23-O metal sódio reage vigorosamente com a água, o que você poderia prever em relação aos metais potássio (K) e lítio (Li)?
Passo 1
O enunciado diz que o metal sódio reage vigorosamente com a água. A pergunta pede: o que se pode prever, comparando os metais potássio (
) e lítio (
) com o sódio (
) em relação à reação com água?
Informações relevantes dadas (explicitadas):
Informações relevantes dadas (explicitadas):
- Dado:
reage vigorosamente com água. - Quer-se prever o comportamento de
e em relação a esse comportamento do .
Passo 2
Escrevendo a reação geral dos metais alcalinos com água:
Aqui:
-
representa um metal alcalino ( , ou ). - O metal
é oxidado, perdendo elétrons e formando o cátion . - A água é reduzida em parte para produzir gás hidrogênio
e, junto com o cátion , forma o hidróxido .
Essa equação mostra o tipo de transformação: oxidação do metal + redução da água, com liberação de calor e.
Passo 3
Qual é a propriedade atômica que controla quão “vigorosa” é essa reação?
O fator-chave é a facilidade com que o átomo do metal perde o seu elétron mais externo (ou seja, a sua tendência a ser oxidado). Essa facilidade está ligada à primeira energia de ionização, que vamos chamar de :
= energia necessária para remover o primeiro elétron de um átomo neutro no estado gasoso. Quanto menor
, mais facilmente o metal perde elétron e mais reativo com a água ele tende a ser.
O fator-chave é a facilidade com que o átomo do metal perde o seu elétron mais externo (ou seja, a sua tendência a ser oxidado). Essa facilidade está ligada à primeira energia de ionização, que vamos chamar de
Passo 4
Como
varia no grupo dos alcalinos (Li, Na, K, …)?
- Ao descer no grupo (de
para para ), os átomos ficam maiores porque se adicionam camadas eletrônicas. - Elétron de valência mais distante do núcleo sente menor atração efetiva, logo a
diminui.
Conclusão: em geral, a facilidade de perda de elétron aumenta para baixo do grupo:em reatividade (onde “<” indica “menor reatividade que”).
Passo 5
Outros fatores termodinâmicos (em palavras simples) que influenciam a energia liberada na reação:
- Energia requerida para ionizar o metal (quanto menor, melhor para a reação).
- Energia liberada pela hidratação do cátion
e pela formação do . Para cátions muito pequenos (como ) a hidratação é grande, o que favorece produtos, mas não compensa totalmente a maior de .
No balanço total, a tendência observada experimentalmente é que a reatividade com água aumenta para baixo do grupo:menos vigoroso que , e mais vigoroso que .
Passo 6
Comportamento experimental e explicação qualitativa (para saber “como vai ser na prática”):
-
: reage com água, mas de forma relativamente moderada — forma hidróxido de lítio e libera . Normalmente a reação é mais lenta e menos violenta; o metal pode flutuar e borbulhar. Isso acontece porque, apesar de ter forte hidratação, a energia de ionização de é relativamente alta. -
: já se disse que reage vigorosamente; o sódio costuma se fundir em uma gota que se move sobre a superfície da água, liberando muito gás e calor. -
: reage de forma ainda mais violenta que o sódio; a reação é mais rápida, libera mais calor e frequentemente o hidrogênio formado inflama, produzindo chama (a chama do potássio tem tom lilás/violáceo). Em demonstrações, pode explodir em contato com água se a quantidade for suficiente, devido à liberação rápida de gás e calor.
Passo 7
Resumo físico-químico curto do porquê do aumento de reatividade descendo o grupo:
- Menor
→ metal perde elétron mais facilmente → oxidação do metal é mais favorável → reação com água mais rápida e mais exotérmica. - Resultado prático: reação mais violenta, maior chance de inflamar o
liberado.
Passo 8
Aviso de segurança (útil para a prova e para a vida real):
Metais alcalinos mais pesados que o sódio ( ,
,
) devem ser manipulados com extremo cuidado e nunca colocados em água em demonstrações sem proteção, porque podem explodir ou pegar fogo. Em exames teóricos é suficiente saber a tendência e as consequências qualitativas.
Metais alcalinos mais pesados que o sódio (