Ácidos. Ácido doador de prótons Base receptor de prótons. Energia de ligação

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Benedicta Laís Ferreira Faro
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$HCl < HBr < HI 1 - Quanto mais fraca a ligação H-A, mais forte é o$ ácido (grupo) 2- Quanto mais polar a ligação H-A, mais forte é o ácido

1 Ácidos - Força dos Hidrácidos, segundo a teoria de Brönsted-Lowry HF < HCl < HBr < HI 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

2 Aula 03 GRUPO 1 2

4 Grupo 1 Elemento Símbolo Configuração Lítio Sódio Potássio Rubídio Césio Frâncio Li Na K Rb Cs Fr [He] 2s 1 [Ne] 3s 1 [Ar] 4s 1 [Kr] 5s 1 [Xe] 6s 1 [Rn] 7s 1

5 Abundância na crosta dos elementos do Grupo 1 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 = 10 1,30 19 g de Li / 1000 Kg Log Na = 4,36 Na= 10 4, g de Na / 1000 Kg

6 Propriedades físicas dos metais do grupo 1 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 (n o de coordenação 8) pouco denso. Raios grandes e portanto energia de ionização baixa.

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

8 Propriedades Gerais do Grupo 1 extremamente reativos (redutores). (utilizados para obter metais puros: TiCl 4 (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.

9 Propriedades Gerais do Grupo 1 A intensidade da cor produzida na chama é proporcional à concentração de íons ou átomos presentes

10 Propriedades Gerais do Grupo 1

$Propriedades Gerais do Grupo 1 atração fraca$ de Coesão (kj mol -1) Li 161 Na 108 K 90 Rb

11 Propriedades Gerais do Grupo 1 atração fraca entre os átomos na ligação metálica Energia de Coesão (kj mol -1) Li 161 Na 108 K 90 Rb 82 Cs 78 Baixa coesão baixa resistência mecânica

12 Valores baixos para metais (comparados aos metais de transição) Li, Na e K são menos densos que a água Devido ao raio

13 Propriedades químicas Reação com água E o red são muito negativos 2 Li + H 2 O 2 LiOH + H 2 2 Na + H 2 O 2 NaOH + H 2 2 K + H 2 O 2 KOH + H 2 E o / V para M+(aq) + e - M(s) Li = -3,045 Na = -2,714 K = -2,925 Rb = -2,925 Cs = -2,923 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

14 Propriedades químicas Reatividade com água 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.

15 Propriedades químicas 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) + N 2 (g) 2Li 3 N (s) ) Li +, cátion pequeno, forma preferencialmente o óxido (O 2- ) 2 Li + O Li (s) 1 2 2(g) Na +, um pouco maior, forma peróxidos (O 2-2 ) 2 O (s) 2 Na + O Na O (s) 2 (g) 2 2(s) K +, ainda maior, forma superóxidos (O 2-1 ) K + O 2 KO (s) (g) 2(s)

16 Tipos de ligações químicas 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

17 Estrutura dos sólidos Metais: maleáveis Sólidos iônicos: quebradiços

18 Estrutura dos sólidos iônicos

19 Solubilidade Todos os sais simples dos metais alcalinos são solúveis em água. A energia reticular diminui ligeiramente enquanto a energia de hidratação varia mais acentuadamente de cima p/ baixo. A solubilidade em água da maioria dos sais do Grupo 1 decresce de cima p/ baixo.

20 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

21 Solubilidade SEMELHANTE DISSOLVE SEMELHANTE

22 Métodos de obtenção 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?

23 Métodos de obtenção Cl 2 /Cl - 1,36 V Na+/Na -2,71 V Eletrólise de cloretos fundidos 2 NaCl (l) 2 Na (l) + Cl 2(g) E o = -2,71-1,36 = - 4,07 V 2 Cl - (aq) Cl 2 (g) + 2 e - 2 Na + (aq) + 2 e - 2 Na (s) Escala industrial

24 Métodos de obtenção 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

Principais usos 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

25 Principais usos 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 H 2 para uso militar Li 2 CO 3 : emprego recente em tratamento de disturbios como o transtorno bipolar Li[AlH 4 ]: poderoso agente redutor utilizado em química orgânica p/ reduzir compostos carbonílicos a álcoois

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

27 Principais usos NaOH: obtido por eletrólise de solução salina (NaCl) Sólido branco, gorduroso, mole e corrosivo. O mais importante composto de sódio para a industria. 10 o produto químico industrial em termos de produção E = -1,36 V Cl - /Cl 2 E = -0,83 V - H 2 O / H 2 + OH - E = -2,71 V - Na + /Na

(troca de cátions), a qual tem alta permeabilidade para íons

28 Produção industrial de NaOH REAÇÃO GLOBAL: 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 -. NaCl + H 2 O NaOH + ½H 2 + ½Cl 2

29 NaOH

30 Principais usos NaCl: sal de cozinha NaHCO 3 : empregado como fermento, antiácido estomacal, extintor de incêndio NaHCO ( aq) + HA ( aq) Na ( aq) + A (aq) + H O( l) + CO2 ( g ) Na 2 O 2 : empregado como alvejante em polpa de madeira, papel, algodão e linho Na 2 CO 3 (Barrilha): empregado para remover cátions Ca 2+ e Mg 2+ de águas duras aquec. brando NaHCO3 Na2CO3 + H 2O + Na + 2O2 ( s) + H2O( l) 2 NaOH( aq) H2O2 ( l) Na 2 S: empregado para fabricar corantes orgânicos sulfurados e nos curtumes para remover os pelos do couro Ca 2+ 2 ( aq) + CO3 ( aq) CaCO3( s) CO 2 ( g )

31 Processo Solvay Obtenção do Na 2 CO 3 NH 3 + H 2 O + CO 2 NH 4 HCO 3 NaCl + NH 4 HCO 3 NaHCO 3 (ppt) + NH 4 Cl NaHCO 3 ( 150 o C) Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O Insumos CaCO 3 ( 1100 o C) CO 2 + CaO CaO+ H 2 O Ca(OH) 2 Ca(OH) 2 + 2NH 4 Cl + NH 3 + CaCl 2 + 2H 2 O

Principais usos KOH: utilizado para fabricar sabão líquido KCl: Sal light KNO 3 : ocorre na natureza como mineral salitre, utilizado em armas (pólvora) 4 KNO 3 (s) + 7 C(s) + S(s) 3CO 2 (g) + 3CO(g)

32 Principais usos KOH: utilizado para fabricar sabão líquido KCl: Sal light KNO 3 : ocorre na natureza como mineral salitre, utilizado em armas (pólvora) 4 KNO 3 (s) + 7 C(s) + S(s) 3CO 2 (g) + 3CO(g) + 2N 2 (g) + 2K 2 CO 3 (s) + K 2 S(s) KBr: utilizado em fotografia KO 2 : máscara de respiração (usado em minas, submarinos e veículos espaciais) 4 KO CO 2 2K 2 CO 3 + 3O 2 4 KO CO H 2 O 4 KHCO 3 + 3O 2

33 Principais usos Mercado especializado e pequeno. Aplicações: vidros para aplicação em fibras ópticas; Indústria de telecomunicações; Equipamentos de visão noturna Células fotoelétricas Relógio de Césio (relógio atômico)

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