relatório de quimica inorganica

7/29/2019 Relatrio de Quimica Inorganica

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAO, CINCIA E TECNOLOGIA.Licenciatura em QumicaQumica Inorgnica Experimental IIRelatrio de Experimento: Reatividade e Identificao dos metais alcalinos

M. Cristina A. Marques 1

1.APRESENTAOEste relatrio descreve as atividades desenvolvidas por Maria Cristina Azevedo

Marques no curso de licenciatura em qumica do Instituto Federal de Educao, Cincia e

Tecnologia da Bahia, Campus Porto Seguro, no mbito da disciplina QUI-041-Quimca

Inorgnica Experimental II, ministrada pelo Prof. Andr Rosa Martins, durante o 2 semestre

de 2012.

Porto Seguro, 07 de outubro de 2012.

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2. INTRODUO

O primeiro grupo dos elementos qumicos da tabela peridica o dos MetaisAlcalinos. Essa famlia composta pelos seguintes metais: ltio (Li), sdio (Na), potssio (K),

rubdio (Rb), csio (Cs) e frncio (Fr). Os metais alcalinos apresentam um conjunto depropriedades fsicas e qumicas relacionadas com sua estrutura eletrnica e com seu

tamanho relativamente grande. Esses elementos so bons condutores de calor e

eletricidade, maleveis, dcteis e extremamente reativos. Devido a essa reatividade no so

encontrados livres na natureza, sendo facilmente oxidados.[1]Estes metais tm uma reatividade qumica muito grande, portanto no podem

ser guardados no seu estado puro, pois em contato com o oxignio e vapor dgua do arsuas reaes so rpidas e exotrmicas e por este motivo devem ser conservados sob uma

camada de um derivado do petrleo. [2]

Os elementos do Grupo 1 so os maiores nos seus perodos na tabela,

apresentando configurao eletrnica ns. O nico eltron na camada de valncia pode ser

facilmente removido por estar relativamente afastado do ncleo, e protegido pela camada

interna preenchida. Quando o eltron externo removido para formar o respectivo ction, o

tamanho diminui consideravelmente, pois alm da camada externa ter sido completamente

eliminada, a remoo de um eltron permite que a carga positiva nuclear exera maior fora

de atrao sobre os eltrons restantes, reduzindo mais ainda o raio do ction. [1]

As altas solubilidades da maioria dos compostos de sdio e potssio fazem com

que seja difcil testar a presena desses ons em soluo por meio de reaes de

precipitao. Por isso, os testes de chama so utilizados. Uma soluo de um sal do metal,

aquecida sobre um fio de platina na chama de um bico de Bunsen. O calor da chama

excita um eltron externo a um nvel energtico mais alto. Quando o eltron retorna ao seu

nvel energtico original, a energia absorvida liberada em determinado comprimento de

onda. Para os metais alcalinos essa energia aparece como luz visvel, provocando a cor

caracterstica da chama. [2]

Todos os metais do Grupo 1 se cristalizam com a estrutura de um cubo de corpo

centrado, tendo nmero de coordenao 8. Entretanto a baixas temperaturas, o ltio forma

uma estrutura hexagonal de empacotamento compacto com nmero de coordenao 12. [1]

Os elementos qumicos deste grupo so muito semelhantes, porm no ocorrem

juntos, principalmente por causa dos diferentes tamanhos de seus ons. O sdio e o

potssio so abundantes sendo o stimo e oitavo elementos mais comuns respectivamentena crosta terrestre. NaCl e KCl ocorrem em grande quantidades na gua do mar. A principal


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fonte de sdio o sal-gema (NaCl). Ocorrem em inmeros minerais como halita (sal de

cozinha, NaCl), silvita (KCl) entre outros. O cloreto de sdio extremamente importante, e

usado em maiores quantidades que qualquer outro composto. O ltio encontrado emalguns minerais de silicato, rubdio e csio so obtidos como subprodutos do processamento

do ltio e o frncio tem um perodo de meia-vida muito curta, mas longas o suficiente para

permitir sua preparao artificial. [1]

