Aula 05

4
Grupo 2: METAIS ALCALINOS TERROSOS
2
Elemento
Z
Configuração
Be
Berílio
4
[He] 2s2
Mg
Magnésio
12
[Ne] 3s2
Ca
Cálcio
20
[Ar] 4s2
Sr
Estrôncio
38
[Kr] 5s2
Ba
Bário
56
[Xe] 6s2
Ra
Rádio
88
[Rn] 7s2
Grupo 2: METAIS ALCALINOS TERROSOS
Z=4
Be
Z = 20
Ca
Z = 12
Mg
Z = 56
Z = 38
Sr
Ba
Ocorrência na natureza
As abundâncias são dadas na forma logarítmica (base 10) em
gramas de metal por 1000 Kg de amostra.
Como a escala vertical e logartímica, as diferenças são muito maiores o que
aparentam.
Log Be = 0,30  Be = 100,30  2 g de Be / 1000 Kg
Log Ca = 4,71  Ca= 104,71  51.300 g de Ca / 1000 Kg
Log Na = 4,36  Na= 104,36  23.000 g de Na / 1000 Kg
Crosta
Ocorrência na natureza
Berílio  berilo: 3BeO.Al2O3.6SiO2
Esmeralda: cristal de berilo com íons Cr3+ no
lugar do Al3+, responsáveis pela cor
Fenaquita - Be2SiO4
Bertrandita - Be4Si2O7(OH)2
Ocorrência na natureza
Magnésio: - água do mar
Cálcio: depósitos de CaCO3 (conchas de
exoesqueletos de organismos marinhos antigos)
Giz (mais mole), pedra calcária, mármore
(com impurezas)
Calcário
- dolomita: CaCO3.MgCO3
- magnesita: MgCO3
Gesso
Ocorrência na natureza
Estrôncio e Bário: ocorrem na
forma de minérios como
celestita (SrSO4), estroncianita
(SrCO3) e barita (BaSO4)
Celestita
Barita
Rádio: raro e radioativo. Obtido
por meio do processamento o
Urânio (Marie Curie)
Importância Biológica
John Emsley, Moléculas em exposição
Métodos de Obtenção
Por aquecimento (750oC) do berilo com hexafluorossilicato de sódio
(Na2SiF6) para produzir BeF2 que é reduzido a Be em presença de Mg
Be3 Al 2Si6O18  2 NaOH 
3 BeO  Na2O  Al 2O3  6 SiO2  H2O

berilo
BeO  C  Cl2 
BeCl2  CO

Eletrólise do cloreto de berílio fundido
BeCl2 (l)  Be (l) + Cl2(g)
Eo = -1,85 - 1,36 = - 3,21 V
2 Cl- (aq)  Cl2 (g) + 2 eBe+2 (l) + 2 e-  Be (s)
Métodos de Obtenção
• A partir da dolomita:
MgCO3.CaCO3 (s)  Mg (s)
Elevadas temperaturas
Mg é obtido no estado líquido
e removido por destilação
• Eletrólise do cloreto de magnésio (fundido), que é obtido a partir
da água do mar
Mg2+ (aq) + Ca(OH)2 (aq)  Mg(OH)2 (s) + Ca2+ (aq)
Mg(OH)2 (s) + 2 H3O+ (aq)  Mg2+ (aq) + 4 H2O (l)
MgCl2 (l)  Mg (l) + Cl2(g)
Eo
= -2,37 - 1,36 = - 3,73 V
2 Cl-(aq)  Cl2(g) + 2 eMg2+(l) + 2 e-  Mg(s)
Métodos de Obtenção
CaCO3 (s)  CaO (s) + CO2 (g)
CaO(s) + 2 NH4Cl(s)  CaCl2(s) + 2 NH3(g) + H2O(l)
CaCl2 (l)  Ca (l) + Cl2(g)
Eletrólise ígnea
Eo = -2,87 - 1,36 = - 4,23 V
2 Cl- (aq)  Cl2 (g) + 2 eCa2+ (l) + 2 e-  Ca (s)
Métodos de Obtenção
Eletrólise do cloreto fundido (BaCl2 ou SrCl2)
Redução do óxido com alumínio:
6 SrO(s)
+
2Al(s)
 3Sr(s)
Aluminotermia
+
Sr3Al2O6(s)
Propriedades Atômicas
Propriedades Atômicas
Configuração Eletrônica
 2 elétrons no orbital mais externo s
 sem
considerar
a
configuração
interna:
1s2 , 2s2, 3s2, 4s2, 5s2, 6s2, 7s2
 formam íons bivalentes
 elétrons da última camada podem
ser promovidos para orbitais mais
externos pela energia de uma chama.
