BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

HF < HCl < HBr < HI

- Força dos Hidrácidos, segundo a teoria de Brönsted-Lowry

1 - Quanto mais fraca a ligação H-A, mais forte é o ácido (grupo) 2- Quanto mais polar a ligação H-A, mais forte é o ácido (período)

Ácido – doador de prótons Base – receptor de prótons

Energia de ligação

Ácidos

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

GRUPO 1 Aula 03

2

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

[Rn] 7s1 Fr Frâncio

[Xe] 6s1 Cs Césio

[Kr] 5s1 Rb Rubídio

[Ar] 4s1 K Potássio

[Ne] 3s1 Na Sódio

[He] 2s1 Li Lítio

Configuração Símbolo Elemento

Grupo 1

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

As abundâncias são dadas na forma logarítmica (base 10) em gramas de metal por 1000 Kg de amostra.

Como a escala vertical e logartímica, as diferenças são muito maiores o que aparentam.

Log Li = 1,30 → Li = 101,30 → 19 g de Li / 1000 Kg

Log Na = 4,36 → Na= 104,36 → 23000 g de Na / 1000 Kg

Abundância na crosta dos elementos do Grupo 1

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

• maleáveis, dúcteis, bons condutores, frios ao tato e altamente reativos.

• A maioria dos metais é sólido com átomos em um empacotamento cúbico de corpo centrado (no de coordenação 8)

• pouco denso. • Raios grandes e portanto energia de ionização baixa.

Propriedades físicas dos metais do grupo 1

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

Energia de ionização

Raio atômico / pm Li = 152; Na = 186; K = 227; Rb = 248; Cs = 265

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

extremamente reativos (redutores).

(utilizados para obter metais puros: TiCl4 (g) + 4Na(l) → 4NaCl(s) + Ti(s))

elétrons da última camada estão distantes do núcleo, a força de atração entre núcleo e elétron é fraca; a energia necessária para remover um elétron externo é pequena, tão pequena que: i) podem ser removidos pela irradiação com luz (Cs e K: cátodo em células fotoelétricas) ii) podem ser promovidos para orbitais mais externos pela energia de uma chama.

Propriedades Gerais do Grupo 1

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

A intensidade da cor produzida na chama é

proporcional à concentração de íons ou

átomos presentes

Propriedades Gerais do Grupo 1

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

Propriedades Gerais do Grupo 1

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

atração fraca entre os átomos na ligação metálica

Baixa coesão baixa resistência mecânica

Li 161 Na 108 K 90 Rb 82 Cs 78

Energia de Coesão (kJ mol-1)

Propriedades Gerais do Grupo 1

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

Valores baixos para metais (comparados aos metais de transição)

Li, Na e K são menos densos que a água

Devido ao raio

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

Reação com água

2 Li + H2O → 2 LiOH + H2

2 Na + H2O → 2 NaOH + H2

2 K + H2O → 2 KOH + H2

Eored são muito negativos

Oxidam em presença da água

Para reação com o Li o ∆G é negativo e o mais elevado do grupo, ou seja, maior liberação de energia

Eo / V para M+(aq) + e- M(s) Li = -3,045 Na = -2,714 K = -2,925 Rb = -2,925 Cs = -2,923

Propriedades químicas

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

Reatividade com água

http://www.youtube.com/watch?v=QSZ-3wScePM

Conforme descemos o grupo o PF diminui e a energia liberada provoca a fusão do metal deixando exposta uma

maior superfície do metal para o contato com a água.

Propriedades químicas

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

Reação com gases do ar

Quando expostos ao ar perdem rapidamente o brilho devido a formação de óxidos. O Li é o único que forma mistura com nitreto ( 6Li (s) + N2 (g) 2Li3N (s))

(s)2(g)221

(s) OLiO Li 2 →+

Li+, cátion pequeno, forma preferencialmente o óxido (O2-)

Na+, um pouco maior, forma peróxidos (O2-2)

(s)(g)(s) 222 2 ONaONa →+

K+, ainda maior, forma superóxidos (O2-1)

(s)(g)(s) 22 KOOK →+

Propriedades químicas

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

Metais alcalinos apresentam valores relativamente pequenos de Eletronegatividade

Ao reagirem com outros elementos formam compostos com grande diferença de eletronegatividade, portanto tendem a fazer ligação iônica:

Eletronegativade do Na 0,9

Eletronegatividade do Cl 3,0

Diferença de eletronegatividade 2,1

Valor 2,1 implica em uma ligação predominantemente iônica no NaCl.

Para KBr: 2,0; LiF: 3,0

Diferença de eletronegatividade ~1,7 corresponde a uma ligação com aproximadamente 50% de caráter iônico

Tipos de ligações químicas

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

Metais: maleáveis Sólidos iônicos: quebradiços

Estrutura dos sólidos

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

Estrutura dos sólidos iônicos

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

Todos os sais simples dos metais alcalinos são solúveis em água.

A solubilidade em água da maioria dos sais do Grupo 1 decresce de cima p/ baixo.

