01 metais alcalinos

01 metais alcalinos

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA

DEPARTAMENTO DE ESTUDOS BÁSICOS E INSTRUMENTAIS

COLEGIADO DOS CURSOS DE QUÍMICA

Campus Juvino oliveira

Anderson

Erlan

Lucas Prates

Nivaldo

AULA PRÁTICA 01: Metais Alcalinos

Relatório de aula prática apresentado ao Prof. Dr. Jaime de Souza Junior como avaliação parcial para obtenção de créditos à disciplina de Química Inorgânica.

ITAPETINGA – BAHIA

2010

  1. INTRODUÇÃO

Os metais alcalinos são facilmente encontrados na natureza em abundância. A primeira prática do semestre teve como objetivo analisar esse grupo a partir do sódio, a reatividade com água e as propriedades físicas.

  1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

O sódio é o sétimo elemento mais abundante da crosta terrestre, ocorre em maior parte no oceano, pois é um dos constituintes do composto salino das águas oceânicas.

O NaCl – composto iônico muito utilizado na alimentação como condimento e na desidratação de carnes para aumentar o tempo de conservação - pode ser obtido pela mineração, pela extração de solução salmoura, em lugares quentes, pela separação através da evaporação da água do mar.

Para a obtenção do sódio utiliza-se a eletrólise, como geralmente utilizam impurezas para abaixar o ponto de fusão de fontes fundidas, a presença de cloreto de cálcio (CaCl2) provoca a diminuição do ponto de fusão e, consequentemente, a diminuição do combustível, o que já reduz os riscos de ignição do vapor de sódio com o ar e, por fim, é solidificado em um recipiente fora do campo das células para evitar um possível curto-circuito.

O sódio pode ser encontrado no comércio industrial como Sódio Metálico conservado em querosene (apesar de poder ser armazenado em qualquer solvente hidrocarboneto).

O sódio [1s2 2s2 2p6 3s1] tem estrutura eletrônica próxima à do neônio [2s2 2p6], apresentando apenas um elétron em sua camada mais externa. Tem raio atômico muito grande – o que é natural dos metais alcalinos – e diminui consideravelmente quando é removido seu elétron 3s1, isto porque uma camada inteira é removida e a carga do núcleo aumenta muito em relação à quantidade de elétrons remanescentes. Apresenta uma densidade baixa, por ter volume muito grande. A primeira energia de ionização é muito baixa pela grande distância do elétron mais distante do núcleo, já a energia necessária a remover o segundo elétron é muito elevada devido a grande força eletrostática do núcleo sobre a eletrosfera remanescente. Tem baixa eletronegatividade, baixa reatividade mecânica, baixos pontos de fusão e ebulição pois a energia de coesão é, também muito baixa.

  1. EXPERIMENTAL

Para o experimento, foi envolvido, o sódio metálico e fenolftaleína, uma placa de petri, espátula e conta-gotas.

Foi cortado um pedaço pequeno do sódio metálico e colocado na placa de petri exposto ao ar, logo após, foi colocado o sódio em uma placa de petri com água e, por fim, gotejado solução alcoólica de fenolftaleína

  1. RESULTADOS E DISCUSSOES

O sódio metálico imerso no hidrocarboneto apresentava uma espécie de “capa” de coloração creme que ao removido do solvente começou a mudar de cor, assumindo a coloração prateada ao ficar exposto ao ar.

Quando foi removido o pedaço do sódio com a espátula, observamos o aparecimento de uma coloração rósea, isso porque o sódio metálico sofre oxidação, onde o oxigênio é o agente oxidante e o sódio, agente redutor. A oxidação do sódio provoca a perda do brilho e pode ser representada pela equação:

Foi colocado o sódio metálico na água e observado a formação do hidróxido de sódio. Como a reatividade é extremamente exotérmica, o sódio a apresentou uma chama amarelada, liberando também gás hidrogênio (H2(g)). A formação do hidróxido de sódio pode ser descrita pela seguinte equação:

Para avaliar a basicidade do composto formado, foi gotejado fenolftaleína (C20H14O4), um corante orgânico sólido, branco, insolúvel em água, mas solúvel em álcool etílico, originando uma solução incolor, a coloração da solução alcoólica desta em meio básico apresenta uma coloração rosa. Com o hidróxido de sódio a fenolftaleína graduaou de rosa até vinho – quando o indicador já apresentava excesso.

