Metais alcalinos

Os metais alcalinos compõem o grupo 1 da tabela periódica e incluem elementos como lítio, sódio e potássio, todos com um único elétron na camada de valência. Devido a essa configuração, eles possuem o maior raio atômico do período e baixa energia de ionização, o que facilita a perda desse elétron para formar íons de carga +1. Fisicamente, são metais prateados e tão macios que podem ser cortados com uma faca, apresentando também baixos pontos de fusão e densidades reduzidas.

Os metais alcalinos são extremamente reativos, especialmente com água e oxigênio, o que exige que eles sejam armazenados em recipientes com óleo ou atmosfera inerte para evitar explosões. Essa alta reatividade ocorre porque eles possuem elevados potenciais de oxidação, reagindo de forma vigorosa ou até violenta para formar bases e liberar gás hidrogênio. Com exceção do frâncio, que é raro e radioativo, esses elementos são fundamentais no estudo da química devido ao seu forte caráter iônico.

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Resumo sobre metais alcalinos

• Os metais alcalinos são elementos que pertencem ao grupo 1 da tabela periódica.
• São considerados metais alcalinos: lítio (Li), sódio (Na), potássio (K), rubídio (Rb), césio (Cs) e frâncio (Fr).
• Esses elementos possuem um único elétron de valência, formando facilmente íons de carga +1.
• Apresentam os maiores raios atômicos de seus períodos e baixa eletronegatividade, o que resulta em um forte caráter iônico.
• São metais macios, prateados, com baixos pontos de fusão e densidades pequenas.
• Têm altíssima reatividade com oxigênio e água, liberando gás hidrogênio, o qual é explosivo na presença de chamas.
• O frâncio se diferencia dos demais por ser raro e radioativo.

O que são metais alcalinos?

Os metais alcalinos são um conjunto de elementos metálicos que figuram no grupo 1 da tabela periódica, exceto o hidrogênio (H). Tais elementos possuem uma camada de valência com configuração do tipo ns¹, em que n representa o período em que se encontram.

Quais são os metais alcalinos?

São considerados metais alcalinos:

• o lítio (Li), Z = 3;
• o sódio (Na), Z = 11;
• o potássio (K), Z = 19;
• o rubídio (Rb), Z = 37;
• o césio (Cs), Z = 55;
• e o frâncio (Fr), Z = 87.

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Propriedades dos metais alcalinos

As propriedades dos metais alcalinos são as seguintes:

Em geral, as discussões acerca dos metais alcalinos excluem o frâncio (Fr), o mais pesado da série e que também é radioativo. Isso porque seu isótopo mais estável, o ²³³Fr, apesar de ocorrer naturalmente, possui um tempo de meia-vida muito curto, da ordem de 21,8 minutos. Por conta disso, estima-se que há menos de 30 gramas de frâncio na crosta terrestre. Desse elemento, apenas se sabe que seu ponto de fusão é de 27 °C e que ele possui uma eletronegatividade por volta de 0,7.

Características dos metais alcalinos

Havendo um único elétron na sua camada de valência, em processos químicos, os metais alcalinos apenas formam íons de carga +1. A segunda energia de ionização é muito alta, o que torna a formação de íons com carga +2 algo totalmente proibitivo. Por exemplo, a retirada do primeiro elétron de 1 mol de átomos de lítio requer apenas 520,1 kJ de energia, entretanto, para a retirada do seu segundo elétron, essa energia salta para 7296 kJ.

Outro ponto importante é que os metais alcalinos são os elementos de maior raio em seus respectivos períodos, por conta da grande capacidade de blindagem dos seus elétrons internos, diminuindo bruscamente a carga nuclear efetiva. Os baixos valores de eletronegatividade explicam o grande caráter iônico dos compostos de metais alcalinos, algo que também é influenciado pela facilidade de formação de íons de carga +1.

Os metais alcalinos, em sua forma metálica, são todos macios (a ponto de poderem ser cortados com uma simples faca) e com baixo ponto de fusão. O único elétron de valência presente na camada de valência produz ligações metálicas muito fracas, as quais se tornam ainda mais fracas conforme vamos descendo no grupo. Com isso, a entalpia de fusão (energia necessária para fundir o metal) vai decaindo com o aumento do raio desses elementos, o que ajuda a entender as baixas temperaturas para mudança do estado sólido para o estado líquido.