A energia reticular diminui ligeiramente enquanto a energia de hidratação varia mais acentuadamente de cima p/ baixo.

Solubilidade

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

Para que uma substância se dissolva, a energia liberada quando os íons se hidratam (energia de hidratação) deve ser maior que a energia necessária p/ romper o retículo cristalino

(energia reticular - U).

Sólido se dissolve

Sólido é insolúvel

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

SEMELHANTE DISSOLVE

SEMELHANTE

Solubilidade

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

Obtenção dos alcalinos na forma metálica

são os agentes redutores mais fortes que se conhecem não

podendo ser obtidos por redução dos seus óxidos

são tão eletropositivos que reagem com água. Não podem ser

deslocados por outro elemento mais eletropositivo.

COMO FAZER?

Métodos de obtenção

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

Eletrólise de cloretos fundidos

2 NaCl(l) → 2 Na(l) + Cl2(g)

Eo = -2,71 - 1,36 = - 4,07 V

2 Cl- (aq) → Cl2 (g) + 2 e-

2 Na+ (aq) + 2 e- → 2 Na (s)

Cl2/Cl- 1,36 V Na+/Na -2,71 V

Métodos de obtenção

Escala industrial

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

Rubídio e césio são obtidos como subprodutos do processamento do lítio

Frâncio é radioativo com meia vida de apenas 21 min não ocorre na natureza de maneira significativa

Métodos de obtenção

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos • Liga com Li (14%), Al (1%) e Mg (84%): estrutura de aeronaves

• Baterias • LiOH: empregado na fabricação de graxas para motores (Resistente a altas temperaturas) • LiH: empregado na geração de H2 para uso militar • Li2CO3: emprego recente em tratamento de disturbios como o transtorno bipolar • Li[AlH4]: poderoso agente redutor utilizado em química orgânica p/ reduzir compostos carbonílicos a álcoois

Principais usos

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

Semelhança entre o 1º elemento de cada grupo com o elemento abaixo à direita

Relação diagonal

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos • NaOH: obtido por eletrólise de solução salina

(NaCl) Sólido branco, gorduroso, mole e corrosivo. O mais importante composto de sódio para a industria. 10o produto químico industrial em termos de produção

E = -1,36 V Cl- /Cl2

E = -0,83 V - H2O / H2 + OH- E = -2,71 V - Na+/Na

Principais usos

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

Esquema de uma moderna célula

cloroálcali usando uma membrana catiônica

(troca de cátions), a qual tem alta permeabilidade para íons Na+ e baixa para íons OH- e Cl-.

REAÇÃO GLOBAL:

NaCl + H2O → NaOH + ½H2 + ½Cl2

Produção industrial de NaOH

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos NaOH

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

• NaHCO3: empregado como fermento, antiácido estomacal, extintor de incêndio

)(2)()()()( glaqaqaq COOHANa HANaHCO 2(aq)-

3 +++→+ +

• Na2CO3 (Barrilha): empregado para remover cátions Ca2+ e Mg2+ de águas duras

)()(2

3)( saqaq 32 CaCOCOCa →+ −+

• Na2O2: empregado como alvejante em polpa de madeira, papel, algodão e linho

)()()()( 2 laqls 22222 OHNaOH OHONa +→+

• NaCl: sal de cozinha

• Na2S: empregado para fabricar corantes orgânicos sulfurados e nos curtumes para remover os pelos do couro

)(2.

gbrandoaquec H COOCONa NaHCO 2323 ++ →

Principais usos

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

Obtenção do Na2CO3

NH3 + H2O + CO2 → NH4HCO3

NaCl + NH4HCO3 → NaHCO3 (ppt)+ NH4Cl NaHCO3 (∆ – 150oC) → Na2CO3 + CO2 + H2O “Insumos” CaCO3(∆ – 1100oC) → CO2 + CaO CaO+ H2O → Ca(OH)2 Ca(OH)2 + 2NH4Cl + → NH3 + CaCl2 + 2H2O

Processo Solvay

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

• KNO3: ocorre na natureza como mineral salitre, utilizado em armas (pólvora)

• KCl: Sal “light”

• KO2: máscara de respiração (usado em minas, submarinos e veículos espaciais)

• KOH: utilizado para fabricar sabão líquido

• KBr: utilizado em fotografia

4 KO2 + 4 CO2 + 2 H2O → 4 KHCO3 + 3O2

4 KO2 + 2 CO2 → 2K2CO3 + 3O2

4 KNO3(s) + 7 C(s) + S(s) → 3CO2(g) + 3CO(g) + 2N2(g) + 2K2CO3(s) + K2S(s)

Principais usos

BC

-130

2 –

Quí

mic

a do

s el

emen

tos

Aplicações: • vidros para aplicação em fibras ópticas; •Indústria de telecomunicações; •Equipamentos de visão noturna •Células fotoelétricas

Relógio de Césio (relógio atômico)

Mercado especializado e pequeno.

Principais usos