Existem metais alcalinos ao seu redor agora. O sódio é encontrado no sal de cozinha, o lítio na bateria do telefone e o potássio nas bananas.


Conteúdo

1. O que são metais alcalinos?
2. Por que são chamados de metais alcalinos?
3. Propriedades químicas de metais alcalinos
4. Quando foram descobertos os metais alcalinos?
5. Metais alcalinos na vida cotidiana

O que são metais alcalinos?

Os metais alcalinos são os seis elementos químicos diferentes encontrados na primeira coluna da tabela periódica:lítio (Li), sódio (Na), potássio (K), rubídio (Rb), césio (Cs) e frâncio (Fr).

O grupo dos metais alcalinos faz parte do bloco S de elementos da tabela periódica, que junto com o hidrogênio, o hélio, o cálcio e outros, possuem seu elétron mais externo em um orbital S.



Os metais alcalinos são metais macios altamente reativos com água e oxigênio. Eles são tão macios que você pode cortá-los com uma faca de plástico. Eles também têm brilho prateado e são ótimos condutores de calor e luz.

Por que eles são chamados de metais alcalinos?

Os metais alcalinos são assim chamados porque quando os metais alcalinos reagem com a água, eles criam substâncias altamente alcalinas. Alcalinidade refere-se ao pH da substância ou à capacidade de neutralizar o ácido. Substâncias altamente alcalinas podem formar bases fortes capazes de neutralizar ácidos e manter um nível de pH estável.

Os metais alcalinos não devem ser confundidos com os metais alcalino-terrosos.

Propriedades Químicas de Metais Alcalinos

Cada elemento tem um núcleo, composto de prótons e nêutrons, e os metais alcalinos não são diferentes. Ao redor do núcleo dos átomos estão os elétrons, que são partículas com carga negativa. Esses elétrons existem em camadas de energia ao redor do núcleo dos átomos, cada uma das quais pode conter um número variável de elétrons. A primeira camada pode conter até dois elétrons; o segundo até oito; o terceiro, 18; e o quarto, 32. São essas camadas de elétrons e a forma como os metais alcalinos são estruturados que os tornam tão reativos.

Todos os átomos desejam naturalmente ter um conjunto completo de elétrons externos. No entanto, todos os elementos dessa primeira coluna da tabela periódica têm um elétron em sua camada mais externa. Essa camada externa também é chamada de camada de valência, e os elétrons que ali residem são chamados de elétrons de valência.

Alta versus baixa reatividade

Ter apenas um elétron de valência na camada mais externa torna muito fácil para os átomos de metais alcalinos atingirem pontos de estabilidade – eles só precisam perder um elétron! Essa disposição e facilidade de perder um elétron para atingir um estado de equilíbrio é conhecida como alta reatividade. Na verdade, a reatividade em química é definida pelo número de elétrons na camada mais externa.

Gases nobres (elementos como néon e hélio) não são muito reativos porque suas camadas eletrônicas mais externas estão cheias. É por isso que os químicos falam sobre átomos que desejam atingir uma “configuração de gás nobre”.

"Como os metais alcalinos têm apenas um elétron de valência, eles normalmente atingem esse estado desistindo desse elétron. Nesse processo, diz-se que o metal alcalino está oxidado e tudo o que retira o elétron do metal alcalino é reduzido. Todos os os metais alcalinos gostam de abrir mão de seu único elétron de valência", diz o Dr. Chip Nataro, professor de química do Lafayette College em Easton, Pensilvânia.

“Como os elétrons têm carga de -1, a perda de um elétron faz com que o átomo tenha carga de +1. Quando isso acontece, o átomo é chamado de íon e, como teria carga positiva, é chamado de cátion . Portanto, todos os metais alcalinos gostam de produzir cátions com carga +1."

Metais Alcalinos na Natureza

Como os metais alcalinos reagem prontamente, eles são normalmente encontrados em conjunto com outros metais na natureza. Por exemplo, cloreto de sódio (sal de cozinha) e carbonato de sódio (carbonato de sódio) são compostos de sódio amplamente disponíveis.

Se um elemento for altamente reativo, será mais difícil encontrar sua forma pura na natureza.

“Todos esses elementos foram descobertos pela primeira vez em compostos [e] algumas das descobertas são difíceis de atribuir devido à abundância e ao uso dos compostos”, diz Nataro. “À medida que você avança na tabela periódica, os metais alcalinos tornam-se mais propensos a perder seus elétrons de valência” e, portanto, “a quantidade do elemento encontrado na natureza também diminui, [resultando em] datas de descoberta posteriores”.