Sob a Chama
Magnésio
Bário
Estrôncio
Mistura
os átomos dos alcalinos terrosos são menores que os dos alcalinos. Por que?
(lembre-se que seus íons são menos volumosos que os átomos que lhe deram
origem)
os átomos dos alcalinos terrosos são menores que os dos alcalinos. Por que?
(lembre-se que seus íons são menos volumosos que os átomos que lhe deram origem)
são mais densos que os alcalinos
os átomos dos alcalinos terrosos são menores que os dos alcalinos. Por que?
(lembre-se que seus íons são menos volumosos que os átomos que lhe deram origem)
são mais densos que os alcalinos
possuem dois elétrons na camada de valência para participar de ligações
metálicas.
São, portanto, mais duros que os alcalinos. (Entretanto, também são moles em
comparação com demais metais)
os átomos dos alcalinos terrosos são menores que os dos alcalinos. Por que?
(lembre-se que seus íons são menos volumosos que os átomos que lhe deram origem)
são mais densos que os alcalinos
possuem dois elétrons na camada de valência para participar de ligações
metálicas.
 PF e PE maiores que os alcalinos
Possuem energia de ionização maiores que os alcalinos
Energia de ionização
 Apresentam a 2a E. I. superior que a 1a E.I.
 condutores de eletricidade
 altamamente reativos (são menos eletropositivos que os
alcalinos)
 formam compostos iônicos incolores (sem elétrons
desemparelhados: diamagnéticos).
Entalpia de rede, HRo e o ciclo de Born-Haber
É a variação de entalpia molar
padrão que acompanha a
+ ½ Entalpia de dissociação
(H )
formação de íons gasosos a partir
do sólido:
d
MX(s)  M+(g) + X-(g)
Hf = Hs + I + ½ Hd + E + U
Hs, I e Hd são positivas
E e U são geralmente negativas
- Afinidade Eletrônica (E)
+ Entalpia de
sublimação (Hs)
+ Energia de
ionização (I)
- Energia Reticular (U)
Entalpia de
formação (Hf)
Hf < 0
Entalpia de rede: será maior quanto menor forem os íons e com carga
elevada
• as energias reticulares são maiores no grupo 2 do que as do grupo 1
devido ao aumento da carga dos íons
•Pode ser considerada como o calor necessário para vaporizar o sólido.
Quanto maior a entalpia de rede, mais calor é exigido.
Entalpia de Hidratação  “íons gasosos mergulhando em água”,
formando uma solução: Energia é liberada
Entalpia de hidratação NaCl (g) = -444 + (-340)
= - 784 KJ.mol-1
Entalpia de hidratação LiCl (g) = -558 + (-340)
= - 898 KJ.mol-1
Entalpia de hidratação CaCl2 (g) = -1657 + (2 x(-340))
= - 2337 KJ.mol-1
 tanto a energia reticular quanto a
energia de hidratação diminuem com o
aumento do número atômico, sendo
que a de hidratação diminui mais
rapidamente que a reticular.
Para que uma substância se dissolva, a energia
liberada quando os íons se hidratam (energia de
hidratação) deve ser maior que a energia necessária
p/ romper o retículo cristalino (energia reticular - U).
Energia em processos de dissolução: Entalpia de Rede e Entalpia Hidratação
Processo de dissolução exotérmico
Luciana Almeida Silva, Cláudia Rocha Martins e Jailson Bittencourt de Andrade, Quim. Nova, Vol. 27, No. 6, 1016-1020, 2004.
