O documento descreve um experimento sobre metais alcalinos e alcalino-terrosos. O procedimento incluiu testes da reatividade do sódio metálico com água, cloreto de cálcio com ar, e reações de vários sais com carbonato de amônio e outros compostos. Os resultados mostraram a combustão do sódio na água e a hidratação do cloreto de cálcio, além de precipitação em algumas reações entre sais.
Quimica Inorganica - Estudo dos metais alcalinos e alcalinos-terrosos
1. 1
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONALE TECNOLÓGICA
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de
Janeiro Campus Duque de Caxias
Disciplina: Inorgânica I
Professor: Éverton Tomaz
Metais alcalinos e alcalino-terrosos
Turma: QIM 231
Alunos: Daniel,Lucas,Matheus
Furtado,Matheus Willian
Duque de Caxias
Fevereiro – 2015
3. 3
Introdução
O tema da prática em questão foi metais alcalinos e metais alcalinos-terrosos.
Sendo estas duas classificações, também sendo nomeadas com as famílias IA e IIA da
tabela periódica respectivamente. Primeiramente, temos a família IA, os metais
alcalinos. Tais metais recebem esse nome devido a palavra álcali ser derivada de um
antigo termo arábico que tem o signifcado mais ou menos com "cinzas de plantas". O
que tem ligação a alguns fatos curiosos com o Potássio(K) e o Sódio(Na) serem
encontrados nas cinzas de plantas calcinadas, fornecendo assim uma fonte para tal
nomenclatura.
São metais leves, que tem um ponto de fusão baixo como consequência de
suas ligações serem puramente metálicas, e assim sendo não direcionais. Estes metais
também tem como características seus altos raios atômicos, e esse fato acarretando a
explicação de suas densidades serem tão baixas. Mas em contrapartida, sua
condutividade elétrica é extramamente alta, mas que ainda assim não são tão altas
quanto da Prata(Ag).
Metais alcalinos quando postos em reação com a água, formam hidróxido
(substâncias básicas). Conforme mostrado na esquação:
2Li(S) + 2H2O(L) -> 2LiOH(L) + H2(G)
E quando postos em reação com Oxigênio(O) formam um óxido. Mas somente
com o Lítio(Li) que isso ocorre, e altas temperaturas. O Sódio(Na) quando entra em
reação com o Oxigênio(O), e produz uma pequena quantidade Óxido de sódio(Na2O),
mas o produto principal é o peróxido de sódio(Na2O2). Como ilustrado na equação:
2Na(S) + O2(G) -> Na2O2(S)
O Hidrogênio(H) muitas vezes é encontrado na tabela periódica junto dos
metais alcalinos. Algumas vezes é colocado em localizações diferente para que não
houvesse confusões. Mas no geral ele etá quase sempre lá. Mas por que será então que
ele está naquele grupo, se ele não é um metal? Pois esse elemento tem uma
peculiaridade, que é o fato de precisar somente de mais um elétron para que fique
estável, assim como os Halogênios(elemento da família 7A). E com os alcalinos, pode
formar hidretos(MH), de forma que o metal cede um elétron ao Hidrogênio(H), como
se ele realmente fosse um Halogênio. Devido essa curiosa característica desse
elemento, foi decidido não classificá-lo em nenhum grupo.
4. 4
Agora os metais alcalino-terrosos, que são classificados com a familia IIA da
tabela periódica. Esse grupo, assim como os alcalinos, também tem em seu nome um
significado, que é derivado de um termo químico. E o significado vem da palavra
terrosos que se originou de algum termo da alquimia que se referia a qualquer
composto de um metal específico (ou a mistura de ambos os compostos) que não era
muito solúvel em água, mas que era estável a altas temperaturas. Embora haja um
exceção que é o Berílio(Be), todos os elementos desta família, são metais típicos.
Bons condutores de calor e eletricidade, porém são mais duros e densos, tendo ainda o
fato de que se fundem a temperaturas mais altas do que os metais alcalinos.
Os metais alcalino-terrosos são comumente achados espalhados na crosta
terrestre na forma de carbonatos, silicatos, fosfatos e até sulfatos. O magnésio(Mg) e o
cálcio(Ca) são os elementos mais achados, por exemplo em; montanhas inteiras são
constituídas de calcário(CaCO3), e dolomita(CaMg(CO3)2). O magnésio(Mg) é
também encontrado nos oceanos. Porém, temos também casos de raridades como o
berílio(Be), que é relativamente escasso. E o seu mineral mais comum é o
bailo(Be3Al2Si6O18), que algumas vezes é encontrado na forma de gemas, como a
esmeralda. (A cor verde característica é causada pela presença de crômio como
impureza.)
