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8.6:

Metais Alcalinos

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Chemistry
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Alkali Metals

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Os metais alcalinos são elementos do grupo 1, incluindo o lítio, sódio, potássio, rubídio, césio e frâncio. O frâncio é radioativo e não tem isótopos estáveis. Todos os metais alcalinos são invulgarmente macios e partilham propriedades metálicas, tal como a elevada condutividade elétrica e térmica térmica Descendo no grupo, a massa, a densidade e os raios atómicos aumentam, enquanto os pontos de fusão e as energias de ionização diminuem.A configuração de elétrons destes elementos implica que a camada da valência tem apenas um elétron. As suas baixas energias de ionização indicam que os metais alcalinos perdem facilmente elétrons para se tornarem cátions com uma configuração de gás nobre. Isto também explica porque é que os metais alcalinos são excelentes agentes redutores, sendo o lítio o menos reativo e o césio o mais reativo.Os metais alcalinos reagem vigorosamente com metais não metálicos, tal como o halogêneo, para formar sais. A reação do metal de sódio com gás de cloro é altamente exotérmico e liberta faíscas e calor. A intensidade da reação aumenta ao baixarmos no grupo à medida que as energias de ionização dos metais alcalinos diminuem.Os metais alcalinos reagem veementemente com a água para gerar hidrogênio gasoso e uma solução de metal alcalino como o hidróxido de potássio, que é uma base frequentemente utilizada no fabrico do sabão. A reação torna-se mais violenta para os metais álcalinos mais pesados, dadas as suas energias de ionização mais baixas. O calor produzido durante a reação pode até incendiar o gás de hidrogênio libertado originando fogo ou uma explosão.Os metais alcalinos também podem reagir com o hidrogênio para formarem hidretos de metais alcalinos, muitas vezes utilizados como bases fortes. Nesta reação, o átomo de hidrogênio ganha um elétron e está presente como o íon de hidreto. Devido à sua elevada reatividade, os metais alcalinos oxidam facilmente após exposição ao ar e estão, portanto, armazenados nos óleos minerais.Quando os sais alcalinos metálicos são colocados numa chama e reduzidos aos seus átomos de metal gasoso, emitem cores características. O calor desperta o elétron de valência a um nível de energia mais elevado. Quando os elétrons despertados regressam ao estado de sólido, a energia é emitida sob a forma de radiação na região visível.O espectro de emissão de cada elemento é único e utilizado para identificar qualitativamente o elemento.

8.6:

Metais Alcalinos

Os elementos do grupo 1 são sólidos metálicos macios e brilhantes. São maleáveis, dúcteis, e bons condutores de calor e eletricidade. Os pontos de fusão dos metais alcalinos são invulgarmente baixos para os metais e diminuem ao descer no grupo. A densidade também diminui na mesma direção, com excepção do potássio (Tabela 1).

Tabela 1: Propriedades dos metais alcalinos

Elemento Configuração Eletrónica Raio Atómico (pm) IE1 (kJ/mol) Ponto de Fusão (°C) Densidade a 25 °C (g/cm3)
Li [He] 2s1 152 520 181 0,53
Na [Ne] 3s1 186 496 98 0,97
K [Ar] 4s1 227 420 64 0,86
Rb [Kr] 5s1 248 400 39 1,53
Cs [Xe] 6s1 265 380 29 1,93

Descendo um grupo, o número quântico principal, n, aumenta por um para cada elemento. Assim, os eletrões exteriores ficam mais longe do núcleo e o raio atómico aumenta do lítio para o césio.

A configuração eletrónica desses elementos mostra que a camada de valência tem apenas um eletrão (Tabela 1). A perda deste eletrão produz um catião com a configuração de gás nobre. Assim, os metais alcalinos têm uma grande tendência a dar este eletrão e têm primeiras energias de ionização baixas, que diminuem ao descer o grupo. A sua capacidade de perder um eletrão torna-os facilmente altamente reativos e excelentes agentes de redução.

Os metais alcalinos reagem vigorosamente com não metais, como halogénios. A reação do sódio e do cloro na produção de cloreto de sódio é exotérmica. Os metais alcalinos também reagem violentamente com a água, sendo produzidos hidrogénio gasoso e um hidróxido de metal alcalino. O calor produzido durante a reação pode incendiar o hidrogénio libertado, levando a uma explosão. Ambas as reações tornam-se mais exotérmicas para os metais alcalinos mais pesados devido às suas energias de ionização mais baixas.

A exposição ao ar, à medida que reagem com oxigénio para formar óxidos, reduz o brilho metálico dos metais alcalinos. O lítio reage com o oxigénio para fornecer óxido de lítio, enquanto que outros metais alcalinos, como sódio formam óxidos e peróxidos. O ião peróxido tem uma ligação covalente simples oxigénio-oxigénio e é um potente aceitador de iões de hidrogénio, tornando os peróxidos das dos metais alcalinos bases fortes. Os metais alcalinos como potássio, rubídio, e césio também produzem superóxidos. Os superóxidos são caracterizados pela presença de O2. O superóxido de potássio é um sólido amarelo que se decompõe a 560 °C. 

Este texto é adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 6.5: Periodic Variations in Element Properties.