metais alcalinos terrosos - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias...

74
METAIS ALCALINOS TERROSOS INTRODUÇÃO OS METAIS ALCALINOS TERROSOS MOSTRAM AS MESMAS TENDÊNCIAS NAS PROPRIEDADES QUE FORAM OBSERVADAS NOS METAIS ALCALINOS. O Be (MUITO MAIS QUE O Li NO GRUPO 1) DIFERE DO RESTANTE DO GRUPO.

Upload: vuongkhuong

Post on 15-Nov-2018

223 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS INTRODUÇÃO

OS METAIS ALCALINOS TERROSOS MOSTRAM AS MESMAS TENDÊNCIAS NAS PROPRIEDADES QUE FORAM OBSERVADAS NOS METAIS ALCALINOS.

O Be (MUITO MAIS QUE O Li NO GRUPO 1) DIFERE DO RESTANTE DO GRUPO.

Page 2: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS INTRODUÇÃO

OS COMPOSTOS DE BERÍLIO TENDEM A SER COVALENTES.

OS MAT SÃO MENOS REATIVOS QUE OS METAIS DO GRUPO 1

OS MAT GERALMENTE FORMAM COMPOSTOS IÔNICOS E INCOLORES E DIVALENTES.

Page 3: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• SEMELHANÇAS DIAGONAIS NA TABELA PERIÓDICA

• Li Be B C

• Na Mg Al Si

• SEMELHANÇAS DIAGONAIS SÃO SEMELHANÇAS DE PROPRIEDADES ENTRE OS VIZINHOS DIAGONAIS.

Page 4: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• SEMELHANÇAS DIAGONAIS NA TABELA PERIÓDICA

VEREMOS POSTERIORMENTE QUE O BERÍLIO ESTÁ DIAGONALMENTE RELACIONADO COM O ALUMÍNIO, EM VEZ DE VERTICALMENTE RELACIONADO COM OS DEMAIS ELEMENTOS ABAIXO DELE NO GRUPO 2.

Page 5: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA

• TODOS OS MAT TEM 2 ELÉTRONS “s” NO NÍVEL ELETRÔNICO MAIS EXTERNO.

• A CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA CONDENSADA É DO TIPO [GN] ns2

Page 6: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

TABELA 1 SIGLA MAT

1EI 1ª EI

Page 7: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

QUADRO 1 – CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA CONDENSADA DOS METAIS ALCALINOS TERROSOS

.

ELEMENTO Z

CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA

CONDENSADA

Be 4 [He] 2s2

Mg 12 [Ne] 3s2

Ca 20 [Ar] 4s2

Sr 38 [Kr] 5s2

Ba 56 [Xe] 6s2

Ra 88 [Rn] 7s2

Page 8: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• ESTRUTURA CRISTALINA DOS METAIS, DUREZA , PONTOS DE FUSÃO E EBULIÇÃO

• OS MAT TEM AS SEGUINTES ESTRUTURAS CRISTALINAS:

• Be ,Mg , Ca e Sr → AGRUPAMENTO

COMPACTO HEXAGONAL (ach)

• Ba → CÚBICO DE CORPO CENTRADO (ccc)

Page 9: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• . ESTRUTURAS CRISTALINAS DE ALGUNS

METAIS.

Cúbico de

corpo centrado:

elementos do

grupo 1 e bário

(ccc) Cúbico de face

centrada: Cu, Ni

e Au (cfc ou acc)

Agrupamento

compacto

hexagonal:

Be Mg, Ca e

Sr. (ach)

Page 10: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

DUREZA, PONTO DE FUSÃO E PONTO DE EBULIÇÃO

• OS MAT POSSUEM 2 ELÉTRONS DE VALÊNCIA QUE PODEM PARTICIPAR DAS LIGAÇÕES METÁLICAS, ENQUANTO QUE OS MA POSSUEM UM ÚNICO ELÉTRON.

Page 11: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

DUREZA, PONTO DE FUSÃO E PONTO DE EBULIÇÃO

• COMO APRESENTAM LIGAÇÕES METÁLICAS MAIS FORTES QUE OS METAIS ALCALINOS, OS METAIS DO GRUPO 2 SÃO MAIS DUROS, SUAS ENERGIAS DE LIGAÇÃO SÃO MAIORES E SEUS PF E PE SÃO MUITO MAIS ELEVADOS QUE OS DOS METAIS DO GRUPO 1.

