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Reatividade: é a vontade de reagir
Cada elemento possui propriedades diferentes, como tamanho, massa, reatividade, etc. A reatividade é uma propriedade muito importante porque é a habilidade de um elemento para reagir, ou seja, participar das reações químicas.
Usando um antropomorfismo (link -português- figuras de linguagem), o elemento mais reativo ele tem mais vontade de reagir.
Um exemplo de elemento pouco reativo é o ouro, ou a platina. Eles não são oxidados, nem escurecidos, nem nada. É como se o tempo não passasse para eles. Estão sempre bem conservados.
Um elemento muito reativo é o potássio. Um pedaço de potássio pode causar uma explosão simplesmente ao ser atirado sobre a água. Elementos que reagem com a água são os mais reativos. Outros elementos não reagem com a água mas sim reagem com ácidos.
Os elementos menos reativos reagem apenas com ácidos muito fortes ou misturas de ácidos.
O magnésio é um caso curioso pois não reage com a água fria mas sim reage com a água quente.
Estas experiências permitem fazer um ranking dos elementos, onde os mais reativos estão acima e os menos reativos abaixo:
| Metais | Íon | Reatividade |
|---|---|---|
| K | K+ | reage com água |
| Na | Na+ | reage com água |
| Li | Li+ | reage com água |
| Ba | Ba2+ | reage com água |
| Sr | Sr2+ | reage com água |
| Ca | Ca2+ | reage com água |
| Mg | Mg2+ | reage com ácido |
| Al | Al3+ | reage com ácido |
| Mn | Mn2+ | reage com ácido |
| Zn | Zn2+ | reage com ácido |
| Cr | Cr2+ | reage com ácido |
| Fe | Fe2+ | reage com ácido |
| Cd | Cd2+ | reage com ácido |
| Co | Co2+ | reage com ácido |
| Ni | Ni2+ | reage com ácido |
| Sn | Sn2+ | reage com ácido |
| Pb | Pb2+ | reage com ácido |
| H2 | H+ | comparação com potenciais de eletrodo |
| Sb | Sb2+ | reage com ácidos fortes ou misturas de ácidos |
| Bi | Bi2+ | reage com ácidos fortes ou misturas de ácidos |
| Cu | Cu2+ | reage com ácidos fortes ou misturas de ácidos |
| Hg | Hg2+ | reage com ácidos fortes ou misturas de ácidos |
| Ag | Ag+ | reage com ácidos fortes ou misturas de ácidos |
| Au | Au3+ | reage com ácidos fortes ou misturas de ácidos |
| Pt | Pt+ | reage com ácidos fortes ou misturas de ácidos |
Perceba que os elementos mais reativos são os metais alcalinos e alcalinos terrosos. Quanto mais para baixo o metal alcalino na tabela periódica, mais reativo. Isto porque em átomos grandes os elétrons de valência ficam mais longe do núcleo e portanto mais soltinhos: quanto mais fácil perder o elétron, maior a reatividade. Não forma incluídos tais elementos, como o Fr por exemplo, porque existem em pequenas quantidades no planeta
Exemplo: reações de deslocamento
Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu
Observe na tabela que o ferro é mais reativo que o cobre. Se um pedaço de ferro for inserido em uma solução de sulfato de cobre, o cobre será deslocado e o Fe tomará seu lugar, formando o sulfato de ferro. O cobre se deposita sobre a superfície do ferro metálico inserido.
Dizemos que o cobre foi deslocado pelo ferro, que é mais reativo.
O cobre ganha elétrons do ferro e portanto é reduzido, para cobre metálico, e o ferro pedre elétrons para o cobre e portanto é oxidado para o íon ferro em solução.
Cu²⁺ + 2e → Cu⁰ (redução)
Fe⁰ – 2e → Fe²⁺ (oxidação)
Abaixo se vê um a peça de ferro inserida em solução de sulfato de cobre por cerca de 2 horas:
Cobre depositado sobre peça de ferro. Extrato de meu vídeo. Após horas de reação, a solução torna-se verde devido aop íon Fe +2 , que forma o sulfato de ferro.
Após horas de reação, a solução torna-se verde devido ao íon Fe +2 , que forma o sulfato de ferro ( o íon Fe +3, que se encontra na ferrugem ou no sangue, é vermelho
Este processo extrai o metal cobre desde o mineral, por exemplo a rocha malaquita.
Malaquita, uma pedra que é um minério de cobre e é também usada como pedra decorativa
A azurita também possui o cobre no estado de oxidação 2+:
Azurita, uma pedra que já foi usada (moída) como pigmento. Crédito: Wikipedia
Historicamente, isto ocorreu 3 mil anos antes de Cristo, por meio de aquecimento das rochas que conte´m o cobre.
Todos os metais são extraídos de seus minerais por meio de redução.
Os metais menos reativos que o carbono, com o cobre e o ferro, podem ser reduzidos pelo carbono. Os metais mais reativos que o carbono geralmente são reduzidos com o uso de eletricidade aplicada externamente, para fornecer os elétrons..
Por isso o alumínio é relativamente caro (usa muita eletricidade na sua produção) em bora seja um dos elementos mais abundantes na crosta terrestre.
Exemplo: Al
O Al também é capaz de deslocar o cobre. A reação é análogo àquela mostrada acima para o ferro.
2Al(s) + 3CuSO₄ (aq) → Al2(SO4)3 (aq) + 3Cu(s)
Perceba que a fórmula do sulfato é um pouco mais complicada, porque o AL prefere o estado de oxidação +3:
Al → Al³⁺
Um pouco de NaCl deve ser adicionado à solução pra atacar a cobertura de óxido sobre a superfície do Al, que impede que haja reação.
A foto abaixo mostra o cobre sendo depositado sobre o arame de alumínio, em um béquer contendo sulfato de cobre;
Arame de alumínio inserido em solução de sulfato de cobre (após umas 2 horas) -extraído de meu vídeo
Perceba as bolhas que se formam também. Isto ocorre porque o Al, além de reagir com o sulfato de cobre, reage também com a água! Ele rompe a molécula de água, liberando hidrogênio na forma de gás. Esta é outra reação de deslocamento onde um dos hidrogênios da água é deslocado pelo alumínio. Forma-se hidróxido de alumínio:
2Al + 6H₂O → 2Al(OH)₃ +3H₂
Perceba também que a cor azul do sulfato de cobre desapareceu porque os íons de cobre que davam cor á solução se depositaram sobre a superfície do alumínio e se transformaram em cobre metálico, de cor vermelha, como se vê na foto acima.
© Ricardo Esplugas de Oliveira, 2021