São os mais numeroso entre os elementos. Todos os elementos dos blocos s, d e f da
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- Valdomiro Pinheiro Caetano
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1 OS METAIS
2 INTRODUÇÃO
3 São os mais numeroso entre os elementos Todos os elementos dos blocos s, d e f da tabela periódica são metais Alguns elementos do bloco p também são metais: Alumínio, Gálio, Tálio, Estanho, Chumbo e Bismuto
4 Distribuição dos elementos metálicos (em azul) na tabela periódica
5 PROPRIEDADES GERAIS DOS METAIS
6 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA Nos metais os elétrons mais afastados do núcleo estão fracamente ligados a ele e podem se mover pelos espaços interatômicos. Estes elétrons são chamados de elétrons livres e são os responsáveis pela condução de eletricidade nos metais
7 NUVEM OU MAR DE ELÉTRONS RESPONSÁVEIS PELA CONDUÇÃO DE CORRENTE ELÉTRICA NOS METAIS
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10 CONDUTIVIDADE TÉRMICA Os elétrons livres também tomam parte na condução do calor: a razão pela qual os metais são bons condutores de calor é exatamente o fato de tanto os elétrons livres como as moléculas tomarem parte na transmissão de energia térmica das partes quentes para as partes frias.
11 Ductibilidade: capacidade de ser transformada em fios Maleabilidade: capacidade de ser transformado em lâminas Resistência mecânica alta Sólidos. Exceto o mercúrio (líquido). Brilho Formam cátions (+).
12 DUCTIBILIDADE: FIO DE COBRE CHIP DE COMPUTADORES: METAIS SÃO BONS CONDUTORES DE ELETRICIDADE MALEABILIDADE: LÂMINA DE OURO
13 A entalpia (energia) de Vaporização dos metais são bastante diferentes.
14 Considerações Importantes!!! A baixa entalpia de vaporização do sódio e do mercúrio possibilita aplicá-los em lâmpadas de iluminação pública (vapores) e fluorescentes. O tungstênio, com o valor mais alto é usado como filamento em lâmpadas incandescentes, já que ele volatiliza muito lentamente.
15 PROPRIEDADES QUÍMICAS A maioria dos metais reage com o oxigênio (O 2 ). Entretanto, a espontaneidade e a velocidade dessa reação varia muito. Ex: O Césio inflama-se em contato com o ar. O Alumínio e o Ferro sobrevivem ao ar e por isso são empregados comercialmente.
16 OS METAIS DO BLOCO S: METAIS ALCALINOS (GRUPO 1) METAIS ALCALINOS TERROSOS (GRUPO 2)
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18 METAIS ALCALINOS (1A) Os Alcalinos são os elementos do Grupo 1 (1A) da Tabela Periódica. Formada pelos seguintes metais: lítio (Li), sódio (Na), potássio (K), rubídio (Rb), césio (Cs) e frâncio (Fr). Têm este nome porque reagem muito facilmente com a água e, quando isso ocorre, formam hidróxidos e libertando hidrogênio. 2 Li(s) + 2 H 2 O(l) 2 LiOH(aq) + H 2 (g)
19 METAIS ALCALINOS TERROSOS (2A) Os alcalino-terrosos são os elementos químicos do grupo 2 (2 A) da tabela periódica, e são os seguintes: berílio (Be), magnésio (Mg), cálcio (Ca), estrôncio (Sr), bário (Ba) e radio (Ra). O nome alcalino-terroso provém do nome que recebiam seus óxidos: terras. Possuem propriedades básicas (alcalinas).
20 A abundância é muito variada na crosta terrestre: desde o Cálcio (5º metal mais abundante), seguido pelo Sódio, Magnésio até aos metais mais raros como Césio e Berílio. Abundância na crosta: as quantidades citadas estão na base 10
21 Possuem Energia de Ionização Baixa Esses metais reagem rapidamente com a água para liberar hidrogênio (H 2 ). Os números de oxidação coincidem com o seu número de grupo: Metais Alcalinos (IA): + 1 Metais Alcalinos Terrosos (IIA): + 2
22 OBTENÇÃO Sódio, Potássio, Magnésio e Cálcio são abundantes na crosta terrestre, mas a obtenção dos metais requer muita energia e consequentemente é cara!!! METAL FONTE NATURAL MÉTODO DE OBTENÇÃO LÍTIO LiAl(SiO 3 ) ELETRÓLISE SÓDIO ÁGUA DO MAR ELETRÓLISE CÁLCIO CALCÁRIO ELETRÓLISE
23 Eletrólise ígnea do NaCl Fonte de corrente direta e - Fonte de corrente direta e - e - e - ânodo cátodo ânodo cátodo
24 Os metais alcalinos e alcalinos terrosos são dissolvidos até pela água. M (s) + H 2 O (l) M + (aq) + OH (aq) + H 2 (g) M (s) + 2 H 2 O (l) M +2 (aq) + 2OH (aq) + H 2 (g) Estas reações são tão rápidas e exotérmicas que faz com que o hidrogênio se inflame
25 OS METAIS DO BLOCO d
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27 METAIS DE TRANSIÇÃO São conhecidos como elementos de transição porque suas propriedades são geralmente intermediárias entre os elementos metálicos dos blocos s e os elementos não metálicos dos blocos p.