Os elementos deste grupo so versteis, ou seja, podem se combinar com

outros elementos, formando assim compostos variados e com muitas aplicaes no

cotidiano. Alguns exemplos so: o Li2CO3 (carbonato de ltio) adicionado bauxita na

produo eletroltica de alumnio, para reduzir o ponto de fuso, e tambm utilizado para

endurecer vidro. O ltio tambm encontra emprego na fabricao de clulas eletroqumicas(tanto baterias primrias como secundrias), essas baterias produzem energia atravs de

reaes qumicas. Existem tambm substncias que contm ons Na+ e K+, fundamentais

no controle da regulao osmtica do sangue, plasma, fluidos intercelulares e do equilbrio

cido-base. [1]

3. OBJETIVOS

- Avaliar a reatividade dos metais alcalinos frente gua e ao ar.

- Identificar metais alcalinos atravs do teste de chama.

- Conhecer o comportamento dos ons alcalinos em gua.

- Reconhecer o carter inico de compostos dos elementos alcalinos.

4. PARTE EXPERIMENTAL

Experimento 1:

Colocou-se em uma cpsula de porcelana, metade de seu volume de gua

destilada, a seguir foram adicionadas duas gotas de fenolftalena.

Cortou-se com uma esptula sobre o papel filtro um pedao bem pequeno de

ltio metlico e colocou-se o fragmento dentro da cpsula.

Fez-se o mesmo experimento utilizando sdio metlico.

Experimento 2: Video

Foi apresentado um vdeo mostrando a reatividade dos metais alcalinos com a

gua.

Experimento 3: Identificao de ons alcalinos a partir do teste da chama.


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Separou-se trs tubos de ensaio, e inseriu-se neles 2 ml de solues salinas

(cloretos) dos seguintes ctions: ltio, sdio e potssio. Depois disto introduziu-se uma haste

de metal com um fio de platina acoplado, na soluo de cloreto de ltio (LiCl) e, em seguida,levou-se chama do Bico de Bunsen. Os resultados foram observados e anotados. A

seguir, lavou-se o fio de platina em uma soluo concentrada de HCl e levou-se o fio

chama para eliminao de quaisquer impurezas.

O mesmo teste da chama foi repetido com as seguintes solues salinas: cloreto

de sdio (NaCl) e cloreto de potssio (KCl).

Experimento 4:Comportamento dos ons alcalinos em gua

Tomou-se quatro tubos de ensaio, e neles adicionou-se, separadamente,pequenas quantidades dos seguintes sais: NaCl (Cloreto de sdio), KCl (Cloreto de

potssio), K2CO3 (Carbonato de potssio) e NaHCO3 (Hidrogenocarbonato de sdio).

Adicionou-se aproximadamente 2 ml de gua destilada em cada tubo e agitou-se os tubos

para que os slidos fossem dissolvidos. Com o papel indicador mediu-se o pH de cada

soluo.

5. RESULTADOS

No primeiro procedimento colocou-se gua destilada e duas gotas de

fenolftalena em uma cpsula de porcelana no ocorrendo nenhuma mudana de cor.

Adicionou-se um pequeno pedao de Ltio (Li) para reagir com gua destilada. Percebeu-se

que houve reao e a formao de um composto alcalino, pois a fenolftalena ficou

vermelha. Este experimento mostrou a natureza reativa do metal ocorrendo desprendimento

de gs hidrognio e a formao de hidrxido.

A equao da reao descrita acima :

2Li(s) + 2H2O(l)2LiOH(aq.) + H2(g)

Assim como o ltio, o sdio tambm foi posto para reagir com a gua. Porm

como o sdio mais reativo, a reao do sdio foi mais rpida e mais intensa. Tambm

houve desprendimento de gs hidrognio e a formao de hidrxido como mostra a

equao:

2Na(s) + 2H2O(l)2NaOH(aq.) + H2(g)

Foram apresentados vrios vdeos mostrando a reatividade dos metais alcalinos.