Energia em processos de dissolução: Entalpia de Rede e Entalpia Hidratação
Processo de dissolução endotérmico
Luciana Almeida Silva, Cláudia Rocha Martins e Jailson Bittencourt de Andrade, Quim. Nova, Vol. 27, No. 6, 1016-1020, 2004.
Energia em processos de dissolução: Entalpia de Rede + Entalpia Hidratação
LiCl (s)  Li+ (aq) + Cl- (aq)
861 + (-898) = - 37 KJ.mol-1
exotérmica
NaCl (s)  Na+ (aq) + Cl- (aq)
787 + (-784) = +3 KJ.mol-1
endotérmica
KCl (s)  K+ (aq) + Cl- (aq)
717 + (-701) = +16 KJ.mol-1
endotérmica
CaCl2 (s)  Ca+ (aq) + 2 Cl- (aq) 2260 + (-2337) = -77 KJ.mol-1
exotérmica
MgCl2 (s)  Mg+ (aq) + 2 Cl- (aq)2524 + (-2683) = -159 KJ.mol-1 exotérmica
H < 0
(exotérmico)
G < 0
Favorável
G = H - TS
Favorável
TS > H
Desfavorável
TS < H
Quando H > 0
(endotérmico)
SEMELHANTE DISSOLVE
SEMELHANTE
Apresenta diferenças consideráveis dos demais elementos do grupo:
 é o menos metálico do grupo
 ele é muito pequeno e tem eletronegatividade alta
 seus compostos tem propriedades comumente atribuídas a ligações
covalentes
O acetato de Be consiste de um
átomo central de O rodeado por
um tetraedro de quatro átomos
de Be, os quais por sua vez
estão unidos por íons acetato.
O nível eletrônico mais externo do Berílio comporta no máximo oito elétrons.
Portanto, forma 4 ligações convencionais (maioria dos compostos NC = 4),
com unidades tetraédricas em cloretos, acetatos e hidretos sólidos.
(BeX2 deveriam ser lineares)
Ligação tricentrada com 2 elétrons =
Propriedades Químicas
Reação com H2O  Formam hidróxido liberando H2
O Be não reage com água devido a película de BeO
Mg (s) + 2 H2O (l)  Mg(OH)2 (aq) + H2 (g), a quente
Ca (s) + 2 H2O (l)  Ca(OH)2 (aq) + H2 (g), a frio
Ba (s) + 2 H2O (l)  Ba(OH)2 (aq) + H2 (g), rapidamente
Propriedades Óxidos  Obtidos pela decomposição térmica dos
carbonatos.
MgCO3 (s)  MgO (s) + CO2 (g)
 Resistentes a altas temperaturas.
 Reagem com água para formar os hidróxidos (exceto
BeO – película) BaO - insolúvel
MgO(s) + H2O (l)  Mg(OH)2 (aq)
Propriedades Químicas
Reação com H2O  Formam hidróxido liberando H2
Ba, Sr e Ca possuem potencias
semelhantes aos do Grupo 1:
reagem com água fria
Mg possui potencial intermediário: reage apenas com água quente
Be é muito menos eletropositivo (menos metálico): não reage com
água
Propriedades Químicas
Reação com não metais e com a água
Reação com O2  Formam uma película de óxido que
protege o metal
Be (s) + ½ O2 (g)  BeO (s)
Mg (s) + ½ O2 (g)  MgO (s)
A película formada de BeO resiste a altíssimas temperaturas.
No caso de Ca, Mg e Sr a proteção é parcial.
O Ba não forma a película e pode inflamar em ar úmido.
Propriedades Químicas
Propriedades Químicas
Forte relação diagonal com o
Alumínio:
• Be e Al formam hidretos, haletos e óxidos
covalentes
• Os óxidos de Be e Al são anfóteros
• Na presença de excesso de OH- formam [Be(OH)4]2- e
[Al(OH)4]-; Mg(OH)2 não reage com OH•Be e Al formam carbetos (C-4) e produzem metano por reação
com água; os demais formam C22- e liberam etino por reação
com água
• Be e Al se tornam passivos quando tratados com HNO3
• Potenciais padrão do Be (-1,85 V) se assemelha mais ao do
Al (-1,66 V)
Principais Compostos
- Liga de Be – Cu: O Be é adicionado ao cobre em pequenas
quantidades já que seu pequeno tamanho mantém os átomos de Cu
mais juntos, aumentando a rigidez (em relação ao cobre puro),
mantendo a condutividade.
