedades Físicas e Químicas----------------------------------------- Pág. 05

  1. Objetivo -------------------------------------------------------------------------- Pág. 07

  1. Materiais e Reagentes ------------------------------------------------------- Pág. 07

  1. Parte experimental ------------------------------------------------------------ Pág. 08

    1. Prática 1 -------------------------------------------------------------------- Pág. 08

    2. Prática 2 -------------------------------------------------------------------- Pág. 08

  1. Resultados e discussões ---------------------------------------------------- Pág. 09

6.1 Prática 1 ---------------------------------------------------------------- Pág. 09

6.2 Prática 2 ---------------------------------------------------------------- Pág. 09

  1. Conclusão ----------------------------------------------------------------------- Pág. 10

  1. Revisão Bibliográfica --------------------------------------------------------- Pág. 11

  1. Introdução

Os metais alcalinos compreendem os elementos do Grupo 1, formando um grupo bastante homogêneo, com a química mais simples que qualquer outro grupo da Tabela Periódica. Este grupo é formado pelos seguintes metais: lítio (Li), sódio (Na), potássio (K), rubídio (Rb), césio (Cs) e frâncio (Fr). Estes metais possuem na camada eletrônica mais externa um elétron fracamente ligado ao núcleo e geralmente formam compostos univalentes, iônicos e incolores. Apesar de sua grande semelhança química, estes elementos não ocorrem juntos, principalmente por causa dos diferentes tamanhos dos íons. [Wikipédia, 2009].

São metais de baixa densidade e moles. Altamente eletropositivos e reativos. A eletropositividade destes elementos tende a crescer, no grupo, de cima para baixo caso observado do ponto de vista termodinâmico (liberação de energia), pois quanto menor, mais o elemento se hidrata, oxidando mais rápido e reagindo mais rápido, mas, se visto do ponto de vista cinético (velocidade da reação) a reatividade tende a crescer de baixo para cima, pois quanto maior os átomos, mais fácil de perder o seu elétron de valência e reagem mais rápido. Apresentam um único elétron nos seus níveis de energia mais externos (em subnível s), tendendo a perdê-lo, transformando-se em íons monopositivos: M+. [Wikipédia, 2009].

Também são sólidos metálicos maleáveis. Todos têm propriedades metálicas características, como brilho metálico prateado e altas condutividades térmicas e elétricas. O nome alcalino deriva de uma palavra árabe que significa cinzas. Os elementos têm baixa densidade e baixos pontos de fusão. Essas propriedades variam de maneira razoavelmente regular com o aumento do número atômico. Os metais alcalinos são todos muito reativos perdendo rapidamente um elétron para formar íons com carga 1+. [BROWN,2005].

Os metais alcalinos são voláteis e podem ser isolados na forma pura, por destilação de misturas de reação. As superfícies dos metais alcalinos recém preparados apresentam um brilho prateado característico. Os metais

são bons condutores de eletricidade e calor, e formam o grupo mais mole e com os menores pontos de fusão. [MAHAN,1995]

Os metais alcalino-terrosos são os elementos químicos do grupo 2 (2 A) da tabela periódica, formando uma família ou uma série química, e são os seguintes: berílio (Be ), magnésio (Mg), cálcio (Ca), estrôncio (Sr), bário (Ba) e rádio (Ra). São mais duros e mais densos que os metais alcalinos, fundindo-se

a temperaturas mais altas. São menos reativos que os metais alcalinos, sendo o berílio e o magnésio os menos reativos deste grupo. Possuem tendência de perder os 2 elétrons mais externos e formar íons 2+. [BROWN,2005]

Os elementos deste grupo nunca se encontram em estado metálico na natureza. Podem ser preparados pela eletrólise de seus haletos no seu estado fundido, porém a maneira mais conveniente de preparar pequenas quantidades de outros metais alcalinos terrosos é por meio da redução de seus óxidos por metais redutores disponíveis. [MAHAN,1995]