So metais de baixa densidade e moles. Altamente eletropositivos e reativos. Do ponto de

vista termodinmico, devido a liberao de energia, a eletropositividade e a reatividade

destes elementos tende a crescer, no grupo, de cima para baixo, pois quanto menor, mais o


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elemento se hidrata, oxidando mais rpido e reagindo mais rpido, entretanto do ponto de

vista cintico a reatividade tende a crescer de baixo para cima, pois quanto maior os

tomos, mais fcil de perder o seu eltron de valncia e mais rpida a reao. Apresentamum nico eltron nos seus nveis de energia mais externos (em subnvel s), tendendo a

perd-lo, transformando-se em ons monopositivos.

No terceiro experimento colocou-se uma haste de metal com um fio de platina

acoplado numa soluo de cloreto de ltio e em seguida na chama do Bico de Bunsen, a cor

da chama ficou vermelha que se deve formao de LiOH formada na chama. O mesmo

foi feito para a soluo de cloreto de sdio e obteve-se uma chama de cor amarela e para a

soluo de cloreto de potssio obteve-se a cor violeta.

Tabela 1 Cores da chama e comprimentos de ondaMetal Cor Comprimento de onda

(nm)Li Vermelho-carmim 670,8Na Amarelo 589,2K Violeta 766,5

No quarto procedimento foi adicionada uma pequena quantidade dos sais: NaCl,

KCl,K2CO3 e NaHCO3, em quatro tubos de ensaio com 2 ml de gua destilada, agitando-os

para a completa dissoluo dos slidos. A seguir mediu-se com o papel indicador o pH de

cada soluo. Os resultados encontrados foram:

Tabela 2 Medidas encontradas de pH

H2O NaCl KCl K2CO3 NaHCO3pH 6 6 6 10 8

6. DISCUSSO

Sabe-se que a fenolftalena um indicador que muda de cor de acordo com o

pH do meio. Com o pH at as proximidades de 8, a soluo fica incolor, mas para solues

com o pH acima de 8, a soluo fica avermelhada.

No experimento pudemos observar a reatividade e a rpida oxidao dos metais.Como a reao exotrmica, ou seja, libera muito calor, e o hidrognio um gs altamente

explosivo, ao ser liberado na presena de alta quantidade de calor, ele responsvel pelos

estouros e fascas observados na reao.

No teste de chama foram visualizadas as cores vermelha do LiCl e amarela do

NaCl, entretanto houve alguma dificuldade em visualizar a cor violeta do potssio. Foi feito

ento o experimento de outra maneira. Colocou-se lcool em trs cpsulas de porcelana,


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acendeu-se o fogo no lcool e a seguir acrescentou-se os sais, e pudemos ento observar

as diferentes coloraes na chama.

No quarto experimento pudemos notar o comportamento alcalino dos onsatravs da medida do pH. O pH foi obtido atravs da fita de pH e portanto so valores

aproximados. Talvez por isso foi encontrado pH 6 para a gua que deveria ser 7. Entretanto

os resultados so coerentes, sendo verificados atravs das seguintes reaes:

NaOH(s) + HCl (aq) NaCl(s) + H2O(l)

KOH(s) + HCl(aq) KCl(s) + H2O(l)

So reaes de uma base forte e um cido forte formando um sal e gua, tambm

chamadas de reaes de neutralizao obtendo-se um pH prximo ao neutro.

2KOH(s) + H2CO3(aq) K2CO3(s) + 2H2O(l)NaOH(s) + H2CO3(aq) NaHCO3(s) + H2O(l)

Neste caso so reaes de bases fortes com um cido fraco. As bases dos metais alcalinos

tm o poder de liberar muitos ons OH em soluo, por este motivo, quando se colocou a fita

de pH nessas solues, observou-se que essas solues tm carter bsico.

7. CONCLUSES

Durante os procedimentos experimentais foi possvel verificar a reatividades dos

metais alcalinos frente gua e ao ar, percebeu-se que o ltio e o sdio so metais com

grande reatividade. Atravs do teste de chama foram observadas as cores caractersticas

dos ons ltio, sdio e potssio e com uma tabela verificou-se o comprimento de onda

correspondente.

