Metais alcalinos - Grupo 1A

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1 Metais alcalinos - Grupo 1A Li / Na / K / Rb / Cs / Fr Na e K são os mais abundantes ns 1 - aparecem normalmente como iões positivos ( +) Não se encontram isolados na natureza / reacção com não-metais Carbonatos (CO3) / cloretos / nitratos (NO3) Propriedades Excelentes agentes de redução reacção (violenta) com água : hidróxidos (bases solúveis / alkalis) formação de peróxidos (Na 2 O 2 ) - hidrolisa em peróxido de hidrogénio KNO 3 + C + S (pólvora) 2 KNO3 + 4C K2CO3 + 3 CO + N2 2 KNO3 + 2S K2SO4 + SO2 +N2 Soda caustica (NaOH) / Cloro Na - muito usado na preparação de PB (C 2 H 5 ) 4 Li 2 CO 3 tratamento de depressões

2 Metais alcalino-terrosos - Grupo 2A Be / Mg / Ca / Sr / Ba / Ra Ca e Mg são os mais abundantes (animais e plantas) ns 2 - todos formam compostos no estado de oxidação +2 (CaO) Propriedades Os óxidos hidrolisam para dar uma solução alcalina terrosos - não fundem nem alteram ao fogo (alquimia) - pf CaO = 2572 C os iões 2+ são mais pequenos que os iões 1+ (melhor atração de e - e ligações mais fortes) Carbonato / óxido de Ca - construção Ca na forma de sulfato dihidratado : cimento Portland Ligas de Al / Mg : melhores propriedades mecânicas e resistência à corrosão Ba - lâmpadas Ra (sais): materiais luminosos (relógios)

3 Metais - Grupo 3A Grupos 3A e 4A Fazem a ponte entre os metais (1A e 2A) e os não-metais (5A- 8A) Grandes variações de propriedades Al / Ga / In / Tl Al é o metal mais abundante (3º elemento - 7,5% da crosta) ns 2 np 1 - nº de oxidação +3 (Tl: +1) AL: Bauxite (.2H 2 O) / purificação + electrólise - Al 2 O 3 2 ALO 2 AL(OH) 3 AL 2 O 3 Al Propriedades (AL) Baixa densidade (2,7 g/cm 3 ) Elevada resistência à tracção / maleável / bom condutor Fracas propriedades mecânicas (ligas de Cu, Mg, Mn, Si) Reacção com HCl e óxidos metais de transição / fraca com água e ácido nítrico AL 2 O 3 - elevada entalpia de formação (foguetões: Al + perclorato de amónio) Embalagens (reciclagem) / recipientes / foguetões

4 Metais - Grupo 4A Ge / Sn / Pb Lustrosos /maleáveis / dúcteis / pouco abundantes ns 2 np 2 Propriedades Sn não é forte mas é resistente à corrosão Pb é durável / quimicamente inerte Passivação com óxidos, cloretos e sulfatos elevada densidade / usado na protecção contra radiações e na insonorização Estanho - objectos e ligas Pb - baterias / isolamento sonoro / protecção de radiações Óxidos (SnO 2 e PbO) - cerâmicas, pigmentos e cristal A preparação de Sn liberta CO2 / Pb liberta SO2 (chuvas ácidas) Envenamento por chumbo - anemias, convulsões e estragos cerebrais

5 Metais de transição Propriedades físicas Geral: empilhamento compacto / nº coordenação 12 Raio atómico pequeno: ligações metálicas muito fortes / pf elevados Lustrosos, dúcteis, maleáveis e bons condutores (Ag é o melhor) Configurações electrónicas 1ª série: 4s 2 3d x / Cr : 4s 1 3d 5 / Cu : 4s 1 3d 10 / Fe 2+ : 3d 6 Geral: paramagnéticos / Fe, Co, Ni - ferromagnéticos Números de oxidação Variáveis (perdas de e - ) / desde 0 para alguns compostos de Fe e Ni a +7 para Mn Geral +3 / tendência para +2 no fim da série (>aumento da energia da 3 ionização) Estados de oxidação mais elevados com elementos + electronegativos (O e F) Óxidos: nº oxidação elevado - covalentes e ácidos nº oxidação baixo - iónicos e básicos

