Reatividade dos metais com água e bases

Conforme explicado no texto “Ordem de reatividade dos metais”, para que qualquer reação ocorra é necessário satisfazer determinadas condições, como por em contato os reagentes e haver afinidade química entre eles, o que significa que devem interagir de modo a possibilitar a formação de novas substâncias.

Quando colocamos os metais para reagirem com os ácidos, a grande maioria possui essa afinidade química e reage. No entanto, o mesmo não ocorre quando postos para reagir com bases e com a água.

Lembrando que, de acordo com a definição de Arrhenius, uma base é toda substância que em solução aquosa libera como único ânion a hidroxila OH^-.

Os únicos metais que reagem com as bases são o alumínio (Al), o zinco (Zn), o chumbo (Pb) e o estanho (Sn).

Observe abaixo a reação entre a base hidróxido de sódio (NaOH) com o alumínio e com o zinco, respectivamente:

2 Al_(s) + 2 NaOH_(aq) + H₂O → 2 NaAlO_2(aq) + 3 H_2(g)
       metal        base                        sal           gás hidrogênio
                                             aluminato de sódio

Zn_(s) + 2 NaOH_(aq)  → 2 Na₂ZnO_2(aq) + H_2(g)
        metal     base                sal           gás hidrogênio
                                 zincato de sódio

Observe que nos dois casos os produtos formados foram um sal e o gás hidrogênio. Portanto, quando os metais citados reagem com uma base forte, os produtos sempre serão sais incomuns e o gás hidrogênio.

Os metais que reagem com a água são os metais alcalinos (elementos da família 1 ou IA - Li, Na, K, Rb, Cs e Fr), os metais alcalinoterrosos (elementos da família 2 ou II A - Ca, Sr, Ba e Ra), o magnésio (Mg), o ferro (Fe) e o zinco (Zn).

Os metais alcalinos, em especial, são extremamente reativos, tanto com a água quanto até mesmo com o oxigênio do ar. Por isso, geralmente são guardados submersos em querosene.

Isso acontece porque eles possuem uma grande tendência a perder elétrons, oxidando-se e atuando como agentes redutores fortes.

Em contato com a água, todos os metais alcalinos e alcalinoterrosos formam como produtos uma base e o gás hidrogênio.

Por exemplo, a reação entre o sódio e a água produz o hidróxido de sódio e o gás hidrogênio, como mostrado na equação abaixo:

2 Na_(s) + 2 H₂O_(l)→2 NaOH_(aq) + H_2(g)

Quando colocamos o sódio em contato com a água ocorrerá uma reação violenta que, caso coloquemos o indicador ácido-base fenolftaleína, veremos o aparecimento de uma coloração rósea, evidenciando a presença da base. Além disso, quanto maior a quantidade de sódio colocado, maior será a reação visualizada, porque o hidrogênio liberado entra em combustão ao entrar em contato com o oxigênio presente no ar.

Reação violenta entre sódio e água quebra recipiente de vidro*

Essa reatividade aumenta à medida que os períodos dos metais alcalinos aumentam, ou seja, cresce nesse sentido:

Li < Na < K < Rb < Cs

O lítio reage mais lentamente com a água do que os demais metais alcalinos. A reação do potássio (K) com a água já é suficientemente forte para acender o hidrogênio (pegar fogo), mesmo com pequenas quantidades de reagentes. Com o rubídio e o césio, essa reação em pequena escala já é perigosamente explosiva, e por esses metais serem mais densos que a água, a reação ocorre abaixo da superfície dela.

Agora veja um exemplo de reação entre o cálcio, um metal alcalinoterroso, e a água:

Ca_(s) + 2 H₂O_(l)→ Ca(OH)_2(aq) + H_2(g)

No caso dos outros metais (magnésio, ferro e zinco), a reação só ocorre sob aquecimento e os produtos formados na reação com a água são óxidos e o gás hidrogênio:

Mg_(s) + H₂O_(v)→ MgO_(s) + H_2(g)
3 Fe_(s) + 4 H₂O_(v)→ Fe₃O_4(s) + 4 H_2(g)
Zn_(s) + H₂O_(v)→ ZnO_(s) + H_2(g)

*Autor da imagem: Tavoromann

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Quimica