RELATÓRIO: TIPOS DE REAÇÕES QUÍMICAS

1. INTRODUÇÃO

Os metais alcalinos constituem o grupo 1A da tabela periódica, portanto, sua configuração eletrônica sempre termina em ns¹, com n variando de 1 a 7. Apesar de o Hidrogênio satisfazer a regra s¹, ele não é considerado um metal alcalino, pois não possui praticamente nenhuma outra característica físico-química semelhante com os outros elementos. Os elementos que constituintes da família 1ª são: Li (z=3), Na (z=11), K (z=19), Rb (z=37), Cs (z=55), Fr (z=87). Todos os metais alcalinos são extremamente reativos quando expostos ao oxigênio ou à água, assim como a qualquer ânion. Uma vez que as energias de ionização os mesmos são as mais baixas da tabela, a perda do último elétron da camada se faz sem o desprendimento de muita energia. Seguem alguns exemplos:

a) 2Li(s) +2H2O(l) →2LiOH(aq) +H2(g)
b) 4K(s) +O2(g) →2K2O(s)
c) 2Rb(s) +2H2O → 2Rb(OH)(aq) + H2(g)

As reações entre os metais alcalinos e a água acontecem tão violentamente (como na do rubídio) que podem ocasionar a combustão espontânea do hidrogênio liberado; assim, devem ser condicionados em atmosferas de baixa umidade e protegidos contra o oxigênio (sendo armazenados em querosene, por exemplo). Os metais desse grupo apresentam baixa eletronegatividade, e baixa energia de ionização (sendo, então, mais uma diferença entre o átomo de hidrogênio e o átomo de qualquer metal alcalino; uma vez que a retirada do único elétron do hidrogênio requer energia muito maior).

        São os maiores agentes redutores e o tamanho do átomo é o maior em seu período, o cátion formado tem um tamanho consideravelmente menor em relação ao seu átomo neutro. Em reações com excesso de oxigênio, o Li forma somente óxidos enquanto o Na pode formar peróxidos e o K, Rb e Cs formam superóxidos.  A explicação para essas reações são o tamanho do íon e a densidade de cargas.

Apenas os três últimos elementos são essencialmente radioativos (embora todos os outros possuam radioisótopos, os isótopos mais frequentes não são). Em geral, os alcalinos são moles, pouco densos, com pontos de fusão e ebulição também menores em relação aos outros metais (o frâncio possui o menor ponto de fusão, cerca de 27°C). Além disso, possuem brilho rapidamente fosco (principalmente pela ação do oxigênio do ar), e quando pulverizados, aparentam a cor branca.

        Os metais alcalino-terrosos representam os elementos do grupo 2A da tabela periódica, com configuração eletrônica terminando em ns², onde n representa o número correspondente à última camada (variando de 1 a 7). Os elementos constituintes dessa família são: Be (z=4), Mg (z=12), Ca (z=20), Sr (z=38), Ba (z=56) e Ra (z=88). Como possuem dois elétrons na camada de valência, os metais alcalno-terrosos são comumente encontrados na natureza sob estado de oxidação +2 (pois também são altamente reativos, e, nos casos do cálcio, estrôncio e bário, são tanto quanto os elementos da família 1A).

O berílio e o magnésio, por causa das suas respectivas energias de ionização, apresentam os valores mais altos de potenciais de redução (assim, os menores potencias de oxidação) do grupo 2A. Ao passo que os potenciais dos outros metais, são equiparáveis com os alcalinos. Exceção do berílio, quando em contato com água, os metais tendem a formar hidróxidos com consequente liberação de hidrogênio gasoso. Como por exemplo:

Mg+2 + 2H2O → Mg(OH)2 + H2↑

Entretanto, a reação do magnésio com água é bastante lenta, pois há formação de película passivante* de oxidação do metal (MgO) que dificulta o processo, ou até mesmo a reação com outras substâncias à temperatura ambiente. Em contato com oxigênio, formam óxidos de caráter básico (o bário também pode dar origem ao peróxido de bário, caso sejam mantidas altas pressões e temperaturas).

Assim como os metais alcalinos, os alcalino-terrosos possuem baixos valores de eletronegatividade e baixos valores de energia de ionização. Todos são sólidos à temperatura ambiente e formam retículos cristalinos hexagonais de empacotamento denso (berílio e magnésio), estruturas cúbicas de faces centradas (cálcio e estrôncio) e corpo centrado (bário).         

Como no grupo1, reações dos metais do grupo 2 com oxigênio e a água tornando-se mais vigorosas de cima para baixo no grupo. O Berílio, o Mg, O Ca e o Sr são parcialmente passivados no ar por um filme superficial de óxido. O bário, entretanto, não forma o óxido protetor e pode se inflamar em ar úmido.

Todos os elementos do G2 reagem com a água, exceto o Berílio.

Ca(s) + 2H2O(L)  → Ca2 + (aq) +OH-(aq) +H2 (g)

        O Berílio não reage com água até mesmo quando muito quente, pois o filme de óxidos protetor é resistente mesmo em temperaturas elevadas. O Mg reage com água quente. O Ca, com água fria.

        Óxidos e Peróxidos: Todos os elementos desse grupo em O2 formando óxidos, MO. Com excesso de oxigênio o bário também forma peróxido.

        O BeO é obtido usualmente por ignição do metal mas os óxidos dos outros metais do grupo são obtidos por decomposição térmica dos carbonatos MCO3.

Exemplo: CaCO3→ Calor →CaO + CO3

        Todos os elementos do grupo reagem com N2 formando nitretos e elevadas temperaturas.

3 M + N2→ M3N2

*Passivação: É o nome dado ao efeito dos produtos de dada reação serem aderentes ao material. Esses produtos acabam protegendo o material mais interno de continuar a sofrer a reação.

        

2. MATERIAIS E REAGENTES

• Materiais:

- 10 tubos de ensaio;

- 5 pipetas graduadas;

- 1 estante para tubos de ensaio;

- 1 pinça metálica;

- 1 erlenmeyer;

- 1 cuba;

- 1 bico de bunsen.