Quando foram descobertos os metais alcalinos?

O lítio foi descoberto pela primeira vez em 1817, quando Johan August Arfwedson, um químico sueco, analisava minério mineral. O césio e o rubídio foram descobertos em 1860 e 1861, respectivamente, pelos químicos alemães Robert Bunsen (que emprestou seu nome ao queimador de Bunsen) e Gustav Kirchhoff (que desenvolveu as leis de Kirchhoff para a corrente elétrica). O Francium, o mais reativo dos metais alcalinos que conhecemos atualmente, foi descoberto em 1939 pela cientista francesa Marguerite Perey no Instituto Curie em Paris.

O sódio e o potássio, dois metais alcalinos muito comuns, têm datas de descoberta desconhecidas porque são usados ​​há muito tempo. Mas os cientistas não conseguiram isolar os elementos puros até o famoso químico Humphrey Davy em 1807. O rubídio não foi isolado até 1928, também por Bunsen e Kirchhoff.



Os metais alcalinos reagem vigorosamente à água e ao ar. Esses elementos vão dançar, chiar devido à produção de gás hidrogênio, e muitas vezes explodir. Eles ficam mais reativos quanto mais você avança na tabela periódica, com o césio e o frâncio sendo tão reativos que podem pegar fogo simplesmente por serem expostos ao ar. Os elementos também aumentam em raio atômico, diminuem em eletronegatividade e diminuem em pontos de fusão e ebulição à medida que descemos na tabela periódica.

Você pode se perguntar como os metais alcalinos foram descobertos na natureza se eles reagem tão violentamente ao ar e à água. Bem, acontece que a maioria dos metais alcalinos são encontrados na natureza como íons devido ao seu grande desejo de reagir e perder aquele elétron de valência. Na sua forma iônica, os metais são muito menos reativos.

Metais alcalinos na vida cotidiana

Os metais alcalinos têm uma dualidade química interessante, porque são muito comuns na vida cotidiana, mas também muito incomuns em suas formas elementares brutas.

Por exemplo, os íons potássio e sódio são nutrientes essenciais; como eletrólitos, eles regulam a pressão arterial e o equilíbrio de fluidos no corpo. Você não pode comprar átomos de sódio puro na loja, mas pode encontrá-los em muitos alimentos, bem como no sal de cozinha (cloreto de sódio), bicarbonato de sódio (bicorbonato de sódio) e soda cáustica (hidróxido de sódio, também conhecido como soda cáustica).



Os sais de potássio (cloreto de potássio) podem ser usados ​​para tratar níveis baixos de potássio no sangue e são um ingrediente importante em fertilizantes comerciais. O hidróxido de potássio é usado em soluções de sabão. O nitrato de potássio (salitre) era usado para fazer pólvora e, aliás, é um excelente conservante de alimentos, responsável por dar a tonalidade rosada aos cachorros-quentes e outras carnes processadas.

O lítio é usado na produção de baterias e os sais de lítio são usados ​​como medicamento estabilizador do humor.

Os elementos mais reativos, césio, rubídio e frâncio, têm menos utilizações naturais. O césio é usado em relógios atômicos, perfuração e criação de vidro óptico, entre outras aplicações altamente especializadas. O rubídio é usado em imagens médicas e tubos de vácuo. Francium, que é muito raro, não tem muitas aplicações comerciais, mas é usado em pesquisas e no diagnóstico de algumas formas de câncer.

Finalmente, todos os metais alcalinos também são ferramentas de ensino extremamente úteis no campo da química. Os professores adoram demonstrar o princípio da reatividade deixando cair um metal alcalino na água apenas para que a turma observe com admiração enquanto ele cospe fogo e explode.
Agora isso é radioativo!
Francium é o mais raro dos metais alcalinos e o segundo elemento mais raro na crosta terrestre (estima-se que apenas 340-550 gramas ou cerca de 1 libra estejam na crosta terrestre). Também é altamente radioativo e tem vida máxima de apenas 22 minutos. O Francium nunca foi jogado na água porque é muito raro e caro, mas os cientistas esperam que ele tenha a reação mais alta de qualquer metal alcalino.

Perguntas Frequentes

O que são metais alcalinos?

Os metais alcalinos são um grupo de elementos da tabela periódica com propriedades semelhantes:são todos metais brilhantes, branco-prateados e altamente reativos. Os metais alcalinos são lítio (Li), sódio (Na), potássio (K), rubídio (Rb), césio (Cs) e frâncio (Fr).