6 Ferro Abundante (após Al: 6.2%) minérios - óxidos: hematite (Fe 2 O 3 ) e magnetite (Fe3O 4 ) pirite (FeS 2 ) - ouro dos loucos [Ar] 4s 2 3d 6 Propriedades Pouco duro - presença de impurezas (5% C) / melhora na forma de FeC) Reactivo r sujeito a corrosão / melhora na forma de aço (1,3% C) Fe 2 O 3 Fe 3 O 4 FeO Fe alto forno (2000 C) / CO libertado pelo coke e CaCO 3 Praticamente todos os níveis de dureza e flexibilidade podem ser obtidos por arrefecimento, reaquecimento e têmpera Ferromagnético Importante na dieta (1 mg / dia) - hemoglobina (3g) / anemia Ligas - aço doce e duro / aço inoxidável ligas magnéticas

7 Cobre Raro Parte está a ser obtido por acção bacteriana (thiobacillus ferrooxidans) Sempre purificado por electrólise [Ar] 4s 1 3d 10 Cu + é diamagnético enquanto Cu 2+ é paramagnético Propriedades pouco reactivo - pode ser encontrado puro na natureza excelente condutor sofre corrosão ao ar húmido (H 2 O / O 2 / CO 2 ) / passivação das estátuas sais (acetato /cloreto / carbonato / hidróxido) - usados como pesticidas tubagens e fios condutores ligas - bronze (com Zn) / cuproníquel (com Ni) CuCl é usado com AgCl nas lentes photogrey O 2 O 2 CuFeS2 CuS Cu

8 Ligas Misturas homogéneas de dois ou mais metais s dependentes das diferenças de raios atómicos empilhamento difícil o caso particular dos metais de transição Pequenos átomos aumentam a resistência 2% Be em cobre - ausência de faíscas Ba (muitos e - em Níquel - facilidade de produzir faíscas) Grandes átomos diminuem a resistência e pf Bi em estanho e chumbo as ligas de Na e K são flúidas devido a um empilhamento deficiente - arrefecimento de centrais nucleares Propriedades específicas pequenas porções / impurezas

9 Aço Primeiro passo: redução do conteúdo de C e remoção de impurezas (Si / P / S) adição de componentes conforme as propriedades pretendidas Composição base (tipo 18-8): 18% Cr / 8% Ni e < 0,2% C 2 a 4% de Mo (aço 316 e 317) - melhora a resistência à corrosão e temperatura Estabilidade aumenta diminuindo o conteúdo de C (< 0,03%) muito caro (316E.L.) Aditivos Mn (0,5-1%) aumenta força e dureza / diminui ductibilidade Ni (< 5%) aumenta força e resistência ao choque (> 5%) aumenta a resistência à corrosão e ao calor Cr aumenta dureza e resistência (> 12%) aumenta a resistência à corrosão Va aumenta a dureza W (< 20%) aumenta a resistência a altas temperaturas

10 Ligas Outras ligas importantes Cobre latão: até 40% de zinco e cobre bronze: cobre + outro metal / 10% de estanho e 5% de chumbo Cuproníquel: Níquel (25%, em moedas) em cobre soluções sólidas - a resistência à corrosão e calor aumentam com o Ni (5 a 30%) Monel (70% Ni) - reactores de HF Hastelloy (Ni / Cr / Mo / Fe) - resistência à corrosão, temperatura e oxidação Ligas de AL: Cu / Mg / Zn / Si leves / resistentes à corrosão / boa condutividade eléctrica e térmica / baixa toxicidade / fáceis de trabalhar aviões / construção e usos domésticos Ligas de Ti / Al / V: resistência à corrosão e elevadas temperaturas (1000 C) Solda: Estanho e Chumbo

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