Relatório metais alcalinos

Química Experimental dos Elementos

Experimento 2: Grupo 1

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2 - introdução

        Grupo 1 ou Família 1A é formado pelos elementos Lítio (Li), Sódio (Na), Potássio (K), Rubídio (Rb), Césio (Cs) e Frâncio (Fr). Embora o hidrogênio encabece este grupo, ele não faz parte do mesmo. Perfazem um grupo muito homogêneo e tem a química mais simples da tabela. Conhecidos como metais alcalinos porque reagem facilmente com a água, formam hidróxidos, substâncias básicas fortes ou alcalinas, liberando hidrogênio. Estes metais reagem também com o oxigênio, produzindo óxidos muito estáveis. Têm, em sua camada externa, um elétron fracamente ligado ao núcleo e formam compostos univalentes, iônicos (eletronegatividade com valores pequenos, menores que outros elementos) e incolores.

Os metais alcalinos têm como características serem de baixa densidade, moles, bastante reativos, excelentes condutores de eletricidade e eletropositivos. A eletropositividade e a reatividade são maiores nos últimos elementos, diminuindo conforme se eleva o período (aumenta de cima para baixo). A maior ocorrência do grupo na crosta fica por conta do Na e o K, sétimo e oitavo, respectivamente.

Geralmente, o primeiro elemento da tabela difere significativamente dos demais elementos do grupo.  O Li é o menor entre os íons do grupo 1 e por isso só se mistura ao sódio acima de 380˚C, é imiscível com K, Rb e Cs, mesmo fundidos. Em solução é o mais forte redutor e possui alto poder de corrosão. Reage com água (libera H2), com ácidos e halogênio (formando sais)e queima no ar (chama vermelha).

O Na é extremamente reativo, em especial com água (produz hidróxido). O K reage violentamente com a água (inflama e libera H2), facilmente com ácidos e halogênio (formando sais) e queima no ar (chama violeta). O Rb é fracamente radiativo; O Cs é um metal líquido a 28˚C e extremamente reativo. O Fr é um elemento muito instável, que se desintegra tão rapidamente como se forma (não pode ser visto).

Por serem muito reativos, não são encontrados livres na natureza, contudo, seus compostos estão entre os mais estáveis, são os maiores em seus respectivos períodos. Ao perderem o elétron do orbital mais externo, diminuem consideravelmente, porque ficam com a camada mais externa totalmente removida e também porque a carga positiva do núcleo se torna maior que a soma da carga dos elétrons remanescentes, sendo assim, atraído mais fortemente pelo núcleo. Isto justifica a baixa energia de ionização.

Os íons do grupo 1 são muito grandes e o tamanho aumenta do Li+ até o Fr+. Também devido ao tamanho, têm densidade baixa.

A estrutura cristalina da família 1A, à temperatura ambiente, é cúbica de corpo centrado, com número de coordenação 8. Tem baixa energia de coesão pelo tamanho do átomo associado à natureza difusa do elétron externo. Esta baixa energia reflete nos pontos de fusão e ebulição. A energia de coesão decresce do Li para o Fr e os pontos de ebulição e fusão se comportam da mesma forma. Há destaque para o ponto de fusão, que varia de 181˚C a 28,5˚C, extremamente baixo se comparado aos demais metais, que fundem a mais de 1000˚C.

3 – Objetivos

        Entender sobre os elementos do grupo 1 da tabela periódica, analisando algumas de suas propriedades como solubilidade e reatividade, entender melhor o conceito de reação química e desenvolver melhor análise qualitativa com o experimento dos testes de chama.

4 - Procedimento Experimental

i) Teste de solubilidade de alguns compostos alcalinos

        Material utilizado:

• 9 tubos de ensaio;
• Colher/espátula;
• Balança analítica;
• Estante para tubos de ensaio;
• Pipeta graduada;
• Pipetador manual;
• Caneta hidrográfica;
• Cloreto de lítio (LiCl);
• Hidróxido de lítio (LiOH);
• Carbonato de lítio (Li2CO3);
• Cloreto de sódio (NaCl);
• Hidróxido de sódio (NaOH);
• Carbonato de sódio (Na2CO3);
• Cloreto de potássio (KCl);
• Hidróxido de potássio (KOH);
• Carbonato de potássio (K2CO3);
• Água destilada;
• Álcool etílico PA;
• Éter;

        a) Para início do experimento identificamos com a caneta cada tudo de ensaio, então pesamos na balança tais massas: 0,106 g de LiCl, 0,117 g de NaCl, 0,167 g de KCl, 0,102 g de LiOH, 0,149 g de NaOH, 0,092 g de KOH, 0,105 g de Li2CO3, 0,113 g de Na2CO3 e 0,099 g de K2CO3, então adicionamos a cada tubo, depois acrescentamos com a pipeta 1mL de água, agitamos cada tubo e observamos cada reação ocorrida.

        b) Para início do experimento identificamos com a caneta cada tudo de ensaio, então acrescentamos a cada um ~1 g de LiCl, NaCl, KCl, LiOH, NaOH, KOH, Li2CO3, Na2CO3 e K2CO3 (as amostras foram recolhidas de forma qualitativa, usando apenas a ponta da espátula como parâmetro), então acrescentamos com a pipeta 1mL de álcool etílico, agitamos e observamos cada reação ocorrida.

        c) Para início do experimento identificamos com a caneta cada tudo de ensaio, então acrescentamos a cada um ~1 g de LiCl, NaCl, KCl, LiOH, NaOH, KOH, Li2CO3, Na2CO3 e K2CO3 (as amostras foram recolhidas de forma qualitativa, usando apenas a ponta da espátula como parâmetro), então acrescentamos com a pipeta 1mL de éter, agitamos e observamos cada reação ocorrida.

ii) Teste de reatividade dos metais alcalinos

        Material utilizado:

• 3 pedaços de Na metálico;
• Água destilada;
• Álcool etílico anidro PA;
• Fitas de pH;
• Colher/espátula;
• Vidro relógio;
• 1 béquer;
• 1 tubo de ensaio;
• Pipeta graduada;
• Pipetador de volume manual;
• Estante para tubo de ensaio;
• Cronômetro.

        Para início do experimento reservamos três pequenos pedaços de sódio metálico. O primeiro pedaço deixamos sobre o vidro de relógio exposto ao ar atmosférico, a reação é imediata porém lenta, este reagiu durante 18 minutos até que o sódio fosse inteiramente consumido, não há alteração de temperatura ou coloração. O segundo pedaço colocamos dentro de um béquer contendo 50 mL de água, este reagiu extremamente rápido, por volta de 2 segundos, até que o Na fosse inteiramente consumido, não há alteração de temperatura ou coloração, ao medirmos o pH desta solução obtemos um valor entre 11 e 12 (solução básica). O terceiro pedaço colocamos dentro de um tubo de ensaio contendo 5 mL de álcool etílico, este reagiu durante 4 minutos e 30 segundos até que o Na fosse inteiramente consumido, não há alteração de temperatura ou coloração, ao medirmos o pH desta solução obtemos um valor entre 9 e 10 (solução básica)