Restringe utilização
- Os sais solúveis de Berílio são tóxicos
industrial
- O Berílio é anfótero, reage com ácidos e bases
Be (s) + 2 OH- (aq)  [Be(OH)4]-2 (aq) + H2 (g)
Be (s) + 2 HCl (aq)  BeCl2 (aq) + H2 (g)
Demais metais do grupo não são anfóteros
MgO (s) + 2 H2O (l)  Mg(OH)2 (aq)
MgO (s) + 2 HCl (aq)  MgCl2 (aq) + H2O (g)
MgO (s) + OH- (aq)  x
Principais Compostos
Responsável pela
ativação de
muitas enzimas
• grande
Essencial para a
importância
saúde humana
biológica
• A densidade do Mg é 2/3 da densidade do Al, porém é mais mole.
Mas suas ligas têm grande resistência, e são aplicadas onde leveza e
dureza são exigidas: aviões!
Liga com Li (14%), Al (1%) e Mg (84%): estrutura de aeornaves
Problemas para seu emprego em larga escala:
- É mais caro que o aço e mais difícil de ser trabalhado.
- Funde a baixa temperatura e pode ser deformado facilmente.
- não pode ser resfriado com água, pois reage com esta.
Reage com N2 (Mg3N2) e com o CO2 (MgO (s) + CO2 (g)  MgCO3 (s))
Principais Compostos
• Mg metálico é utilizado em flash, em velas de aniversário e para
iniciar reação de termita https://www.youtube.com/watch?v=a8XSmSdvEK4
• MgCO3 utilizado por ginastas com agente secante
Principais Compostos
Mg(OH)2: leite de magnésia, empregado como antiácido estomacal
MgO: formado por cátion (Mg2+) e ânion (O2-):
- alta resistência a fusão (2800 oC): uso em tijolos refratários
- bom condutor de calor e pobre condutor elétrico: uso em isolantes
de aquecedores elétricos
MgSO4: sal de Epson, empregado como purgativo
Clorofila: função do Mg2+ é manter o anel rígido,
para aumentar a eficiência na captação do fóton
luz e conversão em energia para a fotossíntese
Principais Compostos
CaCO3: - puros (calcita e aragonita) remanescentes da vida marinha
fossilizada
- impuros (giz e mármore)
HCO3- (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + CO32- (aq)
Os hidrogenocarbonatos são mais solúveis e são
carregados para dentro do solo
mármore
Estalactite
Estalagmite
Problemas Ambientais: chuva ácida
Monumentos são feitos de CaCO3
CaCO3 (s) + 2 H3O+
(aq) 
Ca2+ (aq) + 3 H2O (l) + CO2 (g)
Congonhas - MG
Os Profetas (Aleijadinho) são
feitos em pedra sabão
Também sofrem
c/ efeitos da
chuva ácida
Sistema fechado
O cimento Portland tem como matéria prima o calcário (basicamente de
carbonato de cálcio CaCO3), argila (silicatos complexos contendo
alumínio e ferro como cátions principais), minério de ferro, gesso e
aditivos.
Principais Compostos
CaO: cal viva, porque reage com a água rapidamente e
exotérmicamente (capaz de incendiar madeiras ou papéis úmidos)
CaO (s) + H2O (l)  Ca(OH)2 (aq) Composto pouco solúvel conhecido
por cal extinta
Utilizada na metalurgia, para retirar a impureza SiO2 do mineral
CaO (s) + SiO2 (s)  CaSiO3 (s)
Utilizada para a produção de acetileno, usado em maçaricos
CaO (s) + 3 C (s)  CaC2 (s) + CO (g)
CaC2 (s) + 2 H2O (l)  C2H2 (g) + Ca(OH)2 (aq)
Principais Compostos
Principais Compostos
CaO:
• siderúrgicas: usadas na fabricação de aço nos fornos, regulador de
pH em tratamento de águas;
• celulose e papel: para regenerar a soda caústica e para branquear
as polpas de papel, junto com outros reagentes;
• açúcar: na remoção dos compostos fosfáticos, dos compostos
orgânicos e no clareamento do açúcar;
• tintas: como pigmento e incorporante de tintas à base de cal;
• alumínio: como regeneradora da soda;
• diversas: cerâmica, graxas, tijolos sílica-cal, petróleo, couro,
etanol, metalurgia do cobre, produtos farmacêuticos e
alimentícios e biogás.
