METAIS ALCALINOS E ALCALINO-TERROSOS: REATIVIDADE E IDENTIFICAÇÃO

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INSTITUTO FEDERAL DA BAHIA

ALAN PAULO DA SILVA MENDES

RAFAEL DE JESUS LIMA MATTOS

METAIS ALCALINOS E ALCALINO-TERROSOS:

REATIVIDADE E IDENTIFICAÇÃO

Salvador - BA

Fevereiro de 2018

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INSTITUTO FEDERAL DA BAHIA

Relatório apresentado ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia como critério de avaliação à disciplina Química Inorgânica no curso de Engenharia Química sob a orientação da professora Denise Sá.

Salvador – BA
Fevereiro de 2018

SUMÁRIO

Página

1. Fundamentação teórica _______________________________________ 04
2. Objetivos __________________________________________________ 06
3. Materiais e reagentes _________________________________________07
4. Procedimento experimental ____________________________________08
5. Resultados e discussão _______________________________________ 11
6. Conclusão _________________________________________________ 31
7. Referências bibliográficas _____________________________________33

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Todos os elementos do bloco s são sólidos, no estado fundamental, formados por átomos que estão ligados uns aos outros via ligação metálica. Os elementos do Grupo 1 e do Grupo 2 são classificados como elementos do bloco s pois, usam apenas os elétrons s nos diferentes processos aos quais estão envolvidos.

Todos os elementos do Grupo 1 um possuem características metálicas, com configuração eletrônica ns1, ou seja, possuem um elétron de valência no orbital mais externo. A força com que o núcleo atrai este elétron de valência é relativamente fraca, devido à distância núcleo-elétron de valência, e por isso este elétron de valência pode ser removido com considerada facilidade, quando comparado aos elementos do Grupo 2, formando M+. Em contrapartida os demais elétrons estão mais fortemente ligados ao núcleo. Ao se remover o primeiro elétron, a carga positiva do núcleo passa a ser maior do que a soma das cargas dos elétrons restantes, ou seja, a força de atração a partir da relação carga-raio é aumentada. Sendo assim, a segunda energia de ionização será relativamente alta.        
        Os elementos do Grupo 1 conduzem eletricidade, e os metais alcalinos devem ser armazenados em solvente hidrocarboneto, evitando assim o contato com oxigênio e a posterior formação de óxidos.        
        Os elementos do Grupo 2 apresentam características semelhantes às dos elementos do Grupo 1. São muito reativos, porém menos do que os metais do Grupo 1. Possuem configuração eletrônica ns2, possuindo dois elétrons de valência. Os átomos dos elementos do Grupo 2 são grandes, mas menores do que seus correspondentes do mesmo período do Grupo 1. Normalmente formam íons do tipo M2+, sendo a terceira energia de ionização muito alta, não compensando a remoção de um terceiro elétron.

        A energia necessária para atomizar os elementos do Grupo 1 e do grupo 2 são diferentes, sendo que no Grupo 1 há um tendência linear, enquanto que no Grupo 2 a tendência não é linear. Esse fato pode ser explicado pois todos os metais do Grupo 1 possuem estrutura cristalina cúbica de corpo centrado, enquanto que há uma variação na estrutura cristalina dos elementos do Grupo 2: Be e Mg possuem estrutura hexagonal, Ca e Rd possuem estrutura cúbica de face centrada e Sr e Ba possuem estrutura cristalinas diferentes. Portanto, se as estruturas são diferentes, isso influência na energia necessária para atomizar as espécies.        
        Analogamente ao Grupo 1, conforme se aumenta o raio dos elementos do Grupo 2, menor será a energia de ionização, refletindo na tendência dos potencias padrão (Eº), que se tornam mais negativos com o aumento do número atômico, indicando o mesmo sentido para a maior tendência de oxidação dos elementos.

1. OBJETIVOS
   

1. Avaliar a reatividade dos metais alcalinos e alcalino-terrosos frente à água.
2. Avaliar a reatividade dos metais alcalinos frente ao ar.
3. Identificar metais alcalinos através do teste de chama.
4. Conhecer o comportamento de íons alcalinos em água.
5. Reconhecer o caráter iônico de compostos dos elementos alcalinos.
6. Identificar os elementos do Grupo 2 através de testes de precipitação.
7. Avaliar a alteração de solubilidade de diferentes séries de sais dos elementos do Grupo 2.
8. Analisar o caráter ácido-base de compostos dos elementos alcalino-terrosos.