Com exceção do césio, que apresenta uma coloração dourada, os demais metais alcalinos apresentam uma coloração prateada. Outro ponto que chama a atenção são as densidades dos metais alcalinos, as quais são bem baixas. O lítio, por exemplo, é o material sólido conhecido com menor densidade em temperatura ambiente. Há de se destacar que os metais alcalinos apresentam uma grande condutividade elétrica.

Do ponto de vista reacional, chama a atenção a reação com o O₂ presente na atmosfera e o vapor de água. Por isso, Li, Na e K são armazenados em hidrocarbonetos, enquanto Rb e Cs precisam ser manuseados em atmosfera inerte. O lítio reage muito rapidamente com a água, enquanto o sódio reage de maneira vigorosa. Os demais, entretanto, reagem de maneira violenta. A reação de metais alcalinos com água produz gás hidrogênio, altamente inflamável.

2 M + 2 H₂O → 2 MOH + H₂

Também reagem com halogênios e com H₂ mediante aquecimento. De modo geral, os metais alcalinos são muito reativos, muito por conta de seus elevados potenciais de oxidação. Um exemplo da alta reatividade é o caso do lítio, que consegue reagir com o gás nitrogênio, N₂, considerado um gás muito pouco reativo, praticamente inerte, para formação do Li₃N.

O que são metais alcalino-terrosos?

Embora o nome possa suscitar confusão, os metais alcalino-terrosos são os elementos metálicos do grupo 2 da tabela periódica, coluna vizinha à dos metais alcalinos. São considerados como metais alcalino-terrosos os elementos:

• berílio (Be),
• magnésio (Mg),
• cálcio (Ca),
• estrôncio (Sr),
• bário (Ba) e
• rádio (Ra).

Metais alcalinos na tabela periódica

Os metais alcalinos estão localizados no grupo 1 da tabela periódica, isto é, na primeira coluna à esquerda. Porém, também está presente nesse grupo o elemento hidrogênio (H), mas que não é considerado um metal alcalino, uma vez que é um ametal. Sendo assim, os metais alcalinos são os elementos do grupo 1, dispostos do segundo ao sétimo período da tabela periódica, até então.

Saiba mais: Quais são os períodos e as famílias da tabela periódica?

Exercícios resolvidos sobre metais alcalinos

Questão 1. (UECE – 1ª fase/2023.1) Na comparação entre as famílias dos halogênios e dos metais alcalinos, os halogênios apresentam valores mais altos de

A) poder redutor.

B) ponto de fusão.

C) afinidade eletrônica.

D) densidade.

Resposta: Letra C.

Os metais alcalinos são marcados pela baixa afinidade eletrônica, uma vez que possuem grande tendência a perder o seu elétron de valência e não adicionar novos elétrons a sua estrutura. Já os halogênios possuem caráter contrário, com sete elétrons na camada de valência, possuem grande afinidade por elétrons.

Questão 2. (IMEPAC – Araguari/2023.2) Os metais alcalinos são sólidos metálicos maleáveis e têm propriedades características, como brilho prateado e altas condutividades térmicas e elétricas. Esses metais reagem violentamente com a água, produzindo gás e soluções alcalinas. Em muitos casos, geram calor suficiente para explosão.

Os produtos formados da reação desses metais com água são

A) MetalOH e gás hidrogênio.

B) MetalOH e gás oxigênio.

C) MetalH e gás hidrogênio.

D) MetalH e gás oxigênio.

Resposta: Letra A.

Metais alcalinos reagem violentamente com a água e o calor gerado é capaz de causar uma explosão porque o gás formado, H₂, é altamente inflamável. A reação é a que se segue:

2 Metal + 2 H₂O → 2 MetalOH + H₂

Fontes

HAYNES, W. M. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 95^a ed. CRC Press: 2014.

HOUSECROFT, C. E.; SHARPE, A. G. Inorganic Chemistry. 4. ed. Harlow (Inglaterra): Pearson Education Limited, 2012.

LEUNG, W.; QUEENIE, W. I. Alkali Metais: Inorganic Chemistry. In: Encyclopedia of Inorganic Chemistry. Nova Jérsei: Wiley, 2005.

MIESSLER, G. L.; FISCHER, P. J.; TARR, D. A. Química Inorgânica. 5. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2014.