Configuração Eletrônica

Elementos Símbolo Configuração Eletrônica

Lítio Li [He] 2s1

Sódio Na [Ne] 3s1

Potássio K [Ar] 3d104s1

Rubídio Rb [Kr] 4d105s1

Césio Cs [Xe] 4f145d106s1

Frâncio Fr [Rn] 5f146d107s1

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Metais Excelentes condutores de eletricidade Moles Altamente reativos Fortes agentes redutores São eletropositivos Compostos monovalentes, iônicos e incolores Hidróxidos e óxidos são bases muito fortes

2Sódio metálico Explosão do sódio Lâmpada de sódio

Menor metal alcalino 35º em abundância Descoberto por J.A. Afrvedson (1817) Encontrado nos minérios Spodumena

LiAl(SiO3)2 e Petalita Li2Al2(SiO3)3(FOH)2 Obtido por redução eletrolítica Usado em baterias recarregáveis e

plataformas espaciais para remoção de CO2 e ar

Usado no tratamento de depressão maníaca3

Li

Metal branco prateado 7º em abundância Descoberto por Sir Humphrey Davy em

1807 Encontrado na sal gema NaCl e água do mar Obtido por eletrólise do NaCl Usado na síntese de organo-metálicos, em

sistemas de refrigeração de usinas nucleares e na iluminação pública

4

Na

Metal branco prateado 8º em abundância Descoberto por Sir Humphrey Davy em 1807 Encontrado na silvita KCl e água do mar Obtido por eletrólise do KOH Usado na forma de sais como fertilizante K2SO4 (aditivo do gesso), K2CO3 (vidros e

cerâmicas), KNO3 (explosivo), KBr (sedativo), KMnO4 (bactericida)

5

K

Metal sólido que funde a 40ºC 23º em abundância (16º metal) Descoberto por Robert Bunsen e Gustav

Kirchhoff em 1861 Encontrado em diversos minerais. A lepidolita

(principal fonte) contém 1,5% de rubídio metal Obtido como sub-produto do processamento do

Lítio Usado em motores iônicos para naves

espaciais É utilizado na fabricação de cristais especiais

para sistemas de telecomunicação de fibra óptica e equipamentos de visão noturna

6Aula 4: Química de Elementos

Metal sólido que funde a 28,5ºC 46º em abundância Descoberto por Robert Bunsen e Gustav

Kirchhoff em 1860 Coloração amarelo prateada Usado nas indústrias de energia nuclear, Obtido por eletrólise do cianeto ou cloreto

de césio

Polucita

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Metal radioativo Obtido como resultado da desintegração do

actínio. Encontrado em minerais de urânio Pode ser feito artificialmente bombardeando

tório com prótons. É o mais instável dos primeiros 101 elementos. O seu isótopo 223Fr  têm uma meia-vida de 22

minutos. Este é o único isótopo que ocorre na natureza

Existe no máximo 20-30g na crosta terrestre.8

Propriedades Físicas e QuímicasAs propriedades dos metais alcalinos estão intimamente relacionadas com a estrutura eletrônica e tamanho do átomo

Todos dos metais alcalinos apresentam estrutura cúbica de corpo centrado

N.C.=8

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Propriedades GeraisElemento Raio metálico

(Å)Raio Iônico

(Å)d (g/cm3)

Li 1,52 0,76 0,53Na 1,86 1,02 0,97K 2,27 1,38 0,86Rb 2,48 1,52 1,53Cs 2,65 1,67 1,90

Os metais alcalinos são grandes, mas apresentam baixa densidade em comparação a outros metais:

Fe (7,9g/cm3); Hg (13,6g/cm3) Os elementos do grupo 1 são os maiores do seu período

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Propriedades GeraisMetal Alcalino

Energia de Ionização (KJ/mol)

Ponto de Fusão (°C)

Ponto de Ebulição

(ºC)

Entalpia de Coesão(KJ/mol)

Li 520,1 181,0 1347,0 161,0Na 495,7 98,0 881,0 108,0K 418,6 63,0 766,0 90,0Rb 402,9 39,0 688,0 82,0Cs 375,6 28,5 705,0 78,0

