Grupo 1: Metais Alcalinos

• O caráter metálico refere-se às propriedades dos metais (brilhante ou lustroso, maleável e dúctil, os óxidos formam sólidos iônicos básicos e tendem a formar cátions em solução aquosa).

• O caráter metálico aumenta à medida que descemos em um grupo. • O caráter metálico diminui ao longo do período.

• Os metais têm energias de ionização baixas.

• A maioria dos metais neutros sofre oxidação em vez de redução.

• Quando os metais são oxidados, eles tendem a formar cátions característicos.

• Todos metais do grupo 1 formam íons M+_.

• Todos metais do grupo 2 formam íons M2+_.

• A maioria dos metais de transição têm cargas variáveis.

• Metais reagem com não metais para formarem compostos iônicos

Metais

A configuração eletrônica da camada de valência é ns1: Li: 1s2 _2s1 _{ [He]2s}1 Na: 1s2_2s2_2p6_3s1 _{ [Ne]3s}1 K: 1s2_2s2_2p6_3s2_3p6_4s1 _{ [Ar]4s}1 Rb: 1s2_2s2_2p6_3s2_3p6 _3d10_4s2_4p6_5s1 _{ [Kr]5s}1 Cs: 1s2_2s2_2p6_3s2_3p6 _3d10_4s2_4p6_4d10_5s2_5p6_6s1 _{ [Xe]6s}1 Fr: 1s2_2s2_2p6_3s2_3p6 _3d10_4s2_4p6_4d10_4f14_5s2_5p6_5d10_6s2_6p6_7s1 _{ [Rn]7s}1

Abundância no sistema solar

Grupo 1: Metais Alcalinos

Os metais alcalinos possuem números atômicos ímpares, e são menos abundantes que os elementos com números atômicos pares

Abundância no planeta Terra

A massa da Terra é de aproximadamente 5,98×1024 _kg:

Ferro (32.1%), Oxigênio (30.1%), Silício (15.1%), Magnésio (13.9%), Enxofre (2.9%), Níquel (1.8%), Cálcio (1.5%), e Alumínio (1.4%)

Os restantes 1.2% consistem de traços de outros elementos.

Os metais alcalinos, devido à suas altas reatividades, não ocorrem naturalmente na forma metálica na natureza.

Combinam prontamente com oxigênio e se associam fortemente à sílica (SiO2), formando minerais com densidades relativamente baixas,

ficando próximos à crosta terreste.

Abundância no planeta Terra

O Lítio, é relativamente raro na crosta terrestre (0,02% em massa) – 35o elemento mais abundante;

O Sódio é o metal alcalino mais abundante da crosta terrestre e compõe 2,6% em massa – 6o elemento mais abundante;

O Potássio compõe 1,5% da crosta terrestre – 7o _{elemento mais}

abundante;

Abundância no planeta Terra

O Rubídio é tão abundante quanto o zinco e mais abundante que o cobre – 23o _{elemento mais abundante na crosta terrestre (0,009%);}

O Césio é mais abundante que antimônio, cádmio, estanho, tungstênio, mas ocupa apenas a 43ª posição em abundância na crosta terrestre

(0,0003%);

Abundância no planeta Terra

223_{Fr, o único isótopo natural do Frâncio é radioativo (t}

1/2 = 22 minutos) e

é produzido através do decaimento alfa do 227_{Ac em minerais de}

urânio. Calcula-se que existam 30 g de Frâncio na crosta terrestre. 2o

elemento mais raro do planeta (só perde para o At).

Obtenção

Grupo 1: Metais Alcalinos

• Lítio: espodumênio - LiAl(SiO₃)₂ - recuperação por eletrólise

• Sódio: sal-gema, água do mar - NaCl - recuperação por eletrólise

No cátodo: Na+_(l) + e- → Na_(l)

No ânodo: 2Cl

-(l) → Cl2(g) + 2e

-Reação global: 2Na+

Obtenção

Grupo 1: Metais Alcalinos

• Potássio: silvinita (mistura de KCl + NaCl)

• Bórax (Na₂[B₄O₅(OH)₄]∙8H₂O; salitre-do-chile (NaNO₃)

• Rubídio e Césio: obtidos como subproduto do processamento do lítio

• Frâncio: é radioativo com período de meia-vida de apenas 22 minutos. Obtido a partir do Actínio.