Page 12: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

OS METAIS ALCALINOS TERROSOS

• DENSIDADE

• OS METAIS ALCALINOS TERROSOS POSSUEM DENSIDADES MAIORES QUE OS METAIS ALCALINOS.

• NÃO SE PODE FAZER UMA RACIONALIZAÇÃO SIMPLES DA DENSIDADE ENQUANTO PROPRIEDADE PERIÓDICA, SOBRETUDO PORQUE OS MAT POSSUEM ESTRUTURAS CRISTALINAS DIFERENTES.

Page 13: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• TAMANHO DOS ÁTOMOS E DOS ÍONS

• OS ÁTOMOS DOS ELEMENTOS DO GRUPO 2 SÃO GRANDES, MAS MENORES QUE OS CORRESPONDENTES ELEMENTOS DO GRUPO 1, PORQUE A CARGA ADICIONAL DO NÚCLEO FAZ COM QUE A ATRAÇÃO SOBRE OS ELÉTRONS AUMENTE.

• ANALOGAMENTE, OS ÍONS SÃO GRANDES, MAS SÃO MENORES QUE OS DOS CORRESPONDENTES ELEMENTOS DO GRUPO 1.

Page 14: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

ENERGIA DE IONIZAÇÃO

• OS ÁTOMOS DOS MAT SÃO MENORES QUE OS CORRESPONDENTES MA; OS ELÉTRONS ESTÃO MAIS FORTEMENTE LIGADOS E A 1ª EI DOS MAT É MAIOR QUE A DOS MA. RETIRADO O 1º ELÉTRON Zef CRESCE E OS ELÉTRONS REMANESCENTES ESTÃO AINDA MAIS FORTEMENTE LIGADOS.

Page 15: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS ENERGIA DE IONIZAÇÃO RETIRADO O 1º ELÉTRON Zef CRESCE E OS ELÉTRONS REMANESCENTES ESTÃO AINDA MAIS FORTEMENTE LIGADOS. ASSIM A 2ª EI DOS MAT É QUASE O DOBRO DA 1ª EI DOS MAT

O FATO DE SE FORMAREM COMPOSTOS IÔNICOS SUGERE QUE U0 COMPENSA A ENERGIA NECESSÁRIA PARA PRODUZIR OS ÍONS.

Page 16: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

Comparação das EI de Metais Alcalinos com as EI de Metais Alcalinos Terrosos

Metais Alcalinos 1ª EI (kJ/mol) 2ª EI (kJ/mol)

Lítio - Li 520 7298

Sódio - Na 496 4562

Potássio - K 419 3052

Rubídio - Rb 403 2633

Césio - Cs 376 2234

Alcalino Terrosos 1ª EI (kJ/mol) 2ª EI (kJ/mol)

Berílio - Be 899 1757

Magnésio - Mg 738 1451

Cálcio - Ca 590 1145

Estrôncio - Sr 549 1064

Bário - Ba 503 965

Page 17: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

Comparando a 1ª EI de Metais Alcalinos com a 1ª EI de Metais Alcalinos Terrosos 1ª ENERGIA DE IONIZAÇÃO DOS METAIS ALCALINOS TERROSOS É MAIOR QUE A 1ª EI DOS METAIS ALCALINOS. OS METAIS ALCALINOS TERROSOS TEM MAIORES Zef E TAMANHOS MENORES E PORTANTO SUAS ENERGIAS DE IONIZAÇÃO SÃO MAIS ELEVADAS.

Page 18: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

Comparando a 2ª EI de Metais Alcalinos com a 2ª EI de Metais Alcalinos Terrosos 2ª EI MA MUITO MAIOR QUE A 2ª EI DOS MAT O GRANDE AUMENTO DA 2ª EI DOS METAIS ALCALINOS OCORRE PORQUE OS ELÉTRONS INTERNOS REMANESCENTES (p. ex. 1s no caso do Li) ESTÃO MUITO MAIS PRÓXIMOS DO NÚCLEO E SOFREM ATRAÇÃO DE UMA CARGA NUCLEAR EFETIVA MUITO MAIOR QUE A SOFRIDA PELOS ELÉTRONS REMANESCENTES DOS METAIS ALCALINOS TERROSOS (p. ex. 2s no caso do Be) DO NÍVEL DE VALÊNCIA.

