PPT - Química Inorgânica - 2 Seminario (2)

ELEMENTOS

ALCALINOS TERROSOS

Izabela Bez Fontana

Karoliny Teixeira

Larissa Z. Felisberto

Vanessa Stanger Zanelatto

INTRODUÇÃO

Os elementos do grupo 2 da tabela periódica são conhecidos como metais

alcalino - terrosos. A palavra terrosos provém de um termo da alquimia que

se referia a qualquer composto de um metal que não era muito solúvel em

água e que era estável a altas temperaturas. Muitas “terras” eram óxidos e

quando se descobriu que os óxidos dos elementos do grupo 2 davam

reações alcalinas, foram chamados de alcalino - terrosos.

ELEMENTOS DA TABELA PERIÓDICA

• Características do Elemento

• Propriedades Físicas e Químicas

• Obtenção do Elemento

• Compostos

• Aplicações

ELEMENTOS ALCALINO - TERROSOS

• Apresenta cor cinza metálica, é duro e não reage com água. É um dos

metais que apresenta maior luminosidade. Possui altas condutividades

térmica e elétrica e não é magnetizável.

• Não é muito comum, em parte porque ele não é muito abundante (2 ppm) e

em parte por causa de sua difícil extração. Pode ser encontrado em cerca

de 32 espécies de minérios, sendo os mais importantes o berilo, o

crisoberilo, a fenacita e as pedras preciosas esmeralda e água marinha.

ELEMENTO BERÍLIO

• Sua rede cristalina é do tipo hexagonal de empacotamento denso.

ELEMENTO BERÍLIO

Massa Atômica = 9,01 u

Número Atômico = 4

Raio Atômico = 1,12 Å

Estado da Matéria = Sólido

Ponto de Fusão = 1280°C

Ponto de Ebulição = 2970°C

Densidade = 1,85 g/cm³

Configuração eletrônica = [He] 2s²

Figura 01 - Berílio

ELEMENTO BERÍLIO

O berílio ocorre naturalmente como mineral semiprecioso berilo,

Be3Al2(SiO3)6, que deu origem ao seu nome. O berilo é a base da pedra

preciosa esmeralda. É obtido por aquecimento do berilo com

hexafluorossilicato de sódio, Na2SiF6, para produzir BeF2, o qual é então

reduzido ao elemento pelo magnésio.

• Be3Al2(SiO3)6(s) + Na2SiF6(s) 3BeF2(l) + Na2Al2Si7O18(s)

• BeF2(l) + Mg(s) Be(s) + MgF2(s)

ELEMENTO BERÍLIO

• Compostos

• O berílio não reage com água.

• O berílio reage com o ar, formando óxido.

Be(s) + ½ O2(g) BeO(s)

• O óxido de berílio reage com água, formando hidróxido.

BeO(s) + H2O(l) Be(OH)2(s)

• O óxido de berílio reage com CO2, formando carbonato.

BeO(s) + CO2(g) BeCO3(s)

• O berílio reage com halogênios, formando haletos.

BeO(s) + C(s) + Cl2(g) BeCl2(s) + CO(g)

ELEMENTO BERÍLIO

• Compostos

• Reage com NaOH, liberando H2 e formando berilatos.

Be(s) + 2NaOH(aq) + 2H2O(l) NaBeO2 · 2H2O(s) + H2(g)

• Reage com nitrogênio atmosférico, formando nitreto. Este reage com água,

formando hidróxido e liberando NH3.

3Be(s) + N2(g) Be3N2(s)

Be3N2(s) + 6H2O(l) 3Be(OH)2(s) + 2 NH3(g)

• O óxido de berílio aquecido com C, forma carbeto.

2BeO(s) + 2C(s) Be2C(s) + CO2(g)

• Reage com ácidos (exceto com HNO3), liberando hidrogênio.

Be(s) + 2HCl(aq) BeCl2(aq) + H2(g)

ELEMENTO BERÍLIO

• Aplicações

• O berílio é raro, caro e tóxico, por isso ele e seus compostos apresentam

uso limitado.

• Em liga com cobre, é usado na fabricação de molas de grande resistência,

como os geofones para o estudo dos terremotos artificiais, produtos de

informática.