Todos os metais alcalino-terrosos reagem com o Oxigênio(O) sem pressões
extremamente altas dando óxidos, M(Metal)O. Em altas pressões e temperaturas, o
bário forma peróxido:
Ba(S) + O2(G) -> BaO2(S)
5. 5
Resumo
O estudo dos metais alcalinos é importante para poder entender e explicar as
propriedadesde várioscompostosquímicos,jáque estesmetaisestãopresentes na maioria
das substâncias. O procedimento foi relativamente rápido, porém, interessante.
Abstract
The alkaline metal’s study is important to understand and explain the most of
chemical compound’s proprieties, once that metals are found in a lot of the
substances. The proceeding was sort of fast, but interesting.
6. 6
Objetivos
Observar a solubilidade dos metais alcalinos, e alcalios terrosos, em determinadas
solicoes.
Realizartestesde chamascom saisdiferentes,analisando os seus comportamentos.
Demonstrar a reatividade do metal alcalino (Na), em contato com a agua, e do sal
(CaCl2), em contato com o ar atmosférico.
7. 7
Procedimento Experimental
1. Sodio metalico (DEMONSTRATIVO)
1.1 Retirou-se um pequeno fragmento de sodio metalico que estava mergulhado
em querosene num recipiente, e o colocou sobre o papel de filtro
1.2 Com o auxilio de uma espátula, o metal foi seccionado em pedaços menores.
1.3 Esses pedaços menores foram introduzidos num bequer cheio de agua.
2. Hidratacao e deliquescência (DEMONSTRATIVO)
2.1 O professor pegou 2 vidros de relógio.
2.2 Num desses, foi colocado cloreto de cálcio (CaCl2) . No outro, cloreto de sódio
(NaCl).
2.3 Ao final da pratica, observou-se os resultados.
3. Alguns sais de metais alcalinos
3.1 Reacao com carbonato de amônio.
3.1.1 Em 3 tubos de ensaio diferentes, foram colocadas as soluções de cloreto
de lítio (LiCl), cloreto de sódio (NaCl) e cloreto de potássio (KCL),
respectivamente (0,5 mL, 0,1 M).
3.1.2 Em cada tubo, adicionou-se 0,5 mL da solução de carbonato de amônio
((NH4)2 CO3), 0,1M.
3.2 Reacao com Fluoreto de Amonio
3.2.1 Em 3 tubos de ensaio diferentes, foram colocadas as soluções de cloreto
de lítio (LiCl), cloreto de sódio (NaCl) e cloreto de potássio (KCl),
respectivamente (0,5 mL, 0,1 M).
3.2.2 Em cada tubo, adicionou-se 0,5 mL da solução de Fluoreto de Amonio
(NH4F), 0,1M.
8. 8
4 Alguns sais de metais alcalinos terrosos
4.1 Reação com carbonato de amônio
4.1.1 Em 3 tubos de ensaio diferentes, foram colocadas as soluções de
magnésio (MgCl2), Calcio (CaCl2) e Estroncio(SrCl2), 0,1M., respectivamente
(0,5 mL, 0,1 M).
4.1.2 Em cada tubo, adicionou-se 0,5 mL da solução de carbonato de amônio
((NH4)2 CO3), 0,1M.
4.2 Reação com sulfato de amônio
4.2.1 Em 3 tubos de ensaio diferentes, foram colocadas as soluções de
magnésio (MgCl2), Calcio (CaCl2) e Estroncio(SrCl2), 0,1M., respectivamente
(0,5 mL, 0,1 M).
4.2.2 Em cada tubo, adicionou-se 0,5 mL da solução de Sulfato de Amonio
((NH4)2SO4), 0,1M.
4.3 Reação com oxalato de amônio
4.3.1 Em 3 tubos de ensaio diferentes, foram colocadas as soluções de
magnésio (MgCl2), Calcio (CaCl2) e Estroncio(SrCl2), 0,1M., respectivamente
(0,5 mL, 0,1 M).
4.3.2 Em cada tubo, adicionou-se 0,5 mL da solução de oxalato de amonio
(C₂H₈N₂O₄), 0,1M.
4.4 Reação com hidróxido de sódio
4.4.1 Em 3 tubos de ensaio diferentes, foram colocadas as soluções de
magnésio (MgCl2), Calcio (CaCl2) e Estroncio(SrCl2), 0,1M., respectivamente
(0,5 mL, 0,1 M).
9. 9
4.4.2 Em cada tubo, adicionou-se 0,5 mL da solução de hidróxido de sódio
(NaOH), 0,1M.
5 Reatividade do magnésio metálico
5.1 Foi utilizado 5 tubos de ensaio contendo 1 mL de substancias distintas /
Ácido clorídrico 0,1M/ Cloreto de amônio 0,1M/ Água/ Amônia (10%)/
Hidróxido de sódio (10%).
5.2 Em cada tubo adicionou-se um pequeno pedaço de magnésio e observaram-
se os resultados.