Page 19: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS – ENERGIA DE IONIZAÇÃO

Page 20: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS • ENERGIA DE IONIZAÇÃO

• A 3ª EI É TÃO ALTA QUE OS ÍONS M3+ NUNCA SÃO FORMADOS.

• A EI DO Be2+ É ALTA, SENDO SEUS COMPOSTOS TIPICAMENTE COVALENTES.

• OS COMPOSTOS FORMADOS PELO Mg, Ca, Sr e Ba SÃO PREDOMINANTEMENTE IÔNICOS E OS METAIS SÃO ENCONTRADOS COMO ÍONS DIVALENTES.

Page 21: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS • ELETRONEGATIVIDADE

• AS ELETRONEGATIVIDADES DOS MAT SÃO BAIXAS. ENTRETANTO SÃO MAIORES DO QUE DOS METAIS ALCALINOS CORRESPONDENTES.

• QUANDO Mg, Ca, Sr e Ba REAGEM COM HALOGÊNIOS E OXIGÊNIO, A DIFERENÇA DE ELETRONEGATIVIDADE SERÁ GRANDE E OS COMPOSTOS FORMADOS SERÃO IÔNICOS.

Page 22: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS • ELETRONEGATIVIDADE

Tabela 2 – Eletronegatividade dos Metais Alcalinos Terrosos1,6

Elemento do grupo 2

Be 1,6

Mg 1,3

Ca 1,0

Sr 1,0

Ba 0,9

Page 23: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• ELETRONEGATIVIDADE

• QUANDO O Be REAGE COM OUTROS ÁTOMOS

A DIFERENÇA DE ELETRONEGATIVIDADE É

GERALMENTE PEQUENA → COMPOSTOS

COVALENTES

Page 24: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• ENERGIAS DE HIDRATAÇÃO

• AS ENERGIAS DE HIDRATAÇÃO DOS ELEMENTOS DO GRUPO 2 SÃO DE 4 A 5 VEZES MAIORES QUE AS DOS CORRESPONDENTES ÍONS DO GRUPO 1.

Page 25: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

Tab. 3–Entalpia Padrão de Hidratação do Grupo 2

Elemento do Grupo 2 Entalpia Padrão de

Hidratação M2+ ΔH(298 K) / kJ.mol-1

Be -2500

Mg -1931

Ca -1586

Sr -1456

Ba -1316

Page 26: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• ENERGIAS DE HIDRATAÇÃO

• ISSO SE DEVE PRINCIPALMENTE AO SEU MENOR TAMANHO E A SUA MAIOR CARGA, DE MODO QUE OS VALORES DE ∆H DE HIDRATAÇÃO DECRESCEM DE CIMA PARA BAIXO DENTRO DO GRUPO, À MEDIDA QUE O TAMANHO DOS ÍONS AUMENTA.

Page 27: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• OS COMPOSTOS CRISTALINOS DO GRUPO 2 CONTÊM MAIS MOLÉCULAS DE ÁGUA DE CRISTALIZAÇÃO QUE OS CORRESPONDENTES COMPOSTOS DO GRUPO 1.

• EXEMPLO NaCl e KCl SÃO ANIDROS.

• MgCl2. 6H2O e CaCl2. 6H2O → HEXAIDRATADOS

• EM GERAL O NÚMERO DE MOLÉCULAS DE ÁGUA

DE CRISTALIZAÇÃO DIMINUI À MEDIDA QUE OS

ÍONS SE TORNAM MAIORES.

Page 28: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• COR DOS COMPOSTOS E PROPRIEDADES MAGNÉTICAS

• DADO QUE OS ÍONS DIVALENTES POSSUEM UMA ESTRUTURA DE GÁS NOBRE, SEM ELÉTRONS DESEMPARELHADOS, TODOS OS SEUS COMPOSTOS SÃO DIAMAGNÉTICOS E INCOLORES, A NÃO SER QUE O ÂNION SEJA COLORIDO.

Page 29: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• SOLUBILIDADE E ENERGIA RETICULAR

• A SOLUBILIDADE DA MAIORIA DOS SAIS DIMINUI COM O AUMENTO DE “Z”.

• A SOLUBILIDADE DEPENDE DA ENERGIA RETICULAR DO SÓLIDO E DA ENERGIA DE HIDRATAÇÃO DOS ÍONS.

• AS ENERGIAS RETICULARES SÃO MUITO MAIORES QUE A DOS CORRESPONDENTES COMPOSTOS DO GRUPO 1, DEVIDO AO AUMENTO DA CARGA.

