OS METAIS
INTRODUÇÃO
São os mais
elementos
numeroso
entre
os
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
Distribuição dos elementos metálicos (em azul) na tabela
periódica
PROPRIEDADES
GERAIS DOS METAIS
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
NUVEM OU MAR DE ELÉTRONS
RESPONSÁVEIS PELA CONDUÇÃO DE
CORRENTE ELÉTRICA NOS METAIS
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.
Ductibilidade:
capacidade
transformada em fios
de
ser
Maleabilidade:
capacidade
transformado em lâminas
de
ser
Resistência mecânica alta
Sólidos. Exceto o mercúrio (líquido).
Brilho
Formam cátions (+).
DUCTIBILIDADE: FIO DE COBRE
CHIP DE COMPUTADORES:
METAIS SÃO BONS
CONDUTORES DE
ELETRICIDADE
MALEABILIDADE: LÂMINA DE OURO
A entalpia (energia) de Vaporização dos
metais são bastante diferentes.
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.
PROPRIEDADES QUÍMICAS
A maioria dos metais reage com o oxigênio
(O2). 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.
OS METAIS DO BLOCO S:
METAIS ALCALINOS (GRUPO 1)
METAIS ALCALINOS
TERROSOS (GRUPO 2)
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 H2O(l) → 2 LiOH(aq) + H2(g)
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).
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
Possuem Energia de Ionização Baixa
Esses metais reagem rapidamente com a
água para liberar hidrogênio (H2).
Os números de oxidação coincidem com o
seu número de grupo:
Metais Alcalinos (IA): + 1
Metais Alcalinos Terrosos (IIA): + 2
OBTENÇÃO
Sódio, Potássio, Magnésio e Cálcio são
abundantes na crosta terrestre, mas a obtenção
dos
metais
requer
muita
energia
e
consequentemente é cara!!!
METAL
LÍTIO
SÓDIO
CÁLCIO
FONTE
NATURAL
LiAl(SiO3)
ÁGUA DO MAR
CALCÁRIO
MÉTODO DE
OBTENÇÃO
ELETRÓLISE
ELETRÓLISE
ELETRÓLISE
Eletrólise ígnea do NaCl
Fonte de corrente direta
ee-
ânodo
cátodo
Fonte de corrente direta
eânodo
ecátodo
Os metais alcalinos e alcalinos terrosos
são dissolvidos até pela água.
M (s) + H2O (l) → M+ (aq) + OH− (aq) + H2 (g)
M (s) + 2 H2O (l) → M+2 (aq) + 2OH− (aq) + H2 (g)
Estas reações são tão rápidas
exotérmicas que faz com que
hidrogênio se inflame
e
o
OS METAIS DO BLOCO d
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.
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
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
Número de Oxidação dos Metais de Transição
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
APLICAÇÕES DO FERRO
É o metal de transição mais abundante da
crosta terrestre.
O ferro é encontrado em numerosos
minerais, destacando-se a:
Hematita (Fe2O3)
Magnetita (Fe3O4)
Limonita (FeO(OH))
Siderita (FeCO3)
Pirita (FeS2)
Ilmenita (FeTiO3)
Hematita (Fe2O3)
Magnetita (Fe3O4): minério com
maior teor de ferro (72,4% Fe)
Siderita (FeCO3):
abundante do Brasil
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 (CaCO3) que atua como
escorificante.
As temperaturas mais elevadas ocorrem
nas proximidades das ventaneiras: da
ordem de 1.800 a 2000oC. Nesta região,
verifica-se a reação:
C + O2 → CO2
Reação 1
Originando-se grande quantidade de
calor.
Este CO2, ao entrar em contato com o
coque incandescente, decompõe-se:
CO2 + C → 2CO
Reação 2
O CO originado é o agente redutor.
A decomposição dos carbonatos, contidos no calcário dá-se a
aproximadamente 800oC, conforme as seguintes reações:
CaCO3 → CaO + CO2
Reação 3
MgCO3 → MgO + CO2
Reação 4
Reações químicas de redução do minério de ferro:
3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2
ou
Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO
Reação 5
Reação 6
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.
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
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
Para dissolver o ouro é necessário uma
mistura de 3:1 de ácido clorídrico e ácido
nítrico (água régia).
Au + 4 H+ + NO3- + 4 Cl- → [AuCl4]- + NO + 2 H2O
OS METAIS DO BLOCO p
Os metais mais pesados do bloco p
favorecem os estados de oxidação baixos
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
OS METAIS DO BLOCO f
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)
1s2 , 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2,
4d10, 5p6, 6s2, 4f2
2.
Pertencem ao bloco f da tabela periódica.
Estão situados nos períodos 6 e 7.
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
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
APLICAÇÕES DOS
LANTANÍDEOS
LANTÂNIO (La)
(Pedras para isqueiros)
NEODÍMIO (Nd)
PRASEODÍMIO (Pr)
CÉRIO (Ce)
Camisas incandescentes
usadas em lampiões
Lentes para óculos de proteção
para soldadores
PROMÉCIO (Pm)
Possível fonte de calor para
fornecer força auxiliar à satélites e
sondas espaciais
Corante para esmalte
SAMÁRIO (Sm)
EURÓPIO(Eu)
Fabricação de fones de ouvidos
Equipamentos de projeção
GADOLÍNIO (Gd)
Memória para computadores
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
TÚLIO (Tm)
ITÉRBIO(Yb)
Na fabricação de ferritas
Aplicação em lasers
LUTÉCIO (Lu)
Catalisador em reações
ACTINÍDEOS
Envolvem o preenchimento da subcamada
5f
Os primeiros membros da série ocorrem
em uma rica variedade de estados de
oxidação.
APLICAÇÕES DOS
ACTINÍDEOS
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)
URÂNIO(U)
NETÚNIO(Np)
Indústria de aeronaves - urânio metálico
Combustível nuclear para reatores de potência
na produção de energia elétrica;
Elemento radioativo
PLUTÔNIO(Pu)
Usado nas missões lunar Apollo, como potência, e
em equipamentos para uso na superfície lunar.
CÚRIO(Cm)
AMERÍCIO(Am)
Fonte de ionização para detector de fumaça
Elemento radioativo
(fonte portátil para radiografia gama)
BERQUÉLIO(Bk)
Elemento radioativo artificial (não há registro de uso)
EINSTÊNIO(Es)
CALIFÓRNIO(Cf)
Elemento radioativo artificial
(não há registros de seu uso)
Elemento radioativo artificial
(usado como fonte portátil de nêutrons)
FÉRMIO(Fm)
Elemento radioativo (não foi totalmente investigado)
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)
METAIS DO BLOCO d E f
QUADRO COMPARATIVO
BLOCO d: METAIS DE TRANSIÇÃO
BLOCO f: METAIS DE TRANSIÇÃO INTERNA
ABUNDÂNCIA DOS METAIS DO BLOCO d E f
NA CROSTA TERRESTRE
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