No ltimo procedimento, provou-se o carter dos sais: cloreto de sdio, cloreto

de potssio, carbonato de potssio e hidrogenocarbonato de potssio.Foi provado que o

cloreto de sdio e o cloreto de potssio tm carter neutro. E que o carbonato de potssio e

o hidrogenocarbonato de sdio tm o carter bsico mais acentuado.

8. REFERNCIAS

[1] LEE, J.D. Qumica Inorgnica no to concisa. 5th Ed., So Paulo: Edgard Blcher Ltda.,

1999. p. 139-145.

[2] RUSSEL, John B., Qumica Geral, 2 ed., vol.1, So Paulo: Makron, 1994.


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9. ANEXO

Lista de Exerccios - Metais Alcalinos1. Por que os metais alcalinos so encontrados na forma combinada na crosta terrestre?

Os metais alcalinos so facilmente oxidados, isto , comportam-se como agentes

redutores fortes e, portanto, no so encontrados na forma elementar na natureza.

2. Compare as configuraes eletrnicas dos alcalinos com as de outros elementos dos

respectivos perodos e explique por que eles formam ctions monovalentes.

Todos os elementos do Grupo 1 tem um eltron de valncia no orbital mais externo. O

eltron de valncia encontra-se afastado do ncleo e podendo ser removido com facilidade,os demais eltrons esto mais prximos do ncleo, so mais firmemente ligados e

removidos com dificuldade.

3. Qual a forma elementar dos alcalinos?

Todos os metais alcalinos se cristalizam com a estrutura de cubo de corpo centrado com

nmero de coordenao 8.

4. Usando valores de potencial de reduo, aps consultar uma tabela de potenciais de

reduo, discuta se os metais alcalinos reduzem a gua.

Os metais alcalinos possuem potenciais de reduo mais negativos que o da gua.

Quando o metal reage com a gua, o metal oxida e o hidrognio da gua se reduz.

5. Faa uma previso dos produtos que podero se formar quando os metais alcalinos

reagem com a gua.

Os metais alcalinos reagem com a gua liberando hidrognio e formando hidrxidos

correspondentes.

6. Os metais alcalinos so armazenados em querosene. Por que eles no podem ficar

expostos ao ar ou serem armazenados em gua que um solvente mais barato?

As reaes dos metais alcalinos com a gua e o oxignio e vapor dgua do ar so

suficientemente rpidas e exotrmicas e por isso que a estocagem desses metais constitui

um problema. Eles so, geralmente, mantidos debaixo de solventes como: leo de parafina,

ciclohexano ou querosene.


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7. Com base nas informaes dadas sobre a fenolftalena, discuta os fatos observados nos

EXPERIMENTOS 1 e 2 e escreva equaes qumicas que representem as reaes dos

metais alcalinos com a gua.A fenolftalena um indicador que muda de cor de acordo com o pH do meio. Com o pH

at as proximidades de 8, a soluo fica incolor, mas para solues com o pH acima de 8, a

soluo fica avermelhada. Do ponto de vista termodinmico (liberao de energia) a

eletropositividade e a reatividade destes elementos tende a crescer, no grupo, de cima para

baixo, pois quanto menor, mais o elemento se hidrata, oxidando mais rpido e reagindo

mais rpido, entretanto do ponto de vista cintico (velocidade da reao) a reatividade tende

a crescer de baixo para cima, pois quanto maior os tomos, mais fcil de perder o seu

eltron de valncia e mais rpida a reao. Apresentam um nico eltron nos seus nveisde energia mais externos (em subnvel s), tendendo a perd-lo, transformando-se em

ctions monovalentes.

2Li(s) + 2H2O(l) 2LiOH(aq) + H2(g)

2Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH(aq) + H2(g)

2K(s) + H2O(l) 2KOH(aq) + H2(g)

8. Utilizando o ciclo termodinmico, descreva as etapas envolvidas na oxidao dos metais

alcalinos.

