Metais Alcalinos

1. Metais Alcalinos

Os metais alcalinos (assim chamados por serem facilmente encontrados sob forma de bases de Arrhenius – álcalis) constituem o grupo 1A da tabela periódica. Portanto, sua configuração eletrônica sempre termina em ns¹, com n variando de 1 a 7. Apenas o hidrogênio não é metálico, e apenas está nesse grupo por também satisfazer a regra s¹, entretanto não possui praticamente nenhuma outra característica físico-química semelhante com os outros elementos.

Os constituintes da família 1A são hidrogênio (H), lítio (Li), sódio (Na), potássio (K), rubídio (Rb), césio (Cs) e frâncio (Fr).

1.1. Obtenção e preparação dos metais do grupo 1A

Os metais desse grupo são reativos demais para serem encontrados no estado livre. Seus compostos são dos mais resistentes ao calor, de modo que a decomposição térmica é impraticável.

Os metais alcalinos são os agentes redutores mais fortes conhecidos, por isso são se pode obtê-los pela redução de seus óxidos. A eletrólise de soluções aquosas de seus compostos também não é boa prática a não ser que seja utilizado cátodos de mercúrio, que levam à obtenção de amálgamas; porém a obtenção de metais puros a partir das amálgamas é difícil.

Os metais alcalinos podem ser obtidos a partir de eletrólise de uma mistura fundida de 40% de NaCl e 60% de CaCl2 numa célula de Downs, que é uma célula eletrolítica industrial que produz sódio metálico do cloreto de sódio fundido.

Uma célula semelhante pode ser usada para obter potássio a partir de KCl fundido. No entanto, a célula deverá ser operada a temperaturas mais elevadas, porque o ponto de fusão do KCl é mais elevado e isto provoca vaporização do potássio liberado. O método moderno de obtenção do potássio consiste na redução de KCl fundido com vapor de sódio a 850°C numa torre de fracionamento: Na + KCl -> NaCl + K.

O Rubídio e Césio são produzidos de maneira semelhante, reduzindo seus cloretos com Ca a 750°C, sob pressão reduzida.

1.2. Aplicações industriais dos metais do grupo 1A

Hidrogênio: está inserido no cotidiano através de muitos produtos industrializados. De maneira geral, as seguintes aplicações em pequena escala demandam hidrogênio (até cerca de 30 kg/h): atmosfera controlada de fornos para a indústria metalúrgica; recozimento (Annealing); sinterização; atmosferas protetoras; acabamento em peças metálicas através de rebarbamento explosivo; hidrogenação de gorduras e óleos na indústria petroquímica, química e alimentícia; produção de "suavisadores artificiais", tais como manitol - sorbitol, para a produção de produtos como creme dental e outras especialidades químicas (ex.: Peróxido de Hidrogênio); produção e corte de vidro laminado (gás verde ou mistura N2 + H2); produção, corte e soldagem de vidros especiais (quartzo, fibras óticas); soldagem e corte de metais nobres; Arrefecimento de geradores elétricos de elevada potência; combustível hipergólico para aplicações aeroespaciais; elaboração de misturas gasosas para usos veiculares (Hidrano® ou Hythane®); e, vetor energético para geração de energia elétrica veicular, estacionária ou portátil.

Lítio: o lítio é no composto chamada estereato de lítio C17H35COOLi é usado na fabricação de graxas lubrificantes para automóveis. Já o carbonato de lítio Li2CO3 é adicionado à bauxita na produção eletrolítica de alumínio para reduzir o ponto de fuso. O carbonato de lítio é também usado para endurecer o vidro. O lítio também tem usos medicinais, pois afeta o equilíbrio entre Na+ e K+ e entre Mg2+ e Ca2+ no organismo. O metal lítio é usado na fabricação de ligas, por exemplo, uma liga com chumbo para mancais de "metal branco" em motores e máquinas, ou uma liga com alumínio para a fabricação de peças leves e resistentes na indústria aeronáutica, e uma liga com magnésio para fabricar chapas blindadas. O lítio é usado também em células eletroquímicas nas baterias que produzem eletricidade através de uma reação química, e se descarregam com o esgotamento desta reação. Essas baterias têm ânodo de lítio, cátodo de carbono e SOCl2 como eletrólito. O lítio é empregado também para a geração de hidrogênio, e o LiOH para absorver CO2.

Sódio: Substâncias contendo sódio tem variadas utilizações como segue:

NaOH - hidróxido de sódio (conhecida como soda cáustica) é usada na indústria, sendo empregada numa grande variedade de finalidades, incluindo a fabricação vários outros compostos inorgânicos e orgânicos: na produção de papel, em neutralizações e na obtenção de alumina, sabões e raiom e também na fabricação de vidro, fosfatos, silicatos e produtos de limpeza e também como agente que remove o SO2 dos gases poluentes de usinas termelétricas alimentadas a carvão.

Na2CO3 - carbonato de sódio - é utilizando em grandes quantidades no lugar de NaOH em muitas aplicações, como a fabricação de papel, sabão e detergentes.

Na2SO4 - o sulfato de sódio é empregado na indústria de papel, detergente e vidro.

NaOCl - hipoclorito de sódio é usado como agente alvejante e como desinfetante.

NaHCO3 - bicarbonato de sódio é usado em fermentos químicos.

Na - sódio metálico é empregado numa liga de Na/Pb (sódio/chumbo) usada para fabricar chumbo tetraetila e chumbo tetrametila, que são agentes antidetonantes nos combustíveis para automóveis (há uma crescente diminuição do uso destes compostos com a introdução de gasolina isente de chumbo). O sódio metálico líquido é refrigerante em um tipo de reato nuclear. É usado para transferir calor do reator às turbinas em que é obtido o vapor usado para gerar eletricidade. Pequenas quantidades de sódio metálico são empregadas também em síntese orgânica e para secar solventes orgânicos.

Potássio: substâncias contendo potássio e sua utilização:

KCl, K2SO4, KNO3 - cloreto de potássio, sulfato de potássio e nitrato de potássio utilizados como fertilizantes.

KNO3 - nitrato de potássio é utilizado também em explosivos.

KOH

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