Propriedades físicas dos metais e não metais
Os metais costumam ter brilho, ser duros, maleáveis (podem ser batidos até virar lâminas), dúcteis (podem ser esticados em fios), sonoros (soam quando batidos) e bons condutores de calor e eletricidade. A prata e o cobre são os melhores condutores; o chumbo e o mercúrio são condutores bem fracos.
Os não metais costumam ser opacos, quebradiços, não sonoros e maus condutores. Muitos são gases (oxigênio, nitrogênio, cloro) ou sólidos moles (enxofre, fósforo); o bromo é líquido.
Exceções que costumam cair em prova
- O mercúrio é um metal, mas é líquido na temperatura ambiente.
- O sódio e o potássio são metais tão moles que se cortam com faca e têm baixo ponto de fusão; o gálio e o césio derretem na palma da mão.
- O iodo é um não metal, mas é brilhante.
- O carbono na forma de diamante é a substância natural mais dura; na forma de grafite, conduz eletricidade.
Propriedades químicas: reação dos metais com o oxigênio
A maioria dos metais se une ao oxigênio e forma óxidos metálicos, que são básicos: por exemplo, 2Mg + O2 → 2MgO. Os óxidos básicos solúveis (Na2O, K2O) se dissolvem na água e formam álcalis.
Alguns óxidos, como Al2O3 e ZnO, reagem tanto com ácidos quanto com bases; são os óxidos anfóteros. Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O e Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O.
Cada metal reage de um jeito: o sódio e o potássio pegam fogo ao ar livre, por isso ficam guardados sob querosene; o magnésio queima com brilho quando aquecido; o ferro só queima em limalha fina; o cobre apenas forma uma camada preta de CuO; a prata e o ouro não reagem nem quando quentes. Os não metais formam óxidos ácidos ou neutros (SO2 e CO2 são ácidos; CO e N2O são neutros).
Reação dos metais com a água
Metal + água → hidróxido (ou óxido) do metal + hidrogênio.
- O sódio e o potássio reagem violentamente com água fria; o calor pode incendiar o hidrogênio. 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2.
- O cálcio reage com menos violência; as bolhas grudam nele e ele flutua.
- O magnésio reage com água quente (e também flutua).
- O alumínio, o zinco e o ferro só reagem com vapor, formando o óxido: 3Fe + 4H2O(vapor) → Fe3O4 + 4H2.
- O chumbo, o cobre, a prata e o ouro não reagem com a água de jeito nenhum.
Reação dos metais com ácidos diluídos
Metal + ácido diluído → sal + hidrogênio, por exemplo Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2. A efervescência é mais rápida no Mg, depois Al, Zn, Fe. O cobre não libera hidrogênio com HCl diluído.
Com ácido nítrico, em geral o hidrogênio não sai, porque o HNO3 é um forte agente oxidante que transforma o hidrogênio em água. Só o magnésio e o manganês liberam H2 com ácido nítrico muito diluído. A água-régia (3 partes de HCl conc. : 1 parte de HNO3 conc.) consegue dissolver o ouro e a platina.
Reação dos metais com soluções de sais (deslocamento)
Um metal mais reativo expulsa um metal menos reativo da solução de seu sal: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu. A solução azul fica verde clara e se forma uma camada marrom de cobre no prego. O cobre não consegue expulsar o ferro do FeSO4, então no sentido contrário nada acontece.
A fila de reatividade
Colocar os metais em ordem decrescente de reatividade dá a fila de reatividade: K > Na > Ca > Mg > Al > Zn > Fe > Pb > [H] > Cu > Hg > Ag > Au.
- Os metais acima do hidrogênio liberam H2 com ácidos diluídos; os de baixo não.
- Um metal pode deslocar da solução de seu sal qualquer metal que esteja abaixo dele.
- A posição também define como o metal é extraído (veja a lição sobre extração).
Nas provas é comum pedir para prever um deslocamento, ordenar metais a partir de observações ou explicar por que o cobre não reage com HCl diluído (geralmente vale 2 a 3 pontos).
Fórmulas e definições principais
- Metal + oxigênio → óxido metálico (básico; Al₂O₃ e ZnO são anfóteros)
- Metal + água → hidróxido/óxido do metal + H₂
- Metal + ácido diluído → sal + H₂ (só metais acima do H)
- Metal A + sal do metal B → sal de A + metal B (se A está acima de B)
- Fila de reatividade: K > Na > Ca > Mg > Al > Zn > Fe > Pb > H > Cu > Hg > Ag > Au
Exemplos resolvidos
1. Por que o sódio é guardado sob querosene?
O sódio reage muito rápido com o oxigênio e a umidade do ar e pode pegar fogo. O querosene não reage com o sódio e mantém longe o ar e a água.
2. Escreva a equação balanceada do zinco com ácido sulfúrico diluído e diga o nome do gás.
Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂. O gás é o hidrogênio; ele queima com um estalo quando se aproxima um palito aceso.
3. Mostre que o óxido de alumínio é anfótero.
Com ácido: Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O (age como base). Com base: Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O (age como ácido). Reagir com os dois o torna anfótero.
4. O metal X desloca o cobre do CuSO₄, mas não desloca o zinco do ZnSO₄. Onde X fica na fila de reatividade?
X está acima do Cu (desloca o Cu), mas abaixo do Zn (não desloca o Zn). Então Zn > X > Cu; X pode ser ferro ou chumbo.
5. Uma lâmina de cobre é mergulhada em nitrato de prata. O que se vê e por quê?
O cobre está acima da prata, então Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag. Cristais cinza brilhantes de prata se formam no cobre e a solução vai ficando azul.
Erros comuns
- Dizer que todos os metais são sólidos: o mercúrio é um metal líquido.
- Achar que todo metal libera hidrogênio com ácido: o cobre, a prata e o ouro (abaixo do H) não liberam.
- Escrever que metais liberam hidrogênio com ácido nítrico: o HNO₃ oxida o H₂ a água (exceto Mg e Mn com ácido muito diluído).
- Inverter o deslocamento: um metal de baixo nunca expulsa um de cima, por exemplo Cu + FeSO₄ → nenhuma reação.