Metais alcalinos

Os metais alcalinos são os elementos metálicos do grupo 1 da Tabela Periódica. O hidrogênio, apesar de estar nesse grupo, não é considerado um metal alcalino, pois não é um elemento metálico. Todos os metais alcalinos possuem um único elétron de valência, localizado no subnível s. Os metais alcalinos são reativos, possuem baixa densidade e ponto de fusão, além de uma primeira energia de ionização baixa. Nos compostos, estão sempre na forma M+, ou seja, com carga igual a +1.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre metais alcalinos
• 2 - Quais são os metais alcalinos?
• 3 - Propriedades dos metais alcalinos
• 4 - Características dos metais alcalinos
• 5 - Aplicações dos metais alcalinos
• 6 - Diferenças entre metais alcalinos e alcalino-terrosos
• 7 - Exercícios resolvidos sobre metais alcalinos

Resumo sobre metais alcalinos

• São os elementos químicos do grupo 1 da Tabela Periódica, excetuando-se o hidrogênio.
• Possuem um único elétron de valência, localizado no subnível s.
• São de baixa densidade e têm baixo ponto de fusão.
• Neles a primeira energia de ionização é muito baixa, mas a segunda energia de ionização é muito alta. Por isso, eles são reativos e se apresentam com carga +1 nos compostos.
• Os que têm maior número de aplicações cotidianas são o lítio, sódio e potássio. Césio e rubídio têm mais aplicação laboratorial, enquanto o frâncio, muito raro e sintético, não tem aplicações práticas.

Quais são os metais alcalinos?

Os metais alcalinos correspondem aos elementos do grupo 1 da Tabela Periódica, excetuando-se o hidrogênio:

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

Propriedades dos metais alcalinos

Todos os metais alcalinos têm um único elétron de valência, localizado em um subnível s. São também os elementos de maior raio atômico de seus respectivos períodos e, por isso, apresentam uma primeira energia de ionização baixa em comparação aos demais elementos.

Como consequência, são bastante reativos e se apresentam como íons M⁺ em seus compostos e em solução. A segunda energia de ionização é muito alta, o que inviabiliza a formação de íons M²⁺ de metais alcalinos. Confira, na tabela a seguir, algumas dessas propriedades citadas.

Importante: O frâncio é um elemento sintético, o segundo mais raro do planeta, obtido por processos nucleares e de díficil isolamento. Por isso, boa parte de suas propriedades é estimada, e sua instabilidade (seu isótopo mais estável tem meia-vida de 22 minutos) dificulta a coleta de dados experimentais.

A baixa eletronegatividade dos metais alcalinos deixa claro que seus compostos serão essencialmente iônicos, sem possibilidade de formação de compostos covalentes; também justifica o comportamento do caráter metálico, o qual cresce em direção ao césio.

Características dos metais alcalinos

Os metais alcalinos apresentam coloração acinzentada, com exceção do césio, que apresenta uma coloração amarelada. Também são caracterizados pelos baixos pontos de fusão, moleza (alguns podem ser cortados com faca), baixa densidade (o lítio, por exemplo, é o metal menos denso de toda Tabela Periódica) e reação bastante exotérmica com a água. A tabela a seguir traz mais informações acerca dos metais alcalinos.

Os metais alcalinos também se destacam por sua boa condutividade elétrica, e apresentam uma coloração de chama diferente ao serem vaporizados: carmesim para o lítio; amarelo para o sódio; violeta para o potássio; violeta-avermelhado para o rubídio; e azul para o césio.

Aplicações dos metais alcalinos

Dos metais alcalinos, o rubídio e o césio têm menos aplicações comerciais e industriais, ficando mais restritos a aplicações acadêmicas. De baixíssima estabilidade, o frâncio não possui aplicações práticas e conhecidas até então. Já lítio, sódio e potássio possuem compostos com valores comerciais consideráveis.