Page 30: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

EQUAÇÃO DE BORN-LANDÉ

Page 31: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• ALTAS ENERGIAS RETICULARES SÃO FAVORECIDAS POR PEQUENAS DISTÂNCIAS INTERIÔNICAS E ÍONS COM CARGAS ELEVADAS.

• CONSIDERANDO-SE UM ÍON NEGATIVO QUALQUER, A ENERGIA RETICULAR DECRESCE À MEDIDA QUE AUMENTA O TAMANHO DO METAL.

• A ENERGIA DE HIDRATAÇÃO TAMBÉM DIMINUI A MEDIDA QUE OS ÍONS METÁLICOS TORNAM-SE MAIORES.

Page 32: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• PARA QUE UMA SUBSTÂNCIA SEJA SOLÚVEL, A ENERGIA DE HIDRATAÇÃO DEVE SER MAIOR QUE A ENERGIA RETICULAR.

• CONSIDERE UM GRUPO DE COMPOSTOS CORRELATOS, POR EXEMPLO OS CLORETOS DE TODOS OS METAIS DO GRUPO 2.

• DESCENDO NO GRUPO OS ÍONS METÁLICOS CRESCEM E A ENERGIA RETICULAR E A ENERGIA DE HIDRAÇÃO DIMINUEM.

Page 33: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• UMA DIMINUIÇÃO DA ENERGIA RETICULAR FAVORECE O AUMENTO DA SOLUBILIDADE, MAS A DIMINUIÇÃO DA ENERGIA DE HIDRATAÇÃO FAVORECE UM DECRÉSCIMO DA SOLUBILIDADE.

• NA MAIORIA DOS CASOS, A ENERGIA DE HIDRATAÇÃO DIMINUI MAIS RAPIDAMENTE QUE A ENERGIA RETICULAR, PORTANTO OS COMPOSTOS FICAM MENOS SOLÚVEIS À MEDIDA QUE O MAT AUMENTA DE TAMANHO.

Page 34: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• OBTENÇÃO

• Metais são obtidos a partir de seus minérios com o uso de um agente redutor a altas temperaturas ou por eletrólise

• MgO(s) + C(s) ∆ Mg(l) + CO(g)

Nesta reação o carbono é utilizado como agente redutor.

Page 35: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• 0BTENÇÃO

Tab. 4 - Principais fonte naturais e métodos de obtenção de alguns metais do grupo 2

METAL FONTE NATURAL MÉTODO DE RECUPERAÇÃO

Berílio Berilo Eletrólise do BeCl2 fundido

Magnésio Dolomita Redução química

Cálcio Pedra calcária Eletrólise do CaCl2 fundido

Page 36: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• Berilo = Be3Al2[Si6O18]

• Os átomos de sílicio e oxigênio alternados formam um

anel de doze membros (ciclohexametasilicato)

• Dolomita = CaMg(CO3)2

• Pedra calcárea = CaCO3

Page 37: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• Cálcio e estrôncio metálicos são obtidos industrialmente pela eletrólise de seus cloretos, aos quais se adiciona KCl para diminuir o ponto

de fusão.

• O bário também é produzido por eletrólise, mas é usualmente preparado pela redução a alta temperatura do óxido de bário pelo alumínio

sob vácuo

• 2Al(s) + 3BaO(s) →3Ba(l) + Al2O3(s)

Page 38: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• PROPRIEDADES QUÍMICAS

• OS MAT QUASE SEMPRE REAGEM FORMANDO COMPOSTOS NOS QUAIS O METAL APRESENTA O ESTADO DE OXIDAÇÃO +2.

• OS METAIS ALCALINOS TERROSOS SÃO AGENTES REDUTORES PODEROSOS, COMO SE PODE OBSERVAR PELOS SEUS POTENCIAIS DE REDUÇÃO.

• DE FATO, COM EXCEÇÃO DO Be e DO Mg, ESSES ELEMENTOS SÃO AGENTES REDUTORES TÃO BONS QUANTO OS METAIS ALCALINOS.