As etapas envolvidas na oxidao dos metais alcalinos so a entalpia de atomizao

(Ha) onde o metal passa para o estado gasoso e a entalpia se ionizao onde se remove

um eltron e o tomo gasoso passa a um on gasoso monopositivo.

9. Por que a identificao dos metais alcalinos importante para o bioqumico?

Os organismos vivos requerem pelo menos 27 elementos, 15 dos quais so metais.

Quantidades maiores de metais dos Grupos 1 e 2 so necessrias, principalmente para

equilibrar as cargas eltricas associadas com macromolculas orgnicas negativamente

carregadas existentes na clula. Tambm so necessrias para manter a presso osmtica

dentro da clula, de modo a mant-la trgida, impedindo seu colapso.

10. Relacione, com base no espectro eletromagntico, o comprimento de onda que

corresponde cor observada na chama dos diferentes metais.


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Figura 1 - Espectro Eletromagntico

Tabela 1 Cores da chama e comprimento de onda

Metal Cor Comprimento de onda(nm)

Li Vermelho-carmim 670,8Na Amarelo 589,2K Violeta 766,5Rb Vermelho-violeta 780,0

Cs Azul 455,5

11. O que voc pode concluir sobre o comportamento dos ons alcalinos em gua?

Justifique sua resposta.

Os alcalinos formam compostos predominantemente inicos nos quais eles so os ons

positivos. Os xidos desses elementos reagem com a gua e essas reaes ocorrem entre

a gua e o on xido, ou seja, os ons alcalinos ctions no participam das alteraes

ocorridas na gua.

12. Por que pessoas com presso alta devem evitar o uso de medicamentos base de

compostos de sdio?

Como o grau de hidratao de um on est relacionado com sua relao carga/raio:

quanto maior esta relao, mais hidratado estar o on. O Na+ apresenta uma grande

tendncia de reter gua (alto grau de hidratao), por isso ele um dos responsveis pelo

aumento da presso arterial.


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13. Discuta por que crianas desidratadas devem ingerir soluo salina contendo, entre

outros, ons sdio.

Um corpo humano normal, gozando de boa sade, contm entre 50% e 75% de gua, eentre 70 g e 100 g de sdio. Uma adequada ingesto de sal ajuda a manter este delicado

equilbrio, que assegura um timo metabolismo, um transporte de nutrientes, a sua

eliminao, e um funcionamento adequado do sistema nervoso central.

Para que tudo funcione, preciso que haja um meio onde todas as reaes qumicas

ocorram. Este meio composto basicamente por gua e sais minerais, principalmente o

Sdio e o Potssio, mas tambm Cloro e Bicarbonato.

A principal causa da desidratao de uma pessoa no a falta de gua, ao contrrio do

que todo mundo pensa, mas sim a falta de sais minerais. Sem sais minerais o rim noconsegue reter a gua dentro de nosso corpo (o que chamado de perda da capacidade de

concentrar a urina) e cada vez mais ele ir excretar urina aumentando ainda mais a falta de

gua no nosso organismo at um momento em que este entra em colapso.

O sdio fundamental no equilbrio entre os fludos celulares e extracelulares, ativa a

transmisso de impulsos nervosos por todo o corpo e permite o funcionamento do crebro e

o controle das funes vitais do organismo. O cloreto de sdio tem como principal funo a

reposio dos eletrlitos perdidos pela diarreia e vmito. E tem como uma segunda funo a

reteno de gua no corpo, por esse motivo que o sal um mal para quem sofre de

hipertenso (presso alta).

14. O que voc pode concluir sobre o comportamento dos sais dos alcalinos em gua?

Discuta sua resposta.

No caso dos sais alcalinos, muitos deles formam solues em gua. Solues aquosas

de sais podem ser formadas a partir do processo de dissoluo ou de uma reao. Muitos

sais ao se misturarem com gua, o ction ou o nion reagem com as molculas H 2O.

Reaes nas quais a gua tambm um reagente so denominadas hidrlise. Se o ction

reage, forma-se o on H3O+, se o nion, forma-se o on OH-. Esse fato pode ser detectado

atravs da medida do pH da mistura.

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