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 ( \mathrm{K}) e lítio ( \mathrm{Li}) com o sódio ( \mathrm{Na}) em relação à reação com água?
Informações relevantes dadas (explicitadas):
  • Dado: \mathrm{Na} reage vigorosamente com água.
  • Quer-se prever o comportamento de \mathrm{K} e \mathrm{Li} em relação a esse comportamento do \mathrm{Na}.

Passo 2

Escrevendo a reação geral dos metais alcalinos com água:
2M + 2H_{2}O \longrightarrow 2MOH + H_{2}\uparrow
Aqui:
  • M representa um metal alcalino ( \mathrm{Li}, \mathrm{Na} ou \mathrm{K}).
  • O metal M é oxidado, perdendo elétrons e formando o cátion M^{+}.
  • A água é reduzida em parte para produzir gás hidrogênio \,H_{2}\, e, junto com o cátion M^{+}, forma o hidróxido MOH.
    Essa equação mostra o tipo de transformação: oxidação do metal + redução da água, com liberação de calor e \,H_{2}\,.

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 \mathrm{IE}_1:
\mathrm{IE}_1 = energia necessária para remover o primeiro elétron de um átomo neutro no estado gasoso. Quanto menor \mathrm{IE}_1, mais facilmente o metal perde elétron e mais reativo com a água ele tende a ser.

Passo 4

Como \mathrm{IE}_1 varia no grupo dos alcalinos (Li, Na, K, …)?
  • Ao descer no grupo (de \mathrm{Li} para \mathrm{Na} para \mathrm{K}), os átomos ficam maiores porque se adicionam camadas eletrônicas.
  • Elétron de valência mais distante do núcleo sente menor atração efetiva, logo a \mathrm{IE}_1 diminui.
    Conclusão: em geral, a facilidade de perda de elétron aumenta para baixo do grupo: \mathrm{Li} < \mathrm{Na} < \mathrm{K} 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 M^{+} e pela formação do \mathrm{MOH}. Para cátions muito pequenos (como \mathrm{Li}^{+}) a hidratação é grande, o que favorece produtos, mas não compensa totalmente a maior \mathrm{IE}_1 de \mathrm{Li}.
    No balanço total, a tendência observada experimentalmente é que a reatividade com água aumenta para baixo do grupo: \mathrm{Li} menos vigoroso que \mathrm{Na}, e \mathrm{K} mais vigoroso que \mathrm{Na}.

Passo 6

Comportamento experimental e explicação qualitativa (para saber “como vai ser na prática”):
  • \mathrm{Li}: reage com água, mas de forma relativamente moderada — forma hidróxido de lítio \mathrm{LiOH} e libera \,H_{2}\,. Normalmente a reação é mais lenta e menos violenta; o metal pode flutuar e borbulhar. Isso acontece porque, apesar de \mathrm{Li}^{+} ter forte hidratação, a energia de ionização de \mathrm{Li} é relativamente alta.
  • \mathrm{Na}: 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.
  • \mathrm{K}: 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, \mathrm{K} 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 \mathrm{IE}_1 → 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 \,H_{2}\, liberado.

Passo 8

Aviso de segurança (útil para a prova e para a vida real):
Metais alcalinos mais pesados que o sódio ( \mathrm{K}, \mathrm{Rb}, \mathrm{Cs}) 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.

Resposta

\mathrm{K}: reage mais vigorosamente com água do que \mathrm{Na} (reação mais rápida, mais calor, \,H_{2}\, pode inflamar).
\mathrm{Li}: reage menos vigorosamente com água do que \mathrm{Na} (reação mais lenta e menos violenta).

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