Principais Compostos
CaO:
• tratamento de água na correção do pH, na coagulação do alume e
dos sais metálicos, na remoção da sílica;
• estabilização de solos
• obtenção de argamassas de assentamento e revestimento como
plastificante, retentor de água e de incorporação de agregados
• misturas asfálticas como neutralizador de acidez e reforçador de
propriedades físicas (em geral, 1% das misturas);
• usos diversos: precipitação do SOx dos gases resultantes da queima
de combustíveis ricos em enxofre; proteção às árvores; desinfetantes
de fossas; proteção à estábulos e galinheiros.
Principais Compostos
Ca(OH)2: usado para testar a presença de CO2
Ca(OH)2 (aq) + CO2 (g)  CaCO3 (s) + H2O (l)
Ca5(PO4)3OH: hidroxiapatita, esmalte dos dentes. O estrago nos
dentes é causado pelo ataque dos ácidos formados na digestão dos
alimentos por bactérias.
Ca5(PO4)3OH (s) + 4 H3O+ (aq)  5 Ca2+ (aq) + 3HPO42-(aq) + 5 H2O (l)
Tratamento com Flúor forma uma cobertura mais resistente ao ataque:
Ca5(PO4)3OH (s) + F- (aq)  Ca5(PO4)3F (s) + OH-(aq)
CaSO4.2H2O: gesso, usado em construções na argamassa e na decoração
Aplicações Industriais
Compostos Organometálicos
Be e Mg formam número considerável de compostos deste tipo.
Reagente de Grignard (RMgBr), são utilizados na síntese de álcoois,
aldeídos e cetonas, além da sua aplicação em QI para obtenção de
outros compostos organometálicos.
Aplicações Industriais
USA 2004
Aplicações Industriais
Correção do pH do solo
Ca(OH)2 (s) + 2 H3O+
(aq) 
Ca2+ (aq) + 4 H2O (l)
Aplicações Industriais
Celobar
O medicamento, utilizado para destacar órgãos em
exames radiológicos, pode ter causado a morte de pelo
menos 21 pessoas no país.
Sua matéria-prima é o sulfato de bário.
No entanto, análise preliminar da Fiocruz (Fundação Oswaldo Cruz) aponta a
presença de carbonato de bário, distribuído em diversos Estados pelo
laboratório Enila, do Rio de Janeiro. O carbonato de bário é utilizado em
venenos para rato.
O Enila informa a ANVISA que os 600 kg de carbonato de bário foram usados
para sintetizar 595 kg de sulfato de bário, matéria-prima do Celobar.
BaCO3 (s) + H2SO4 (aq)  BaSO4 (s) + H2O (l) + CO2 (g)
Aplicações Industriais
Sr(NO3)2: utilizado em pirotecnia ou como sinalizadores
Vermelho
SrCl2.6H2O: adicionados a cremes dentais para
reduzir a sensibilidade dos dentes ao quente e frio
Aplicações Industriais
RaBr2 foi utilizado junto com ZnS em relógios
Bibliografia
•
Atkins, P., Jones, L., Princípios de Química - Questionando a Vida Moderna e o Meio
Ambiente, 3 ed., Porto Alegre: Bookman, 2006.
•
Shriver, D. F., Atkins, P., Química Inorgânica, Ed Artmed, 2003 .
•
Lee, J. D., Química Inorgânica Não Tão Concisa. Edgard Blucher Ltda, 3a ed., São
Paulo, 1980
•
Brent, R., The Golden book of Chemistry Experiments, Golden Press, New
York,1960