• Por ser muito leve é excelente para a construção de mísseis, aeronaves e

outros objetos espaciais, como também instrumentos de precisão.

• Também é utilizado na fabricação de reatores nucleares pela propriedade

que seu núcleo tem de não absorver nêutrons e porque o metal tem um alto

ponto de fusão.

ELEMENTO MAGNÉSIO

• O magnésio é o sexto elemento mais abundante da crosta terrestre (27640

ppm). É um metal luminoso branco-prateado, pouco dúctil e relativamente

duro. É um bom condutor de eletricidade.

• É encontrado em vários minérios, sendo os mais importantes a dolomita, a

magnesita, a olivina, o amianto, a esteatita e carnalita. Grandes

quantidades de magnésio são encontradas na água do mar. Ocorre

também, na clorofila das plantas.

ELEMENTO MAGNÉSIO

• Seu sólido se cristaliza sob a forma hexagonal de empacotamento denso.

ELEMENTO MAGNÉSIO

Raio Atômico =1,60 Å

Configuração eletrônica = [Ne] 3s²

Figura 02 - Magnésio

ELEMENTO MAGNÉSIO

• Um dos processos industriais para obtenção de magnésio envolve a

desidratação térmica do seu hidróxido, seguida da redução do óxido com

carbono a 2000°C. A mistura gasosa obtida precisa ser resfriada

rapidamente para se obter o metal.

Mg(OH)2(s) MgO(s) + H2O(g)

MgO (s) + C(s) Mg(g) + CO(g)

• O magnésio pode ser produzido por redução a altas temperaturas.

CaCO3 · MgCO3(s) CaO · MgO(s) Mg(s) + Ca2SiO4(s) + Fe(s)calor + Fe/Si

ELEMENTO MAGNÉSIO

• Também pode ser produzido por eletrólise. A eletrólise pode ser efetuada com

MgCl2 fundido ou MgCl2 parcialmente hidratado.

MgCl2(aq) Mg2+(aq) + 2Cl1-(aq)

Mg2+(aq) + 2ē Mg(s)

2Cl1-(aq) Cl2(g) + 2ē

• O MgCl2 é produzido de duas maneiras: extração da água do mar, e extração

da salmoura natural.

Ca(OH)2(s) + MgCl2(aq) Mg(OH)2(s) + CaCl2(aq)

Mg(OH)2(s) + HCl(aq) MgCl2(aq) + 2H2O(l)

Cal hidratada Da água do mar precipita

ELEMENTO MAGNÉSIO

CaCO3 · MgCO3(s) CaO · MgO(s) + 4HCl(aq) CaCl2 · MgCl2(aq) + 2H2(g)

CaCl2 · MgCl2(aq) + CaO · MgO(s) + 2CO2(g) 2MgCl2(aq) + 2CaCO3(s)

precipita

ELEMENTO MAGNÉSIO

• Compostos

• Reage com água quente, formando hidróxido ou óxido.

Mg(s) + 2H2O(l) Mg(OH)2(s) + H2(g)

Mg(s) + H2O(l) MgO(s) + H2(g)

• Reage com ácidos, liberando hidrogênio.

Mg(s) + H2SO4(aq) MgSO4(aq) + H2(g)

• Reage com oxigênio, formando óxido.

2Mg(s) + O2(g) 2MgO(s)

• Forma nitreto a temperatura elevada.

3Mg(s) + N2(g) Mg3N2(s)

ELEMENTO MAGNÉSIO

• Compostos

• Forma fosfeto a temperatura elevada.

3Mg(s) + 2P(g) Mg3P2(s)

• Reage com carbono em altas temperaturas, formando carbeto.

Mg(s) + 2C(s) MgC2(s)

Mg(s) + 3C(s) MgC2(s) + CO(g)

• Reage com halogênios, formando haletos.

Mg(s) + Cl2(g) MgCl2(s)

• O óxido de magnésio reage com CO2, formando carbonato.