28 A maioria dos metais do bloco d é muito mais rígida do que os metais do bloco s Apresentam a velocidade de oxidação moderada Tais fatos justificam o uso do ferro, cobre e titânio na construção de edifícios e veículos
29 ESTADOS DE OXIDAÇÃO ELEVADOS Os Metais do bloco d apresentam ampla faixa de estados de oxidação o que induz a uma química rica e interessante. O estado de oxidação do grupo pode ser alcançado por elementos que se encontram ao lado esquerdo do bloco d, mas não pelos elementos do lado direito
30 Número de Oxidação dos Metais de Transição
31 DIAGRAMA DE FROST O diagrama de Frost estabelece uma relação qualitativa da estabilidade relativa dos estados de oxidação. O estado de oxidação mais estável de um elemento corresponde à espécie que se encontra mais baixo no diagrama de Frost
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33 APLICAÇÕES DO FERRO
34 É o metal de transição mais abundante da crosta terrestre. O ferro é encontrado em numerosos minerais, destacando-se a: Hematita (Fe 2 O 3 ) Magnetita (Fe 3 O 4 ) Limonita (FeO(OH)) Siderita (FeCO 3 ) Pirita (FeS 2 ) Ilmenita (FeTiO 3 )
35 Hematita (Fe 2 O 3 ) Magnetita (Fe 3 O 4 ): minério com maior teor de ferro (72,4% Fe) Siderita (FeCO 3 ): abundante do Brasil
36 A redução dos óxidos para a obtenção do ferro é efetuada em fornos denominados alto forno ou forno alto. Nele são adicionados os minerais de ferro, em presença de coque (C), e carbonato de cálcio (CaCO 3 ) que atua como escorificante.
37 As temperaturas mais elevadas ocorrem nas proximidades das ventaneiras: da ordem de a 2000 o C. Nesta região, verifica-se a reação: C + O 2 CO 2 Reação 1 Originando-se grande quantidade de calor. Este CO 2, ao entrar em contato com o coque incandescente, decompõe-se: CO 2 + C 2CO Reação 2 O CO originado é o agente redutor. A decomposição dos carbonatos, contidos no calcário dá-se a aproximadamente 800 o C, conforme as seguintes reações: CaCO 3 CaO + CO 2 Reação 3 MgCO 3 MgO + CO 2 Reação 4
38 Reações químicas de redução do minério de ferro: 3Fe 2 O 3 + CO 2Fe 3 O 4 + CO 2 Reação 5 Fe 3 O 4 + CO 3FeO + CO 2 Reação 6 ou Fe 2 O 3 + 3C 2Fe + 3CO Reação 7 Na região que corresponde ao topo da rampa inicia-se a formação da escória, pela combinação da cal (CaO) com a ganga (impurezas do minério de ferro) e uma certa quantidade de óxido de ferro e manganês. Essa escória formada, juntamente com o ferro, começa a gotejar através dos interstícios (espaços vazios) da carga ainda sólida, para depositar-se no cadinho.
39 O Ferro obtido no processo é chamado de ferro gusa (até 4% de C). O ferro gusa é duro e quebradiço, com baixa resistência mecânica, devido ao excesso de carbono. O aço comum é uma liga de ferro carbono (Fe-C) contendo geralmente de 0,008 a 2% de carbono
40 CARÁTER NOBRE Os metais localizados à direita do bloco d são resistentes à oxidação. Essa resistência é mais evidente para a prata, ouro e os metais 4d, 5d e do grupo 8 a 10. Grupo 8 a 10: metais do grupo da platina (ocorrem em minérios contendo platina) Cobre, prata e ouro: metais de cunhagem
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42 Para dissolver o ouro é necessário uma mistura de 3:1 de ácido clorídrico e ácido nítrico (água régia). Au + 4 H + + NO Cl - [AuCl 4 ] - + NO + 2 H 2 O
43 OS METAIS DO BLOCO p
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45 Os metais mais pesados do bloco p favorecem os estados de oxidação baixos
46 Entre os elementos do bloco p, o silício (Si) e o alumínio (Al) são os mais abundantes e o tálio (Tl) e bismuto (Bi) são os menos abundantes. Os metais do grupo 13 (alumínio) apresentam estado de oxidação + 3
47 OS METAIS DO BLOCO f
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49 Os Metais de Transição Interna podem ser definidos da seguinte maneira: 1. São aqueles que apresentam ao menos um orbital f incompleto. Exemplo: Ce (Z = 58) 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d 10, 4p 6, 5s 2, 4d 10, 5p 6, 6s 2, 4f 2 2. Pertencem ao bloco f da tabela periódica. Estão situados nos períodos 6 e 7.