Page 39: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• . QUADRO 2 - POTENCIAIS DE REDUÇÃO PARA OS METAIS ALCALINOS TERROSOS

(εo volts)

Be2+ + 2e- → Be(s) -1,69 V

Mg2+ + 2e- → Mg(s) -2,37 V

Ca2+ + 2e- → Ca(s) -2,87 V

Sr2+ + 2e- → Sr(s) -2,89 V

Ba2+ + 2e- → Ba(s) -2,91 V

Ra2+ + 2e- → Ra(s) -2,92 V

Page 40: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• O QUADRO 2 INDICA QUE O Be É MUITO MENOS ELETROPOSITIVO E NÃO REAGE COM A ÁGUA.

• M(s) + 2H2O(l) → M2+(aq) + H2(g) + 2OH- (aq)

• Ca(s) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(aq) + H2(g)

• Ca, Sr e Ba têm potenciais de redução

semelhantes aqueles dos correspondentes

metais do grupo 1, e se situam em posições no

topo da série eletroquímica.

Page 41: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• Ca, Sr E Ba REAGEM FACILMENTE COM A ÁGUA FRIA, LIBERANDO HIDROGÊNIO E FORMANDO OS HIDRÓXIDOS.

• Ca(s) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(aq) + H2(g)

• O Mg REAGE COM A ÁGUA QUENTE

• Mg (s) + H2O(l) → MgO(s) + H2(g) (PASSIVAÇÃO)

ou

• Mg(s) + 2H2O(g) ∆ Mg(OH)2(aq) + H2(g) (REAÇÃO)

Page 42: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• O Mg FORMA UMA CAMADA PROTETORA DE ÓXIDO. ASSIM APESAR DE SEU POTENCIAL DE REDUÇÃO FAVORÁVEL, O Mg NÃO REAGE FACILMENTE A NÃO SER QUE A CAMADA DE ÓXIDO SEJA REMOVIDA POR AMALGAMAÇÃO COM MERCÚRIO.

Page 43: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS QUADRO 3 ALGUMAS REAÇÕES DOS ELEMENTOS DO GRUPO 2

REAÇÃO OBSERVAÇÃO

M + 2H2O → M(OH)2 Mg reage com água

quente; Ca, Sr e Ba

com água fria.

M + 2HCl → MCl2 + H2 Todos os metais

reagem com ácidos

liberando H2

Be + 2NaOH + 2H2O →

Na2[Be(OH)4] + H2

Be é anfótero

2M + O2 → 2MO Todos os membros do grupo formam óxidos

normais

Page 44: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS QUADR0 3 ALGUMAS REAÇÕES DOS ELEMENTOS DO GRUPO 2

REAÇÃO OBSERVAÇÃO

Ba + O2 → BaO2

Com excesso de O2 o

Ba também forma

peróxido.

M + H2→ MH2 Ca, Sr e Ba formam a

altas temperaturas

hidretos iônicos

3M + N2 → M3N2 Todos os elementos do grupo formam

nitretos a temperatu-

ras elevadas

Page 45: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• ALGUMAS REAÇÕES DOS ELEMENTOS DO GRUPO 2

REAÇÃO OBSERVAÇÃO

3M + 2P → M3P2 Todos os metais do

grupo formam fosfe-

tos a temperaturas

elevadas

8M + S8 → 8MS Todos os metais

formam sulfetos

M + Se → MSe Todos os metais

formam selenetos.

M + Te → MTe Todos os metais formam teluretos

Page 46: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS QUADR0 3 ALGUMAS REAÇÕES DOS ELEMENTOS DO GRUPO 2

REAÇÃO OBSERVAÇÃO

M + X2 → MX2

Todos os metais formam haletos.

X=F, Cl, Br e I

M + 2NH3 → M(NH2)2 + H2 Todos os metais do grupo formam amidetos a altas temperaturas

Page 47: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• DIFERENÇAS ENTRE O BERILIO E OS DEMAIS ELEMENTOS DO GRUPO

• O Be apresenta propriedades diferentes daquelas dos demais metais do grupo 2 e se assemelha diagonalmente com o alumínio no grupo 13.

• Citamos a seguir algumas diferenças entre o Be e os demais MAT.

• 1-Todos os haletos de Be são solúveis em solventes orgânicos

Page 48: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• 2-O Be é muito pequeno e tem uma densidade de carga elevada apresentando uma grande tendência a covalência. Como consequência os PF de seus compostos são mais baixos.

Os demais haletos dos elementos do grupo 2 são iônicos.

BeF2 – composto covalente – PF= 552 0C

CaF2 – composto iônico – PF = 1418 0C

SrF2 – composto iônico – PF= 1477 0C

Page 49: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• 3- O hidreto de Be é deficiente em elétrons, polimérico e forma ligações multicentradas.