O nome alcalino-terroso provém do nome que recebiam seus óxidos: terras. Possuem propriedades básicas (alcalinas). Apresentam eletronegatividade menor ou igual a 1,3 segundo a escala de Linus Pauling. Este valor tende a crescer no grupo de baixo para cima. São metais de baixa densidade, coloridos e moles. Reagem com facilidade com halogênios para formar sais iônicos e com a água (ainda que não tão rapidamente como os metais alcalinos) para formar hidróxidos fortemente básicos. São todos sólidos. Todos apresentam dois elétrons no seu último nível de energia (em subnível s), com tendência a perdê-los transformando-se em íons bipositivos, M2+. Esta tendência em perder elétrons, denominada eletropositividade cresce no grupo de cima para baixo, sendo o menos eletropositivo, o berílio. A reatividade dos metais alcalinos-terrosos tende a crescer no mesmo sentido. [Wikipédia, 2009]

2. Propriedades Físicas e Químicas

As propriedades dos metais alcalinos estão intimamente relacionadas com sua estrutura eletrônica e seu tamanho. Todos os elementos são metais, excelentes condutores de eletricidade e moles. São muito reativos e perdem rapidamente o brilho quando expostos ao ar seco. Todos reagem com água, liberando hidrogênio e formando os correspondentes hidróxidos. Queimam ao

ar formando óxidos, embora o produto formado varia de acordo com o metal. Reagem com enxofre formando sulfetos. São muito eletropositivos formando bases muito fortes e oxossais muito estáveis. [J.D.Lee, 1999]

Já as propriedades dos metais alcalinos-terrosos apresentam as mesmas tendências nas propriedades que foram observadas no grupo 1, contudo, o berílio é um exceção. Cálcio, estrôncio e bário reagem facilmente com água fria, liberando hidrogênio e formando os hidróxidos. [J.D.Lee, 1999]

Ca + 2H2O  Ca(OH)2 + H2

O magnésio não reage com água fria, mas é capaz de decompor água quente. [J.D.Lee, 1999]

Mg + 2H2O  Mg(OH)2 + H2

Ou

Mg + 2H2O  MgO + H2

O hidróxido de berílioé anfótero, mas os outros, de Mg, Ca, Sr e Ba, são básicos. A força da base aumenta do Mg ao Ba, de modo que os elementos do grupo 2 apresentam a tendência normal de aumento de suas propriedades básicas, de cima para baixo dentro do grupo. [J.D.Lee, 1999]

Todos os metais do grupo 2 reagem com ácidos liberando H2, embora o berílio reaja lentamente. O Be reage com NaOH, porém Mg, Ca, Sr e Ba não

reagem, sendo tipicamente básicos. Essas reações ilustram o caráter crescente dos elementos, ao se descer pelo grupo. [J.D.Lee, 1999]

Mg + 2HCl  MgCl2 + H2

Be + 2NaOH + 2H2O  Na2[Be(OH)4] + H2

Ou

Be + 2NaOH + 2H2O  NaBeO2 . H2O + H2

Todos os elementos desse grupo queimam em atmosfera de O2 formando óxidos, MO. O Mg queima ao ar emitindo um brilho extremamente

intenso e liberando uma grande quantidade de calor. Esse fato é aproveitado para dar início a uma reação térmita com alumínio (reação aluminotérmica) e

também como fonte de luz nos antigos bulbos de flash fotográfico. [J.D.Lee, 1999]

Mg + ar  MgO + Mg3N2

O MgO não é muito reativo, principalmente quando previamente aquecido a altas temperaturas. Por esse motivo, é utilizado como material refratário. Possui várias propriedades que o torna adequado para o revestimento de altos fornos, tais como:

  1. Elevados pontos de fusão (~ 2800o C).

  2. Pressões de vapor extremamente baixas.

  3. Elevada condutividade térmica.

  4. Inércia química.

  5. Alta resistividade elétrica. [J.D.Lee, 1999]

O Mg(OH)2 é muito pouco solúvel em água ( cerca de 1x 10-4 g l-1 a 20 oC), mas os hidróxidos são solúveis e a solubilidade aumenta ao se descer pelo grupo ( Ca(OH)2 ~ 2 g l-1; Sr(OH)2 ~ 8 g l-1 e Ba(OH)2 ~ 39 g l-1 ). O

Mg(OH)2 é fracamente básico, sendo usado no tratamento de acidez associada à indigestão. Os outros hidróxidos são bases fortes. [J.D.Lee, 1999]

  1. Objetivo

O objetivo deste relatório é de observar a reatividade dos elementos sódio (Na) e magnésio (Mg) em presença de H2O.