Baixa E.I. considerável em relação aos demais elementos. 2ª. EI muito alta (não ocorre em condições normais) Pontos de Fusão e Ebulição baixos Energia de coesão baixa (força que mantém unidos os átomos ou íons no sólido) 11

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Eletronegatividade e tipo de ligaçãoEletronegatividade baixa (menor do que qualquer outro elemento)

Formam ligações iônicas

EletronegatividadeNa 0,9Cl 3,0Diferença = 2,1

Diferença entre as eletronegatividades entre 1,7 a 1,8 ligação 50% iônica

Aplicação dos Metais Alcalinos e Compostos Estereato de Lítio: usado na fabricação de graxas e lubrificantes Carbonato de Lítio: usado no tratamento de doenças mentais, na produção eletrolítica do Al adicionado à bauxita e no endurecimento do vidro Lítio metálico: usado em células eletroquímicas, pilhas e ligas. Li:Pb (metal branco), Li:Al (peças de avião), Li:Mg (chapas de blindagem)Hidróxido de Sódio: usado na fabricação de papel, obtenção de alumina, sabões

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Carbonato de Sódio: usado na fabricação de sabão e detergentes, vidros e produtos de limpeza Hipoclorito de Sódio: usado como alvejante e desinfetante Bicarbonato de Sódio: usado como fermento químico Cloreto, Sulfato e Nitrato de Potássio: usados como fertilizante Permanganato de Potássio: fabricação de sacarina Carbonato e Óxido de Potássio: usado em cerâmicas

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15

Importância Biológica

Na e K são essenciais manter pressão osmótica e equilibrar cargas elétricas associadas com macromoléculas orgânicas

Propriedades QuímicasReatividade em água

Na(s) + H2O → Na+ (aq) + OH- (aq) + ½H2 (g)

Velocidade da reação:Li<Na<K

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Reatividade com oxigênio2Li(s) + ½O2 → Li2O (s) (Formação de óxidos)

Na(s) + O2 → Na2O2 (s) (Formação de peróxidos)

K(s) + O2 → KO2 (s) (Formação de superóxidos)

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Reatividade com nitrogênio6Li(s) + N2 → 2Li3N (s)

(único metal alcalino que reage com nitrogênio)

Composto iônico vermelho-rubi, importante na síntese da amônia

2Li3N → 6Li + N2

Li3N + 3H2O → 3LiOH + NH3

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ÓxidosMonóxidos são sólidos iônicosAlcalinos

K2O + H2O→ 2KOH

Hidróxidos

NaOH – soda cáusticaKOH – potassa cáustica

Todos os hidróxidos dos metais alcalinos são solúveis em água (exceção LiOH pouco solúvel)

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corrosivo (pele e vidro)

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Reações dos hidróxidos de metais alcalinos

ÁcidosNaOH + HCl NaCl + H2O

Dióxido de Carbono2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O

Sais de amônioNaOH + NH4Cl NH3 + NaCl + H2O

ÁlcooisNaOH + EtOH NaOEt (alcóxidos) + H2O

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Diferença entre o lítio e os demais elementos do Grupo 1

Assemelha-se mais aos elementos do Grupo 2 (particularmente o Mg)

1 – p.f. e p.e. maior que os demais elementos do Grupo12 – Li possui maior dureza3 – Menos reativo com o oxigênio4 – LiOH é menos básico5 – Li forma nitreto (LiN3) – nenhum outro elemento do Grupo 1 forma nitreto, mas os elementos do Grupo 2 sim6 – Li2CO3, Li3PO4 e LiF são insolúveis em água (semelhante ao Mg)7 – O Li+ e seus compostos são mais fortemente hidratados que os compostos dos demais elementos do grupo 1

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Razões e Generalizações

GeneralizaçãoPrimeiros elementos de cada um dos grupos representativos (Li, Be, C, N, O e F) diferem do restante dos elementos de seus respectivos grupos

Razões1 – Menor tamanho dos primeiros elementos em relação aos demais elementos do grupo2 – Primeiro elemento forma no máximo 4 ligações (apenas 1 orbital s e 3p). Os demais podem usar orbitais d em suas ligações3 – As similaridades entre o Li(1º. Elemento grupo 1) e o Mg (2º. Elemento grupo 2) seguem a correlação diagonal na TP.