Propriedades Metais Alcalinos e Alcalinos Terrosos

                                

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE

INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS - ICEx

ANGEL FOLAN COSTA

ÉRIC SOARES PIRES

GIOVANA PALOMO FERREIRA

LUCAS DE MORAES COELHO

PROPRIEDADES DOS METAIS ALCALINOS (GRUPO 1) E DOS METAIS ALCALINOS TERROSOS (GRUPO 2)

Relatório de Química Inorgânica Experimental para fins acadêmicos, sob orientações do Professor Mendelssolm Kister de Pietre.

VOLTA REDONDA

2023

1. INTRODUÇÃO

Os metais alcalinos incluem elementos do grupo I da tabela periódica, que possuem um raio iônico notavelmente alto e fraca atração nuclear/elétron, porque os elétrons da camada de valência estão muito distantes do núcleo. São átomos que ao se converterem em íons formam cátions e doam elétrons da camada bivalente para se tornarem eletricamente estáveis. Esses elementos são altamente reativos quimicamente e reagem fortemente com elementos não metálicos e alguns outros compostos. Eles são facilmente oxidados e não são encontrados na natureza no estado livre. Por terem um único elétron na camada de valência, a ligação totalmente metálica é fraca, justificando sua baixa densidade, pontos de fusão e pontos de ebulição. Essas propriedades aumentam de cima para baixo no grupo e são diretamente proporcionais ao tamanho do átomo.

Esses metais têm baixa eletronegatividade e servem como bons agentes redutores. São fisicamente caracterizados por boa condutividade elétrica. Seus núcleos, em termos de dureza, são considerados moles, altamente reativos, podendo formar compostos incolores quando reagidos com outras espécies. 

Usando o conceito apresentado no estudo das propriedades dos metais alcalinos terrosos, podemos observar uma reatividade notavelmente alta desse grupo 2 da tabela periódica. Quando os átomos desse grupo são convertidos em íons, eles formam cátions com valência +2 ao perder dois elétrons de sua camada de valência. Isso o torna eletricamente estável com uma configuração eletrônica semelhante à dos gases nobres. Os metais alcalinos terrosos têm valores de reatividade mais baixos do que seus predecessores. Ao formar uma solução com esses metais, na maioria dos casos, podem ser obtidos compostos incolores. Vale ressaltar que os metais alcalinos terrosos são caracterizados por forte ação de agentes redutores em determinadas reações, como produtos derivados da eletrólise de seus respectivos cloretos.

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1. OBJETIVOS

Relatório destinado a ilustrar conceitos relacionados às propriedades dos metais alcalinos e metais alcalinos terrosos avaliados em laboratório. Caracterização e análise de reatividade de metais alcalinos e metais alcalinos terrosos em experimentos com amostras sólidas.

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1. METODOLOGIA PRÁTICA 1

1. Experimento 1

Utilizando um béquer com água destilada e duas gotas de solução etanoica de fenolftaleína (C20H14O4), colocou-se com o auxílio de uma pinça um pedaço de lítio (Li(s)).

Repetiu-se o procedimento com um pedaço de sódio (Na(s)).

Foi feito novamente o procedimento com um pedaço de potássio (K(s)).

1. Experimento 2

Em um tubo de ensaio, foi colocada uma pequena quantidade de peróxido de sódio (Na2O2) com a ajuda de uma espátula. Em seguida, com uma pipeta, foi adicionado ao tubo de ensaio 1mL de água destilada. Agitou-se e, após, foi adicionado com o conta-gotas uma gota do indicador fenolftaleína (C20H14O4).

1.         Experimento 3

No primeiro tubo de ensaio foi colocado com o auxílio de uma espátula uma pequena quantidade de cloreto de potássio (KCl); no segundo tubo de ensaio, de forma análoga, colocou-se nitrato de potássio (KNO3); em um terceiro tubo de ensaio, da mesma forma, foi colocado carbonato de potássio (K2CO3). Em cada um dos tubos foi adicionado cerca de 1mL de água destilada através de uma pipeta e, após, foram agitados os tubos de ensaio até os sais dissolverem. Em seguida, foi adicionada uma gota de fenolftaleína (C20H14O4) em cada um dos tubos de ensaio.

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1. RESULTADO E DISCUSSÃO PRÁTICA 1

1. Experimento 1

Ao adicionar o 𝐿𝑖(𝑠) ao béquer A, contendo água destilada e fenolftaleína, notou-se a formação da cor rosa, proveniente da formação do hidróxido de lítio na solução, além da liberação de gás hidrogênio e da liberação de calor. Segundo a equação química e balanceada abaixo:

2𝐿𝑖(𝑠) + 2𝐻2𝑂(𝑙) → 2𝐿𝑖𝑂𝐻(𝑎𝑞) + 𝐻2(𝑔) + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎

Ao adicionar o 𝑁𝑎(𝑠) ao béquer B, contendo também água destilada e fenolftaleína, notou-se também, no entanto, mais rapidamente que o béquer com lítio, a formação da coloração rosada, devido a formação do hidróxido de sódio, a formação de gás hidrogênio e a liberação de calor mais intensa. Segundo a equação química e balanceada abaixo:

2𝑁𝑎(𝑠) + 2𝐻2𝑂(𝑙) → 2𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑎𝑞) + 𝐻2(𝑔) + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎

Ao adicionar o 𝐾(𝑠) ao béquer C, contendo também água destilada e fenolftaleína, notou-se também, no entanto, de maneira mais rápida que o B, a formação da coloração rosa, devido a formação do hidróxido de potássio, a liberação de gás hidrogênio, liberação de calor e a liberação de energia em forma de luz. Segundo a equação química e balanceada abaixo:

2𝐾(𝑠) + 2𝐻2𝑂(𝑙) → 2𝐾𝑂𝐻(𝑎𝑞) + 𝐻2(𝑔) + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎

Metais alcalinos, assim como seu nome já diz, tendem a reagir violentamente com a água para formar uma base 𝑋𝑂𝐻(𝑎𝑞), a qual e caracterizada pela cor rosa do indicador ácido base fenolftaleína, liberação de gás hidrogênio, formado devido a oxidação do metal pelo hidrogênio da água, e a liberação de energia, devido ao baixo potencial de ionização. Isso porque, tais metais encontrados no grupo 1 da tabela periódica, possuem a configuração dos elétrons de valência 𝑛s1, o que configura um alto poder redutor.