• 4-Os hidróxidos de metais alcalinos terrosos são bases fortes entretanto o hidróxido de berílio é anfótero.

• 5-O Be é passivado quando tratado com ácido nítrico concentrado

• 6- O Be forma muitos complexos o que não é comum no caso dos elementos dos grupos 1 e 2.

Page 50: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

HIDRETO DE BERÍLIO

• Estrutura cristalina do (BeH2)n

Page 51: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• SEMELHANÇAS DIAGONAIS ENTRE O BERÍLIO E O ALUMÍNIO

• 1-O Be forma um carbeto incomum Be2C que como o Al4C3 , libera metano ao se hidrolisar.

• 2-O Be e o Al são passivados quando reagem com o HNO3 concentrado.

• 3-O BeCl2 geralmente forma cadeias, mas pode formar o dímero. O AlCl3 é um dímero.

Page 52: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• 4-O potencial padrão de eletrodo do Be se assemelha mais ao do Al.

• ε0 Al3+/Al =-1,66V ε0 Be2+/Be =-1,69V

• 5-O Be(OH)2 como o Al(OH)3 é anfótero.

• 6-O hidreto de berílio é deficiente em elétrons e polimérico e forma ligações multicentradas, tal como o hidreto de alumínio.

Page 53: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• CONDUTIVIDADE ELÉTRICA E TEMPERATURA

A condutividade elétrica de um metal decresce com o aumento da temperatura.

• Por outro lado a condutividade elétrica de um semicondutor cresce com o aumento da temperatura

• DUREZA DA ÁGUA

• A água dura contém carbonatos, bicarbonatos ou sulfatos de cálcio e magnésio dissolvidos.

Page 54: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• A água dura dificulta a formação de espuma ao se utilizar sabões.

• Os íons Ca2+ e Mg2+ reagem com o íon estearato do sabão gerando um precipitado de estearato de cálcio antes da formação de qualquer espuma.

• 2C17H35COO-Na+ + CaSO4 →

(C17H35COO-)2Ca + Na2SO4

Page 55: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• Só após a remoção dos íons divalentes de Ca2+ e Mg2+ é que se pode obter uma espuma abundante.

• Para a obtenção de espuma com uma água dura temos que usar uma grande quantidade de sabão.

• Quanto mais dura for a água mais sabão será utilizado.

• A dureza da água pode ser temporária ou permanente.

Page 56: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• DUREZA TEMPORÁRIA

• A dureza temporária é decorrente da presença de Mg(HCO3)2 e Ca(HCO3)2.

• A dureza temporária pode ser eliminada pela fervura.

• A fervura expulsa o CO2 e desloca o equilíbrio:

• 2HCO3- CO3

2- + CO2 + H2O

Page 57: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• Desta maneira os íons bicarbonatos decompõem-se em carbonatos e os íons metálicos precipitarão sobre a forma de carbonatos.

• Removendo-se o CaCO3 por filtração ou sedimentação a água estará livre da dureza.

• A dureza temporária também pode ser eliminada adicionando-se cal hidratada para precipitar o carbonato de cálcio.

• Este processo é denominado “depuração com cal”.

Page 58: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• Elevando-se o pH da água até 10,5 a dureza temporária devida ao HCO3

- pode ser quase que completamente eliminada.

• Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3 + 2H2O

• DUREZA PERMANENTE

• A dureza permanente não pode ser eliminada pela fervura.

Page 59: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• A dureza permanente decorre principalmente da presença de MgSO4 ou CaSO4 na solução.

• Pequenas quantidades de água pura podem ser obtidas no laboratório por destilação ou passagem através de uma coluna de resina de troca iônica, onde os íons Ca2+ e Mg2+ são substituídos por Na+.

Page 60: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• DUREZA PERMANENTE

• Os íons Na+ não afetam a capacidade dos sabões de produzir espuma.

• Os métodos de troca-iônica são largamente empregados na indústria.

• {Resina.nH}(s) + Ca 2+

(aq) →

• {Resina(n-2)H.Ca}(s) +

2H+(aq)

Page 61: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• RESINA DE TROCA IÔNICA

• UMA RESINA DE TROCA IÔNICA CONSISTE EM UMA FASE SÓLIDA (POR EXEMPLO UMA

ZEÓLITA*) QUE CONTÉM GRUPOS ÁCIDOS OU BÁSICOS QUE PODEM TROCAR COM OS

CÁTIONS OU ÂNIONS, RESPECTIVAMENTE, ORIUNDOS DE SOLUÇÕES QUE ESCOAM POR

MEIO DA RESINA.