A partir das reações realizadas, a análise do produto formado e a forma como tal elemento reagiu, podemos concluir algumas de suas propriedades características e a reatividade do mesmo. Além da reatividade, a solubilidade também é uma característica

importante de cada elemento, por tanto analisaremos essa propriedade nos metais alcalinos e alcalinos terrosos.

4. Materiais e Reagentes

- Fenolftaleína;

- Béqueres;

- Pinça Metálica;

- Vidro de relógio;

- Bico de Bunsen;

- Cadinho;

- Tubo de ensaio;

- Amostras metálicas de Mg e Na;

- Mármore em pó (CaCO3).

5. Parte Experimental

5.1 Prática 1. Metais Alcalinos.

a) Observação da oxidação espontânea dos metais:

Cortou-se em pequenos pedaços de Na e deixou-os por alguns minutos expostos ao ar.

b) Formação de hidróxidos:

Encheu-se um béquer com água e adicionou-se uma pequena amostra de metal. E observou-se a reação que ocorre. E para comprovar a formação do hidróxido pingou-se algumas gotas de fenolftaleína sobre a solução.

5.2 Prática 2. Metais Alcalinos Terrosos.

a) Formação de óxidos e Formação de hidróxido de magnésio:

Aqueceu-se com o auxilio da pinça metálica, um pedaço de magnésio metálico em fita sobre um vidro de relógio (não olhou-se diretamente para a luz que se desprende, pois a luz emitida na combustão do magnésio é rica em radiação quimicamente ativa).

Adicionou-se o resíduo da combustão em um tubo de ensaio com água. Agitou-se e cotejou-se fenolftaleína para confirmar a formação do hidróxido.

b) Formação de hidróxido de cálcio:

Aqueceu-se no cadinho uma porça de carbonato de cálcio. Deixou-se o cadinho esfriar e testou-se a formação de CaO (oxido), pela adição de água ao cadinho e posteriormente gotejo-se fenolftaleína para observar a coloração rósea que indicou-se a formação do hidróxido de cálcio.

6. Resultados e Discussões

6.1 Prática 1. Metais Alcalinos.

a) Observação da oxidação espontânea dos metais:

Verificou que a coloração do metal torna-se rapidamente esbranquiçada, devido à rápida de uma camada de oxido em suas superfícies.

b) Formação de hidróxidos:

Houve uma efervescência, constatando a liberação de H2. Formou-se uma base (NaOH) que é visto pela coloração rosa do indicador Fenolftaleína. O Na funde-se com o calor liberado na reação e fica “dançando” sobre a superfície da água. A equação que representa a reação observada é:

2 Na + H2O → 2 NaOH

6.2 Prática 2. Metais Alcalinos Terrosos.

a) Formação de óxidos e Formação de hidróxido de magnésio:

Observamos que, ao aquecer o magnésio metálico, houve uma queima do elemento sólido, com emissão de um brilho intenso e liberação de uma grande quantidade de calor. Ao adicionarmos o produto da combustão em um tubo de ensaio com água, provou-se, através do uso do indicador, que tratava-se do óxido básico de magnésio.

  1. Formação de hidróxido de cálcio:

Observamos que houve a formação de seu óxido correspondente, com posterior liberação de gás carbônico. Esta reação foi confirmada após a adição da água ao cadinho e posterior gotejamento do indicador, mostrando que havia CaO:

CaO + H2O → Ca(OH)2

7. Conclusão

Podemos concluir que, os metais alcalinos e alcalinos terrosos possuem semelhanças e diferenças distintas. Em relação à reatividade, tanto os metais alcalinos quanto os alcalinos terrosos reagem com oxigênio do ar formando seus respectivos óxidos.

Em relação à formação de óxidos e hidróxidos, somente os elementos do grupo dos alcalinos terrosos podem ser preparados pela combinação direta dos elementos ou pela decomposição térmica dos carbonatos. Em relação à solubilidade dos sais, todos os cloretos de metais alcalinos e alcalinos terrosos utilizados na preparação das soluções apresentam solubilidade em água.

  1. Revisão Bibliográfica

MAHAN, B. M. Química: Um curso universitário. 4. ed. São Paulo : Edgard Blucher, 2003;

BROWN, T. L. Química: A ciência central. 2 ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005;

LEE, J. D. Química Inorgânica não tão concisa. 5. ed. São Paulo: Edgard Blucher, 1999;

Metais Alcalinos Terrosos. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org /wik/ metal_ alca lino-terroso>. Acesso em 12 Set.2009.

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