MgO(s) + CO2(g) MgCO3(s)

MgCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Mg(HCO3)2(s)

ELEMENTO MAGNÉSIO

• Aplicações

• O magnésio é usado em flash-light, em fotografia; em fogos de artifícios;

junto com o cloreto de potássio, em bombas incendiárias; em soldas; em

metalurgia; em ligas leves com o alumínio, na composição de motores de

automóveis; na agricultura, como fertilizante; e na preparação do cimento

Portland.

• É utilizado como agente redutor na produção de urânio puro e de outros

metais. O magnésio reage a 200°C com álcool metílico, formando metilato

de magnésio.

ELEMENTO CÁLCIO

• O cálcio é o quinto elemento mais abundante na crosta terrestre (46600

ppm). É um elemento fundamental na constituição dos dentes e dos ossos,

no crescimento de corais e esponjas calcarias, de conchas e algas

marinhas.

• Ocorre em grandes quantidades como calcário, gipso, fluorita, apatita,

anidrita, dolomita e fosforita.

• É um metal branco-prateado e brilhante, muito leve e dos mais moles que

existem.

ELEMENTO CÁLCIO

• Sua rede cristalina é do tipo cúbica de face centrada.

ELEMENTO CÁLCIO

Configuração eletrônica = [Ar] 4s²

Figura 03 - Cálcio

ELEMENTO CÁLCIO

• O metal cálcio é obtido por eletrólise do cloreto de cálcio fundido, obtido

como subproduto do processo Solvay ou a partir da reação entre CaCO3 e

CaCO3(s) + 2 HCl(aq) H2CO3(s) + CaCl2(aq)

CaCl2(aq) Ca2+(aq) + 2Cl1-(aq)

Ca2+(aq) + 2ē Ca(s)

2Cl1-(aq) Cl2(g) + 2ē

ELEMENTO CÁLCIO

• Compostos

• Reage com água fria, liberando hidrogênio e formando hidróxido.

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

Ca(s) + 2HNO3(aq) Ca(NO3)2(aq) + H2(g)

• Reage com oxigênio do ar, formando óxido.

2Ca(s) + O2(g) 2CaO(s)

Ca(s) + F2(g) CaF2(s)

• Reage com nitrogênio, formando nitreto.

3Ca(s) + N2(g) Ca3N2(s)

ELEMENTO CÁLCIO

• Compostos

• Reage com hidrogênio, formando hidreto.

Ca(s) + H2(g) CaH2(s)

• Reage com carbono, formando carbeto.

Ca(s) + 2C(s) CaC2(s)

CaO(s) + 3C(s) CaC2(s) + CO(g)

• O hidróxido de cálcio reage com CO2, formando carbonato. Este, com

excesso de CO2, forma bicarbonato.

Ca(OH)2(aq) + CO2(g) CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca(HCO3)2(s)

ELEMENTO CÁLCIO

• Compostos

• O óxido de cálcio é produzido aquecendo-se o CaCO3 em um forno de cal.

CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

• O CaO reage exotermicamente com a água, formando hidróxido.

CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2(aq)

ELEMENTO CÁLCIO

• Aplicações

• O fosfato de cálcio é usado como fertilizante e o sulfeto como depilatório na

preparação de couros e na fabricação de tintas luminosas.

• O óxido de cálcio (cal) é o principal componente das argamassas e

cimentos. Ele também é usado na fabricação do aço e do papel.

• O cálcio é usado como agente redutor de óxidos metálicos, como os de

urânio, de tório, de zircônio, entre outros.

• O cálcio é usado como agente ligante para cobre, chumbo, berílio e

alumínio.

ELEMENTO ESTRÔNCIO

• O estrôncio é muito menos abundante (384 ppm), mas bem conhecido

porque ocorre na forma de minérios concentrados, que permite fácil

extração. É minerado como celestina e estroncianita.

• É um metal prateado quando recentemente cortado, mas imediatamente se

torna amarelo pela formação de uma camada fina de óxido. É mais mole

que o cálcio.

• São conhecidos 16 isótopos do estrôncio, 4 encontrados na natureza e 12

instáveis. Entre os instáveis, o mais importante é Sr90 com meia vida de 29

anos. O Sr90 é um produto das precipitações nucleares e representa um

problema para a saúde.