50 Os elementos de transição interna são subdividos em duas séries: Série dos lantanídeos: Metais de transição interna de números atômicos 58 a 71 Série dos actinídios: Metais de transição interna de números atômicos 90 a 103
51 LANTANÍDEOS São metais altamente eletropositivos. São conhecidos como terras raras Marcam o aparecimento dos subníveis f nas configurações eletrônicas (4f) Do La ao Yb favorecem o estado de oxidação +3
52 APLICAÇÕES DOS LANTANÍDEOS
53 LANTÂNIO (La) CÉRIO (Ce) PRASEODÍMIO (Pr) (Pedras para isqueiros) Camisas incandescentes usadas em lampiões Lentes para óculos de proteção para soldadores NEODÍMIO (Nd) PROMÉCIO (Pm) Possível fonte de calor para fornecer força auxiliar à satélites e sondas espaciais Corante para esmalte
54 SAMÁRIO (Sm) EURÓPIO(Eu) Fabricação de fones de ouvidos Equipamentos de projeção GADOLÍNIO (Gd) Memória para computadores
55 TÉRBIO (Tb) DISPRÓSIO(Dy) Fabricação de CD s É usado como ativador para a cor verde em tubos de imagens de televisores em cores ÉRBIO (Er) HÓLMIO (Ho) Laser para oftalmologia Fabricação de filtros fotográficos
56 TÚLIO (Tm) ITÉRBIO(Yb) Na fabricação de ferritas Aplicação em lasers LUTÉCIO (Lu) Catalisador em reações
57 ACTINÍDEOS Envolvem o preenchimento da subcamada 5f Os primeiros membros da série ocorrem em uma rica variedade de estados de oxidação.
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59 APLICAÇÕES DOS ACTINÍDEOS
60 ACTÍNIO(Ac) TÓRIO(Th) Aumenta a refração de vidros para lentes de câmeras e de binóculos Usado em geradores termoelétricos PROTACTÍNIO(Pa) Elemento radioativo artificial (não há registro do uso do elemento)
61 URÂNIO(U) NETÚNIO(Np) Indústria de aeronaves - urânio metálico Combustível nuclear para reatores de potência na produção de energia elétrica; PLUTÔNIO(Pu) Elemento radioativo Usado nas missões lunar Apollo, como potência, e em equipamentos para uso na superfície lunar.
62 AMERÍCIO(Am) CÚRIO(Cm) Fonte de ionização para detector de fumaça Elemento radioativo (fonte portátil para radiografia gama) BERQUÉLIO(Bk) Elemento radioativo artificial (não há registro de uso)
63 CALIFÓRNIO(Cf) EINSTÊNIO(Es) Elemento radioativo artificial (usado como fonte portátil de nêutrons) Elemento radioativo artificial (não há registros de seu uso) FÉRMIO(Fm) Elemento radioativo (não foi totalmente investigado)
64 MENDELÉVIO(Md) NOBÉLIO(No) Elemento radioativo artificial (não há utilização comercial) Elemento radioativo artificial (não tem uso comercial devido sua raridade) LAURÊNCIO(Lr) Elemento radioativo artificial (não há registros de uso)
65 METAIS DO BLOCO d E f QUADRO COMPARATIVO
66 BLOCO d: METAIS DE TRANSIÇÃO BLOCO f: METAIS DE TRANSIÇÃO INTERNA
67 ABUNDÂNCIA DOS METAIS DO BLOCO d E f NA CROSTA TERRESTRE
68 DATA DA DESCOBERTA OU DO USO DO METAL VERMELHO: USADO DESDE DO SÉCULO 18 NORMAL: USADO DESDE OS SÉCULOS 18 E 19 NEGRITO: USADO APÓS O SÉCULO 20
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