• Lítio: aproveitando-se de sua baixa densidade, é aplicado em ligas metálicas com magnésio e alumínio, as quais podem ser usadas em componentes de naves aeroespaciais. Somado à baixa densidade, o alto potencial de oxidação do lítio (+3,02 V) faz com que ele seja utilizado na fabricação de baterias (as de íon lítio), muito empregadas em eletroeletrônicos como celulares, tablets, notebooks, smartwatches, entre outros. Por fim, o carbonato de lítio é empregado como fármaco para tratamento de bipolaridade (maníaco-depressivo), embora grandes quantidades desse metal possam danificar o sistema nervoso central.
• Sódio: dos compostos de sódio, o que mais se destaca e possui maior produção é o cloreto de sódio (NaCl), não só por ser o constituinte básico do sal de cozinha, o tempero mais utilizado no mundo, mas porque dele pode-se fazer o hidróxido de sódio (NaOH) e o gás cloro (Cl₂). Embora não seja da nossa realidade brasileira, o NaCl também é muito empregado na limpeza de vias congeladas no inverno, pois é capaz de abaixar o ponto de congelamento da água e, assim, desobstruir vias tomadas pela neve. Contudo, por questões ambientais, vem sendo substituído pelo acetato de cálcio e magnésio. O sódio e as ligas metálicas de sódio e potássio são empregados como refrigerantes de reatores nucleares, muito por conta do baixo ponto de fusão, da baixa viscosidade e da alta capacidade térmica.

• Potássio: na forma de cloreto de potássio, tem papel importante na indústria de fertilizantes, já que faz parte dos macronutrientes da planta. Sódio e potássio, aliás, estão entre os cerca de 25 elementos essenciais para a vida animal. Em nosso organismo, as concentrações de Na⁺ e K⁺, dentro e fora dos fluidos celulares, é diferente, criando-se uma diferença de potencial responsável pela transmissão de impulsos nervosos.

Diferenças entre metais alcalinos e alcalino-terrosos

Embora semelhantes em alguns pontos importantes, os metais alcalinos possuem algumas diferenças em relação aos metais alcalino-terrosos.

Em primeiro lugar, os metais alcalino-terrosos englobam os elementos do grupo 2 da Tabela Periódica. São menos reativos que os metais alcalinos, além de serem um pouco quebradiços. Ainda, possuem dois elétrons na camada de valência, diferentemente dos metais alcalinos, que só possuem um. Sendo assim, os alcalino-terrosos só apresentam carga igual a +2 em seus compostos.

Saiba também: Metais nobres — os metais menos reativos do que o hidrogênio

Exercícios resolvidos sobre metais alcalinos

Questão 1

(Ufscar) Na Classificação Periódica, a coluna 1 refere-se aos elementos alcalinos e a coluna 17 refere-se aos halogênios. Metais alcalinos como lítio, sódio e césio reagem com gases halogênios como Cl₂. Os produtos das reações dos metais lítio, sódio e césio com o gás Cl₂, são sólidos iônicos cujas fórmulas são, respectivamente,

A) LiCl₂, NaCl, CsCl.

B) LiCl, NaCl₂, CsCl.

C) LiCl₂, NaCl₂, CsCl₂.

D) LiCl₃, NaCl₃, CsCl₃.

E) LiCl, NaCl, CsCl.

Resolução:

Alternativa E

Os metais alcalinos, ao reagirem com o gás cloro, fazem a seguinte reação:

2 M + Cl₂ → 2 MCl

No produto, os metais alcalinos devem apresentar número de oxidação igual a +1.

Questão 2

(Uespi) Na classificação periódica dos elementos, encontramos os metais alcalinos. O significado de álcali é “cinzas de plantas”, nas quais podemos encontrar principalmente sódio e potássio. Em relação a essa família, assinale a alternativa correta.

A) É chamada de metais alcalinos pela facilidade de ceder prótons.

B) Seus elementos têm propriedades semelhantes, principalmente por apresentarem um elétron de valência.

C) São altamente eletronegativos, devido à capacidade de ceder elétrons.

D) Realizam ligações iônicas, sendo receptores de elétrons.

E) São elementos pouco reativos.

Resolução:

Alternativa B

Pelo fato de sódio e potássio estarem no mesmo grupo, é natural que eles tenham propriedades semelhantes.

Alternativa A está incorreta, porque os metais alcalinos não cedem prótons com facilidade, mas sim elétrons (mais especificamente os de valência).

Alternativa C está incorreta, pois esses elementos não são altamente eletronegativos.

Alternativa D está incorreta, pois, apesar de realizarem ligações iônicas, esses metais tendem a doar elétrons.

Alternativa E está incorreta, pois os metais alcalinos são muito reativos.

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química