Grupo 1: Metais Alcalinos

Aplicações

• Lítio: produção de ligas metálicas, baterias, cerâmicas e vidros; • Carbonato de lítio: Tratamento de transtornos bipolares;

• Ligas sódio-potássio: refrigeradores em reatores nucleares;

• Sódio e seus compostos: indústrias químicas e metalúrgicas, papel, vidros, detergentes;

• NaCl: produção de NaOH, Cl₂ e Na₂CO₃;

• Grandes quantidades de NaCl (> 20 Mt/ano) usados no degelo de estradas

Grupo 1: Metais Alcalinos

Grupo 1: Metais Alcalinos

Grupo 1: Metais Alcalinos

Importância biológica

As concentrações de Na+ e K+ são diferentes nos fluidos intra- e extra-celulares e o gradiente de concentração destes íons através da

membrana celular é o responsável pela transmissão de impulsos nervosos, por exemplo;

Potássio é um dos nutrientes essenciais de plantas e é usado na indústria de fertilizantes;

KO₂: máscaras respiratórias

2KO₂ + 2H₂O → 2KOH + H₂O₂ + O₂

Propriedades

• São excelentes condutores de eletricidade, • Maleáveis e altamente reativos.

• Formam compostos univalentes (ns1_{) , iônicos (alta eletropositividade)}

e incolores (elétrons fortemente ligados).

Propriedades

Raios atômicos

Grupo 1: Metais Alcalinos

Li Na K Número de camadas aumenta Blindagem aumenta Raio atômico aumenta Primeira energia de ionização diminui n = 2 n = 3 n = 4

Tendências nos tamanhos dos íons

• O tamanho do íon é a distância entre os íons em um composto iônico.

• Os metais alcalinos tentem a perder o elétron s, formando cátions monovalentes

• Os cátions deixam vago o orbital mais

volumoso e são menores do que os átomos

que lhes dão origem.

Energia de ionização

• A primeira energia de ionização, I₁, é a quantidade de energia necessária para remover um elétron de um átomo gasoso:

Na(g) → Na+(g) + e-.

• A segunda energia de ionização, I₂, é a energia necessária para remover um elétron de um íon gasoso:

Na+(g) → Na2+(g) + e-.

• Quanto maior a energia de ionização, maior é a dificuldade para se remover o elétron: metais alcalinos possuem baixas energias de ionização.

Energia de ionização

• A energia de ionização diminui à medida que descemos em um grupo.

• Isso significa que o elétron mais externo é mais

facilmente removido ao descermos em um grupo.

• A segunda energia de

ionização envolve a retirada de um elétron de uma

camada mais interna

Grupo 1: Metais Alcalinos

Li Na K Número de camadas aumenta Blindagem aumenta Raio atômico aumenta Primeira energia de ionização diminui n = 2 n = 3 n = 4

Li Na K Rb Cs 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 Pri me ira e ne rg ia d e io ni zaçâ o (kJ/ mo l)

Metal alcalino (Grupo 1)

Grupo 1: Metais Alcalinos

Li

Na

Li Na K Rb Cs 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Pri me ira e seg un da e ne rg ia s de io ni zaçâ o (kJ/ mo l)

Metal alcalino (Grupo 1)

I 2 I 1 I₁ I₂ Li: 1s2 _2s1 _Li+_{: 1s}2 _Li2+_{: 1s}1 520 kJ/mol 7298 kJ/mol I₁ I₂

Afinidade eletrônica

• A afinidade eletrônica é o oposto da energia de ionização.

• A afinidade eletrônica é a alteração de energia quando um átomo gasoso ganha um elétron para formar um íon gasoso:

Li(g) + e- _{→ Li}-_(g)

• A afinidade eletrônica pode ser tanto exotérmica como endotérmica

Grupo 1: Metais Alcalinos

Afinidade eletrônica

Grupo 1: Metais Alcalinos

Dureza e Energia de Coesão

Os metais alcalinos são muito macios e podem ser cortado facilmente com uma faca: o lítio é o mais duro e a maciez

aumenta ao descermos no grupo.

Define-se a energia de coesão como a diferença entre a energia do conjunto de átomos isolados que compõe um sólido e a

energia do sólido

Ou: força que mantém os átomos ou íons unidos em um sólido

É conveniente definir a energia de coesão por átomo, de modo que ela tenha um valor finito mesmo quando toma-se o limite

Grupo 1: Metais Alcalinos

Dureza e Energia de Coesão

• A energia de coesão dos Metais Alcalinos é aproximadamente igual a metade da energia de coesão dos Metais Alcalinos

Terrosos e 1/3 da energia de coesão dos elementos do grupo 13. • A magnitude da energia de coesão determina a dureza e o ponto