ELEMENTO ESTRÔNCIO

• Possui retículo cristalino cúbico de face centrada.

ELEMENTO ESTRÔNCIO

Configuração eletrônica = [Kr] 5s²

Figura 04 - Estrôncio

ELEMENTO ESTRÔNCIO

• O metal pode ser extraído por eletrólise do cloreto fundido.

SrCl2(aq) Sr2+(aq) + 2Cl1-(aq)

Sr2+(aq) + 2ē Sr(s)

2Cl1-(aq) Cl2(g) + 2ē

• Pode também ser extraído pela redução do óxido de estrôncio com

alumínio.

3SrO(s) + 2Al(s) 3Sr(s) + Al2O3(s)

ELEMENTO ESTRÔNCIO

• Compostos

Sr(s) + 2H2O(l) Sr(OH)2(aq) + H2(g)

Sr(s) +2HNO3(aq) Sr(NO3)2(aq) + H2(g)

2Sr(s) + O2(g) 2SrO(s)

Sr(s) + Cl2(g) SrCl2(s)

3Sr(s) + N2(g) Sr3N2(s)

ELEMENTO ESTRÔNCIO

• Compostos

Sr(s) + H2(g) SrH2(s)

Sr(s) + 2C(s) SrC2(s)

SrO(s) + 3C(s) SrC2(s) + CO(g)

• O hidróxido de estrôncio reage com CO2, formando carbonato.

Sr(OH)2(aq) + CO2(g) SrCO3(s)

• O SrO reage exotermicamente com a água formando hidróxido.

SrO(s) + H2O(l) Sr(OH)2(aq)

ELEMENTO ESTRÔNCIO

• Aplicações

• O hidróxido de estrôncio é usado para a refinação de açúcar, e o nitrato na

pirotécnica, para a produção de fogos de artifício coloridos de vermelho.

• Os compostos do estrôncio têm pequena aplicação técnica, pois podem ser

substituídos pelos do bário e do cálcio, que são muito mais baratos.

ELEMENTO BÁRIO

• O bário, assim como o estrôncio, é menos abundante (390 ppm), mas bem

conhecido pois ocorre na forma de minérios concentrados, facilitando sua

extração. Ocorre em forma de baritina ou de viterita; conhece-se também o

psilomelano.

• Metal branco-prateado, parecido com o cálcio, porém mais energético em

suas reações. Deve ser guardado em hidrocarbonetos líquidos, livres de

oxigênio, para evitar sua oxidação. Tem mais de 16 isótopos, sendo 7 deles

encontrados na natureza.

ELEMENTO BÁRIO

• Se cristaliza sob a estrutura cúbica de corpo centrado.

ELEMENTO BÁRIO

Configuração eletrônica =[Xe] 6s²

Figura 05 - Bário

ELEMENTO BÁRIO

• O metal pode ser extraído por eletrólise do cloreto fundido.

BaCl2(aq) Ba2+(aq) + 2Cl1-(aq)

Ba2+(aq) + 2ē Sr(s)

2Cl1-(aq) Cl2(g) + 2ē

• Pode também ser extraído pela redução do óxido de estrôncio com

alumínio.

3BaO(s) + 2Al(s) 3Ba(s) + Al2O3(s)

ELEMENTO BÁRIO

• Compostos

Ba(s) + 2H2O(l) Ba(OH)2(aq) + H2(g)

Ba(s) +2HCl(aq) BaCl2(aq) + H2(g)

2Ba(s) + O2(g) 2BaO(s)

• Também forma peróxido, passando ar sobre BaO a 500°C

BaO(s) + ½ O2(g) BaO2(s)

Ba(s) + Cl2(g) BaCl2(s)

ELEMENTO BÁRIO

• Compostos

3Ba(s) + N2(g) Ba3N2(s)

Ba(s) + H2(g) BaH2(s)

Ba(s) + 2C(s) BaC2(s)

BaO(s) + 3C(s) BaC2(s) + CO(g)

• O hidróxido de bário reage com CO2, formando carbonato.

Ba(OH)2(aq) + CO2(g) BaCO3(s)

• O BaO reage exotermicamente com a água formando hidróxido.

