Grupo 1A - Metais Alcalinos

Palavras Chave: Grupo 1A, Metais Alcalinos, Tabela Periódica, Raio Atômico, Inorgânica.

Resumo

Este grupo representa o Lítio (Li), Sódio (Na), Potássio (K), Rubídio (Rb), Césio (Cs) e Frâncio (Fr). Os elementos do Grupo 1A, os metais alcalinos, são metais com configuração eletrônica ns1. As principais características deste grupo são: eles conduzem eletricidade e calor, são macios e têm pontos de fusão baixos que diminuem ao descer no grupo. A maciez e os baixos pontos de fusão vêm do fato de que a ligação metálica é fraca, pois cada elétron contribui apenas com um elétron para a banda de orbitais moleculares.

Introdução

As propriedades químicas dos elementos do Grupo 1A se correlacionam com a tendência nos seus raios atômicos. O aumento do raio atômico do lítio até o frâncio leva à diminuição da primeira energia de ionização à medida que se desce pelo grupo, pois a camada de valência fica cada vez mais distante do núcleo (Anexo 01). As baixas primeiras energias de ionização (Anexo 02) implicam numa alta reatividade dos metais, formando facilmente íons M+ em meio aquoso. Essa tendência para formar M+ em meio aquoso é confirmada pelos potenciais padrão dos pares M+/M, os quais são todos grandes e negativos, sendo assim agentes redutores muito fortes e se oxidam facilmente. Isso também indica uma tendência muito pequena do íon ser reduzido a metal. As entalpias de sublimação e de ionização diminuem ao descermos no grupo, tornando a oxidação mais favorável. Entretanto, esta tendência é contrabalançada por uma menor entalpia de hidratação à medida que os raios dos íons aumentam, tornando a oxidação menos favorável. Todos os elementos devem ser guardados submersos em um solvente hidrocarboneto para evitar reação com o oxigênio atmosférico. Os metais alcalinos possuem somente um elétron de valência que pode participar das ligações, e esse fato, associado ao grande tamanho dos átomos e à natureza difusa do elétron externo, tem como consequência o caráter mole dos metais alcalinos, sua baixa energia de coesão (força que mantém os átomos unidos no sólido) e a fraqueza das ligações. Os valores, geralmente baixos, desta energia de coesão se refletem nos valores muito baixos para os pontos de fusão e ebulição dos elementos do grupo. Do Li para o Cs as energias de coesão decrescem, e os valores de ponto de fusão e ponto de ebulição acompanham esse decréscimo.

Os elétrons podem ser excitados facilmente a um nível energético mais elevado, através de absorção a energia, como por exemplo, exposição à chama, que excita um elétron a um nível energético mais alto. Quando esse elétron retorna ao seu nível energético original, a energia absorvida é liberada em determinado comprimento de onda. Para os metais alcalinos, devido à baixa energia de ionização, quando os elementos do grupo são irradiados com luz, a energia luminosa absorvida pode ser suficiente para fazer o átomo perder o elétron externo, e no seu retorno, aparece uma luz visível, provocando a cor característica da chama.

Todos os metais do grupo reagem com água formando seus respectivos hidróxidos. A reação se torna cada vez mais vigorosa à medida que se desce no grupo. Assim, o lítio reage a uma velocidade moderada; o sódio funde na superfície da água e o metal fundido desliza vigorosamente, podendo inflamar-se; e o potássio funde e sempre se inflama. Quando o metal fundido se espalha e expõe uma maior superfície de contato com a água, de modo que ele possa reagir mais depressa, eleva-se ainda mais sua temperatura, até a sua fusão se completar.

Os valores das eletronegatividades dos metais alcalinos são muito pequenos. São os menores valores encontrados na tabela periódica e assim, quando esses elementos se combinam com outros elementos para formarem compostos, é provável uma grande diferença de eletronegatividades dos átomos envolvidos. A hidrólise é uma reação química entre um cátion, um ânion ou ambos, e água. [1, 2, 3.]

Todos os sais simples dos metais alcalinos são solúveis em água. Quando um sal é insolúvel, significa que sua energia reticular é maior que sua energia de hidratação. A solubilidade em água da maioria dos sais do grupo IA diminui do Li para o Cs. Para que uma substância dissolva-se, a energia liberada quando os íons se hidratam (energia de hidratação) deve ser maior que a energia necessária para romper o retículo cristalino (energia reticular). A energia reticular dos metais alcalinos diminui ligeiramente de cima para baixo no grupo, ao passo que a energia de hidratação varia mais acentuadamente — por causa disso a solubilidade dos metais alcalinos decresce do Li para o Cs. Os fluoretos e carbonatos do grupo IA são exceções, pois suas solubilidades aumentam rapidamente de cima para baixo no grupo. Isso porque a energia reticular apresenta maior variação quando comparada à energia de hidratação. Devido a sua alta dissociação, os metais alcalinos formam bases fortes. Um sal é formado em uma reação entre um ácido e uma base (reação de neutralização). Um sal neutro é formado quando um ácido forte (HCl, HNO3, HClO4, H2SO4, etc.) é neutralizado com uma base forte (LiOH, NaOH, KOH, CsOH, etc.). Neste caso, tanto o ácido quanto a base se dissociam completamente. Assim, os sais produzidos nessas reações de neutralização (LiCl, LiNO3, LiClO4, NaCl, NaNO3, NaClO4, KCl, etc.) são sais neutros, e quando esses sais são adicionados à água não sofrem hidrólise, mantendo, desta maneira, o pH da água inalterado. [4]

Parte Experimental

1) Reatividade dos metais alcalinos frente à água e ao ar:

2) Identificação dos metais alcalinos por ensaio de chama:

3) Hidrólise de sais:

Resultados e Discussão

1) Reatividade dos metais alcalinos frente à água e ao ar:

Ao retirar o pequeno pedaço de sódio metálico do recipiente de origem, fez-se um corte e observou que o sódio perdeu o brilho metálico. Isto ocorreu pela diferença de eletronegatividade do ar e do metal, o que formou um óxido demonstrado na reação a seguir:

2Na(s) + O2(g) → 2Na2O2(g)

A maciez do metal também foi comprovada pela facilidade