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  1. QUESTIONÁRIO

Por que os elementos do grupo I são: (a) monovalentes; (b) essencialmente iônicos?

  1. São monovalentes porque só apresentam um elétron em sua camada mais externa.

  2. São essencialmente iônicos porque ao formarem compostos a diferença de eletronegatividade é muito grande, já que uma ligação covalente tende a 0 (zero) e com 1,7 – 1,8 corresponde a aproximadamente 50% de caráter iônico. O NaCl, por exemplo, tem 2,1 de diferen ça de eltronegatividade.

O Lítio é o menor íon do Grupo I. Seria de esperar que ele tivesse a maior mobilidade iônica e, portanto, as soluções de seus sais deveriam ter uma maior condutividade que soluções de sais de césio. Explique porque isso não ocorre.

Como os íons Li+ são muito pequenos, deveríamos esperar que soluções de sais de lítio conduzissem melhor a corrente elétrica do que soluções de sais dos outros metais alcalinos. Os íons pequenos deveriam migrar mais facilmente para o cátodo, e conduzir melhor a corrente do que íons grandes. Contudo, medidas de mobilidade iônica e medidas de condutividade em soluções aquosas mostram uma sequência oposta: Cs+ > Rb+ > K+ > Na+ > Li+ .

A causa dessa aparente anomalia um campo elétrico maior, que envolve maior número de moléculas de água. O íon hidratado, portanto, terá maior dificuldade em se movimentar. Já o Cs hidratado, e o raio do césio hidratado é menor do que o do lítio hidratado. Logo, o Cs+ é menos hidratado move-se mais rapidamente e conduz melhor a eletricidade.

O tamanho dos íons hidratados é importante fator que afeta a passagem desses íons através das membranas celulares. O tamanho também explica o comportamento desses íons em colunas de troca iônica, em que o Li+ se liga menos fortemente, sendo eluído primeiro. O decréscimo da hidratação do ao Li+ ao Cs+ também se verifica nos sais cristalinos, pois quase todos os sais de lítio são hidratados, geralmente como triidratos. Muitos sais de sódio são hidratados e o potássio apresenta poucos sais hidratados. Rubídio e césio não formam sais hidratados.

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.

Porque e de que maneira o lítio se assemelha ao magnésio?

Porque o lítio e o magnésio são átomos muito pequenos em relação os demais átomos dos seus respectivos grupos ou família, apresentando em comum algumas diferença em suas propriedade químicas em relação aos demais átomos dos seus respectivos grupo, tendo tendência por exemplo em formar compostos covalentes com ametais ao invés de apenas compostos iônicos.

Explique as diferenças de reatividade dos metais do Grupo I com a água. Mostre algumas reações.

A diferença ocorre pelo fato do raio atômico dos átomos aumentarem a medida que se desce no grupo, pois quando maior o átomo, menor será a ação do núcleo sobre o eletros da camada de valência, permitindo que o ultimo eletron seja removido com mais facilidade tornanodo metal mais reativo.

ordem crescente de reatividade. li< Na< K< Rb< Cs< Fr

O lítio reage de forma mais lenta, o sódio reage de forma um mais rápida chegando a fundir-se a intensidade das reações vão aumentando cada vez mais, chegando a níveis onde a quantidade de energia liberada é altíssima ocorrendo ate explosões.

3Li + 3H2O ------3Li(OH) + H2

3Na + 3H2O ------3Na(OH) +H2

3K + 3H2O ------ 3k(OH) +H2

3Rb + 3H2O ------3Rb(OH) +H2

3Fr+ 3H2O ------ 3Fr(OH) +H2O

O carbonato de sódio é muitas vezes fornecido decaidratado, Na2CO3. 10H2O. Qual massa desse sólido deve ser usada para preparar 250mL de uma solução de carbonato de sódio 0,100m?

Na= 23 C=12 O=16 H=1

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8- BIBLIOGRAFIA CONSULTADA

  1. Lee, J.D. Química Inorgânica não tão Concisa. Ed. Edgard Blücher LTDA, São Paulo, 1999.

  2. Atkins P, Jones L. Princípios de Química-Questionando a vida moderna e o meio ambiente. Ed. Bookman.Porto Alegre 2002.

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