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Resultados e Discussão
1. Sódio Metálico (DEMONSTRATIVO):
O metal entrou em combustão assim que entrou em contato com a água no bécher.
A reação gerou NaOH (Hidróxido de sódio) e H2 (Hididrogênio), pode-se perceber a
mudança de coloração do indicador ácido-base fenolftaleína de incolor para rosa,
indicando assim o pH básico presente no frasco após a formação do hidróxido de
sódio.
2. Hidratacao e deliquescência (DEMONSTRATIVO)
2.1
O CaCl2 presente no vidro de relógio absorveu a humidade do ar e solubilizou-se
na água absorvida. Este sal é utilizado como antimofo, utilizado em salmouras para
refrigeração e componente do cimento graças as suas propriedades, e entre estas, está
seu caráter deliquescente e fácil hidratação, como pode ser visto na aula prática.
2.2
O NaCl presente no vidro de relógio não houve alteração, pois não possui caráter
deliquescente como o cloreto de cálcio. O cloreto de sódio é utilizado em cozinhas
para temperar alimentos, porém com uma leve diferença. O sal utilizado em cozinha é
iodado artificialmente para que as pessoas possam ingerir uma quantidade essencial de
iodo diariamente para sua saúde.
3. Alguns sais de metais alcalinos
3.1
Nos três tubos não observou-se precipitação, logo, a entalpia de rede dos sais
formados (Li2CO3, K2CO3 e Na2CO3) não foi compensada pela emtalpia de hidratação
destes compostos.
4. Alguns sais de metais alcalinos terrosos
4.1 Reação com carbonato de amônio:
Tubo 1. Cloreto de cálcio + carbonato de amônio: Houve formação de precipitado
devido a formação de CaCO3 e NH4Cl2. A formação de precipitado indica que a
entalpia de hidratação do produto gerado não compensou a entalpia de rede
11. 11
Tubo 2. Cloreto de estrôncio + carbonato de amônio: Houve formação de
precipitado e dos produtos SrCO3 e NH4Cl2. A formação de precipitado indica que a
entalpia de hidratação do produto gerado não compensou a entalpia de rede
Tubo 3. Cloreto de magnésio + carbonato de amônio: Não houve formação de
precipitado e houve a produção de MgCO3 e NH4Cl2. A não formação de qualquer
tipo de precipitado indica que a entalpia de hidratação do composto formado
compensou a entalpia de rede e solubilizou-se.
4.2 Reação com sulfato de amônio:
Tubo 1. Cloreto de cálcio + sulfato de amônio: Não formou precipitado, pois a
entalpia de hidratação do sulfato de cálcio é maior que a entalpia de rede.
Tubo 2 . Cloreto de estrôncio + sulfato de amônio: Formou precipitado, logo, a
entalpia de hidratação não compensou a entalpia de rede, ou seja, o sulfato de
estrôncio formado não é solúvel.
Tubo 3. Cloreto de magnésio + sulfato de amônio: Não foi observada a presença
de precipitado, logo é possível concluir que a entalpia de hidratação do sulfato de
magnésio formado compensou a entalpia de rede do mesmo.
4.3 Reação com oxalato de amônio:
Não foi possível realizar esta parte do procedimento por não haver o oxalato de
amônio disponível no laboratório.
5. Reação com magnésio metálico:
Apenas os tubos com hidróxido de sódio e ácido clorídrico apresentaram
modificação na coloração como uma espécie de precipitado demonstrando que são
insolúveis devido ao fato de que a entalpia de hidratação é insuficiente para
solubilizar.
12. 12
Conclusão
De acordo com os resultados, é possível perceber a presença efetiva das
entalpias de rede e de hidratação e ver seus efeitos. É possível também perceber a
solubilidade ou insolubilidade de acordo com o tamanho do raio dos cátions ou ânions
conforme foi apresentado como teoria em sala de aula através de vários tipos de
experimentos diferentes.
13. 13
Questionário
1) No teste de chama, por que cada metal possui colorações diferentes entre si?
Explique o processo.
Cada substância tem seu comprimento de onda definido, e aquela
absorve as cores correspondentes a ela mesma, logo, se por uma luz branca em
cima de tal elemento, este absorve o comprimento de onda correspondente ao
dele, sobrando os outros comprimentos. Quando atacamos o sal no fogo, os
elétrons absorveram energia, pulando para camadas mais externas, quando
voltam, liberam essa energia como forma de fóton, exalando a cor
correspondente ao seu comprimento de onda.
2) Quais fatores influenciam na solubilidade desses compostos?
Entalpia de rede e entalpia de hidratação, para um composto ser
solubilizado, a entalpia de rede tem que ser menor do que a entalpia de
hidratação, caso esta seja compensada por aquela, o composto continuará
sólido.
