O documento discute as propriedades dos metais alcalinos, incluindo litio, sódio, potássio e frâncio. Aborda suas características químicas, como reatividade com água e oxigênio, e propriedades físicas, como solubilidade e cor de compostos. Também explica como esses metais são obtidos industrialmente por eletrólise e seus usos principais, como na fabricação de sabão, papel e detergentes.
8. Propriedades dos Metais Alcalinos
Relação Diagonal
Similaridades entre pares de elementos ao se passar de um período
para outro adjacente
O Li é semelhante ao Mg e assim sucessivamente:
- Sais de Li e Mg apresentam elevado caráter covalente nas
ligações
- Li e Mg formam óxidos normais. Os demais da família 1ª formam
peróxidos ou superóxidos
- Li é o único metal alcalino que forma nitreto, Li3N. Todos do Grupo
2 formam.
14. Propriedades dos Metais Alcalinos
Solubilidade dos Compostos
Processo de dissolução
exotérmico
Processo de dissolução
endotérmico
∆Hhidratação
∆Hrede
∆Hhidratação
∆Hrede
∆Hsolução
∆Hsolução
15. Propriedades dos Metais Alcalinos
Dissolução exotérmica
Dissolução endotérmica
partículas
partículas
do solvente + do soluto
separadas
separadas
partículas
partículas
do solvente + do soluto
separadas
separadas
partículas
Solvente + do soluto
separadas
Solvente + soluto
Solução
partículas
Solvente + do soluto
separadas
Solução
Solvente + soluto
16. Solubilidade dos Compostos
Há três fases de energia na formação de uma
olução:
) a separação das moléculas do soluto (∆H1),
) a separação das moléculas do solvente (∆H2)
) a formação das interações soluto-solvente (∆H3)
Variação de entalpia no processo de dissolução
∆Hsol = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3
O ∆Hdissol pode tanto ser positivo
como negativo, dependendo das
forças intermoleculares.
17. Propriedades dos Metais Alcalinos
Solubilidade dos Compostos
• A quebra de forças intermoleculares é sempre endotérmica.
• A formação de forças intermoleculares atrativas é sempre exotérmica.
• Para determinarmos se o ∆Hdissol é positivo ou negativo, consideramos os
comprimentos de todas as interações soluto-soluto e soluto-solvente:
∆H11ee∆H22são ambos positivos
∆H ∆H são ambos positivos
∆H3 > (∆H1 + ∆H2)
Exotérmico
Exotérmico
∆H33éésempre negativo
∆H sempre negativo
∆H3 < (∆H1 + ∆H2)
Endotérmico
Endotérmico
18. Propriedades dos Metais Alcalinos
Solubilidade dos Compostos
Variação de entalpia no processo de dissolução
∆Hsol = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3
19. Propriedades dos Metais Alcalinos
Efeito da carga e tamanho dos íons
O valor da energia de rede será maior quando os íons forem similares
em tamanho, especialmente se forem pequenos e com carga elevada.
A presença de cátions muito maiores que ânions e viceversa, pode
reduzir o valor da energia de rede
Íons pequenos apresentam baixa condutividade, pois o raio iônico
hidratado será grande e se difundirá lentamente.
20. Propriedades Químicas dos Metais Alcalinos
Todos reagem com água. A reação é mais vigorosa quando se desce
no grupo
Li + H2O
2LiOH + H2
São as bases mais fortes
Reação com oxigênio
2Li + 1/2O2
Li2O
Óxidos
Na + O2
Na2O2
Peróxidos
K + O2
KO2
Superóxidos
Reação com hidrogênio
Li + H2
LiH
Hidretos Iônicos
22. Ocorrência e Obtenção
Na e K: 7º e 8º elementos mais abundantes
São reativos demais para serem encontrados livres na natureza
São agentes redutores muito fortes para serem obtidos pela redução de
seus óxidos
Podem ser obtidos pela eletrólise de um sal fundido
29. Célula de Diafragma
Diafragma: escoamento da solução
resultante do anodo para o catodo
Separa as soluções, permitindo
apenas a migração seletiva de Na+
32. Célula de Diafragma
Diafragma: amianto ou asbesto, que é uma fibra mineral natural sedosa,
misturado com outras fibras como, por exemplo, o politetrafluoroetileno.
Apesar de menos nocivo que o mercúrio, o amianto (proibido em 52
países) é um material que representa riscos:
câncer de pulmão, de laringe, de trato digestivo e de ovário
mesotelioma (tipo de câncer que ataca a pleura)
asbestose (doença pulmonar)
Substituição do amianto por diafragma de zircônio e
politetrafluoretileno (PTFE)
33. Célula de Membrana
Substituição do amianto por uma membrana polimérica que é impermeável
aos íons cloreto
Combinam a pureza da
célula de mercúrio com a
eficiência energética das
células de diafragma:
eliminam preocupações
ambientais desses 2
sistemas
35. Usos do NaOH
Álcali forte: reage com várias substâncias
Principais usos:
fabricação de papel, celulose e seda artificial
fabricação de sabão e glicerol pela reação de saponificação das
gorduras e detergentes
refino do petróleo e seus derivados
na metalurgia, na obtenção de compostos de sódio e produção de
biodiesel
tratamento de água
fabricação de polímeros e produção de fármacos
40. Reação de produção do sabão
O ácido graxo poderá ser neutralizado por:
• NaOH ou Na2CO3, dando R — COONa (sabões de sódio, em geral mais
duros);
• KOH ou K2CO3, dando R — COOK (sabões de potássio, mais moles e
usados por exemplo, em cremes de barbear);
• Hidróxidos de etanolamina, como, por exemplo, (OH-CH2CH2)3NHOH, dando R — COONH(CH2-CH2-OH)3 (sabões de amônio, que
são em geral líquidos usados, por exemplo, em xampus).