• *ZEÓLITA: CLASSE IMPORTANTE DE ALUMINOSSILICATOS

Page 62: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• DUREZA PERMANENTE

• A remoção dos íons Ca2+ e Mg2+ da água dura é denominada abrandamento da água.

• A dureza da água também pode ser eliminada, adicionando-se vários fosfatos, tais como o fosfato de sódio, o pirofosfato de sódio, o tripolifosfato de sódio ou o sal de Graham.

• Esses fosfatos formam um complexo com os íons Ca2+ Mg2+.

Page 63: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• USOS DOS METAIS ALCALINOS TERROSOS E SEUS COMPOSTOS

• Berílio e Seus Compostos

• O Be é raro, caro e tóxico. “Sem esse metal é impossível voar, fazer raio-X, produzir armas nucleares e explorar o espaço. Por esse motivo, é comum que o berílio seja chamado no meio científico de “metal da era espacial” ou “metal do futuro”.

Page 64: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• USOS DOS METAIS ALCALINOS TERROSOS E SEUS COMPOSTOS

• Berílio e Seus Compostos

• Ligas de Be e Cu são tão duras como alguns aços e são utilizadas na fabricação de ferramental que são úteis quando há perigo de explosão.

Page 65: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• USOS DOS METAIS ALCALINOS TERROSOS E SEUS COMPOSTOS

• Berílio e Seus Compostos

• O óxido de Berílio é muito refratário (PF=2670) e é empregado na construção de isolantes elétricos para altas temperaturas.

Page 66: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• Magnésio e Seus Compostos

• O Magnésio é extensivamente usado na fabricação de ligas brilhantes e fortes que são particularmente utilizadas na indústria aeronáutica.

• O Mg é um importante metal estrutural.

• O Mg é usado na fabricação de ligas leves, para aviões, ferramentas e máquinas.

Page 67: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• Magnésio e Seus Compostos

• O Mg é empregado para fins militares (sinalizadores e bombas incendiárias)

• O Mg é utilizado em sínteses industriais de muitos compostos orgânicos.

Page 68: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• Magnésio e Seus Compostos

• O hidróxido de magnésio é um dos componentes dos dentifrícios.

• O sulfato de magnésio (sal de Epson) é um laxante.

Page 69: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• Cálcio e Seus Compostos

• A reatividade do cálcio com o oxigênio e água dificulta muito o uso do metal na forma livre.

• O metal Ca é usado para a obtenção de ligas com o Al, utilizadas na confecção de mancais.

• O Ca é empregado como redutor na obtenção de outros metais como Zr, Cr, Th e U.

Page 70: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• Cálcio e Seus Compostos

• O Ca é usado na indústria do Fe e aço para controlar a quantidade de carbono no ferro fundido e na remoção de P, O e S.

• O calcário é utilizado para a preparação do cal virgem , cimento e giz.

Page 71: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

Estrôncio e Seus Compostos

• Os compostos de estrôncio são utilizados em fogos de artifício e na sinalização das rodovias.

Page 72: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• Bário e Seus Compostos

• O BaSO4 e tão insolúvel que embora o Ba2+ seja tóxico, o BaSO4 pode ser ingerido por via oral. Face ao exposto e considerando que íons

Ba2+ refletem fortemente os raios X o BaSO4 é

usado como contraste em radiografias.

Page 73: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• Bário e Seus Compostos

• As estruturas interiores do corpo podem ser caracterizadas porque o sulfato de bário é opaco aos raios X.

• 0 BaSO4 é utilizado como material de carga na manufatura de tintas e papel.

Page 74: METAIS ALCALINOS TERROSOS - ufjf.br · os metais alcalinos terrosos mostram as mesmas tendÊncias nas propriedades que foram observadas nos metais alcalinos. ... relacionado com os

METAIS ALCALINOS TERROSOS

• Rádio e Seus Compostos

• O Ra é um emissor de partículas alfa.

• O Ra já foi usado no tratamento radioterápico do câncer. Atualmente outras fontes de radiação são utilizadas para esta finalidade.

• Ex: 60Co