1. MATERIAIS E REAGENTES

1. Vidrarias e acessórios

1. Béquer de 100 mL
2. Papel de filtro
3. Cápsula de porcelana
4. Tubo de ensaio
5. Pinça de metal
6. Vidro de relógio
7. Papel indicador de pH
8. Proveta de 50 mL
9. Proveta de 100 mL

1. Reagentes

1. Água destilada
2. Fenolftaleína
3. Metal lítio
4. Metal sódio
5. Metal potássio
6. Etanol
7. Solução de cloreto de lítio
8. Solução de cloreto de sódio
9. Solução de cloreto de potássio
10. Cloreto de potássio
11. Hidrogenocarbonato de sódio
12. Fita de magnésio
13. Nitrato de magnésio
14. Nitrato de cálcio
15. Nitrato de estrôncio
16. Nitrato de bário
17. Sulfato de sódio
18. Cromato de potássio
19. Hidróxido de sódio

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. Metais alcalinos

1. Experimento 1

1. Tomou-se um béquer de 100 mL, colocou-se metade do seu volume de água destilada e adicionou-se duas gotas de fenolftaleína.
2. Cortou-se, cuidadosamente, sobre um pedaço de papel de filtro, um pequeno fragmento do metal lítio.
3. Colocou-se o fragmento de lítio dentro da água contida no béquer, tapando-a imediatamente com um vidro de relógio.
4. Repetiu-se o procedimento para o sódio e o potássio.
5. Anotou-se as observações.

1. Experimento 2

1. Em três cápsulas de porcelana adicionou-se 5 mL de etanol em cada.
2. Na capela, com exaustão desligada, separou-se as cápsulas de porcelana a uma distância considerável e inflamou-se o etanol no primeiro cadinho.
3. Borrifou-se a solução de cloreto de lítio.
4. Repetiu-se o procedimento para a segunda cápsula, borrifando cloreto de sódio.
5. Repetiu-se o procedimento para a terceira cápsula, borrifando cloreto de potássio.
6. Anotou-se as observações.

1. Experimento 3

1. Tomou-se quatro tubos de ensaio e adicionou-se, a cada um separadamente, pequena quantidade dos seguintes sais: cloreto de sódio, cloreto de potássio, carbonato de potássio e Hidrogenocarbonato de sódio.
2. Adicionou-se cerca de 2 mL de água destilada a cada tubo, agitando-os para dissolver os sólidos.
3. Com o papel indicador, mediu-se o pH de cada solução e comparou-se com o pH da água destilada.

1. Metais alcalinos terrosos

1. Experimento 1

1. Tomou-se dois pequenos pedaços ( aproximadamente 2 cm) de fita de magnésio, observou-se a aparência, lixou-se a sua superfície e observou-se novamente a aparência.
2. Colocou-se um dos pedaços de fita em um tubo de ensaio contendo água destilada, à qual foram previamente adicionadas duas gotas de solução de fenolftaleína.
3. Observou-se indícios de que ocorre ou não reação e anotou-se as observações.
4. Segurou-se o outro pedaço com uma pinça de metal e queimou-a. Observou-se a aparência do produto da reação e reservou-se o material para ser usado no experimento 4.

1. Experimento 2

1. Separou-se doze tubos de ensaio.
2. A cada três tubos colocou-se 1 mL de solução 0,5 mol.L-1 de cada um dos seguintes sais: nitrato de magnésio, nitrato de cálcio, nitrato de estrôncio e nitrato de bário.
3. Em seguida, adicionou-se, gota a gota, a cada um dos tubos contendo os cátions, soluções dos seguintes ânions: sulfato de sódio, cromato de potássio e hidróxido de sódio.
4. Registrou-se as observações.

1. Experimento 4

1. Colocou-se, em vidros de relógio distintos, um pouco de cada um dos nitratos usados no experimento 2, além do produto obtido no experimento 1 com a queima da fita de magnésio.
2. Tocou-se os terminais do dispositivo para testar a condutividade elétrica, em dois pontos separados do material, e verificou-se se as lâmpadas acendiam.
3. Adicionou-se um pouco de água a cada um dos sólidos e misturou-se.
4. Repetiu-se o procedimento do item II usando, em lugar do sólido, a mistura do mesmo com a água.
5. Mediu-se o pH de cada uma das soluções usadas no item III e também das misturas, em água, do óxido de magnésio e do carbonato de cálcio.

1. RESULTADOS E DISCUSSÃO

1. Metais alcalinos

1. Experimento 1

Sabe-se que nas condições normais de temperatura e pressão os elementos dos Grupo 1, também chamados de grupo dos metais alcalinos, são sólidos, ou seja, são átomos ligados uns aos outros via ligação metálica, o que lhes confere a boa capacidade de conduzir corrente elétrica.  Os elementos do Grupo 1 (grupo dos metais alcalinos) são geralmente encontrados em uma substância composta na forma de íons e apresentam arranjo único, ou seja, possuem uma estrutura cristalina repetida durante toda a estrutura dos sólidos do seu grupo, especificamente em forma de cubo de corpo centrado.