BaO(s) + H2O(l) Ba(OH)2(aq)

ELEMENTO BÁRIO

• Aplicações

• As aplicações dos compostos de bário são bastante restritas. O sulfato de

bário, por ser opaco aos raios X, é usado em exames radiológicos do tubo

digestivo e em pigmentos. É usado também como umedecedor, na

perfuração de poços de petróleo e na fabricação da borracha e do papel.

• O carbonato de bário é usado na fabricação do vidro, e também como

veneno de rato. O nitreto e o clorato são usados em fogos de artifícios para

fornecer luz verde. O sulfeto de bário impuro é fluorescente depois de

absorver luz.

• Os sais de bário, geralmente insolúveis, são tóxicos.

ELEMENTO RÁDIO

• O rádio é extremamente raro (1,3 x 10-6 ppm). Foi descoberto em um

minério de urânio, a pechblenda ou uraninita.

• É um metal brilhante e branco, quando recentemente preparado; mas

enegrece se exposto ao ar. Apesar de ser mais pesado que o bário, é mais

volátil e seus sais apresentam luminescência.

• A principal propriedade que o distingue dos demais alcalino - terrosos é a

sua radioatividade, propriedade da qual dependem suas aplicações.

• Apesar de os outros metais radioativos serem considerados metais

pesados, o rádio não é, pois sua densidade é 5 g/cm³.

ELEMENTO RÁDIO

• Seu retículo cristalino é do tipo cúbico de corpo centrado.

ELEMENTO RÁDIO

Massa Atômica = 226 u

Raio Atômico = 220 pm

Configuração eletrônica = [Rn] 7s²

Figura 06 - Rádio

ELEMENTO RÁDIO

• Modernamente, o rádio é extraído de vários minerais como a carnotita, o

vanadato de urânio e de potássio hidratado, além da pechblenda.

• Obtido através do processamento de minério de urânio aproximadamente

0,1g por tonelada de minério.

ELEMENTO RÁRIO

• Compostos

Ra(s) + 2H2O(l) Ra(OH)2(aq) + H2(g)

Ra(s) +2HCl(aq) RaCl2(aq) + H2(g)

2Ra(s) + O2(g) 2RaO(s)

Ra(s) + Cl2(g) RaCl2(s)

3Ra(s) + N2(g) Ra3N2(s)

ELEMENTO RÁDIO

• Aplicações

• O sulfato de rádio é usado no tratamento do câncer graças à sua radiação-

alfa, que é enfeixada sobre o tecido maligno, destruindo-o. No caso de

formações cancerosas muito profundas, deve ser empregada a radiação-

gama do rádio, pois as partículas alfa são absorvidas pelos tecidos que

ficam na superfície.

• Quando ingerido, localiza-se nos ossos e pode ser muito perigoso.

• É usado para fabricar produtos, dentre eles estão o forno microondas, o

DVD, o telefone celular, entre outros. Já foi utilizado tinta luminosa de rádio

em mostradores de relógios de pulso e de parede, mas esse uso foi

descontinuado, sendo substituído por compostos menos perigosos.

CONCLUSÃO

Os elementos alcalinos terrosos são branco prateados, com exceção do berílio

que é cinza metálico, e alguns aspectos das propriedades químicas do berílio

são mais parecidas com as de um metalóide. Os alcalinos terrosos são mais

duros, mais densos e menos reativos que os alcalinos, mas são mais reativos

que muitos dos metais comuns. O ponto de fusão varia dentro do grupo de

modo irregular, devido às diferenças entre as estruturas cristalinas que cada

metal assume.

REFERÊNCIAS

RUSSELL, John Blair. Química geral. 2. ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 2008. v.

ATKINS, P. W.; JONES Loretta. Princípios de química: questionando a vida moderna e

o meio ambiente. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.

SHRIVER E ATKINS. Química Inorgânica. 4. ed. Porto Alegre: Bookman, 2008.

LEE, J. D. Química Inorgânica: não tão concisa. 5.ed. São Paulo: Inglesa, 1999.

http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/magnesio/

http://de.domotica.net/Barrerit

ELEMENTOS

ALCALINO - TERROSOS

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