Estudo Dos Metais Alcalino-Terrosos (Pronto Para Impressão)
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Estudo D os M etai s Al cal i no- Te Ter r os osos ( Pr Pr onto par a Im pr essão)
Estudo Dos Metais Alcalino-Terrosos MOURA | Publicado em : 01/07/2009 Por: JOHNSON PONTES DE MOURA |
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO SANTO DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE, BIOLÓGICAS E AGRÁRIAS
CARLA CARDOSO RIBEIRO Dayane de Oliveira Souza izelina angélica reis da silva Janaína dos Santos Maciel Layonn família carvalho matheus gomes baião paloma maires hoppe
ESTUDO DOS METAIS ALCALINO-TERROSOS
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metais alcalino-terrosos
Trabalho apresentado à disciplina Química Geral do curso de Farmácia da Universidade Federal do Espírito Santo, como requisito para avaliação. Orientador: Johnson Pontes de Moura Traebalho apresentado à disciplina Farmácia Social do curso de Farmácia da Universidade Federal do Espírito Santo, como requisito para avaliação.
Orientador: Prof. Allan Kardec Tddddabalho apresentado à disciplina Farmácia Social do curso de Farmácia da Universidade Federal do Espírito Santo, como requisito para avaliação.
Orientador: Prof. Allan Kardec
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São Mateus Junho/2009
Sumário
1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS....................................................................... 4
2. OBTENÇÃO DOS ELEMENTOS................................................................. 5 http://www.artigonal.com/print/1006588
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3. PROPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS.................................................... 6
4. PRINCIPAIS REAÇÕES QUÍMICAS............................................................ 10
5. APLICAÇÕES.............................................................................................. 12
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS......................................................................... 14
7. REFERÊNCIAS............................................................................................ 15
1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Os metais alcalinos terrosos pertencem ao grupo 2 da tabela periódica, os elementos que compõe essa serie química são: Berílio(Be), magnésio (Mg), cálcio (Ca), estrôncio (Sr), bário (BA) e radio (Ra). A palavra terrosos provem 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. Quando descobriu que os elementos do grupo 2 davam reações alcalinas, receberam então, o nome de alcalinos- terrosos. Os elementos desse grupo são todos metais típicos, com exceção do berílio. Eles são bons condutores http://www.artigonal.com/print/1006588
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de calor e eletricidade porem, são mais duros, mais densos e se fundem a temperaturas mais altas do que os metais alcalinos. Todos esses elementos apresentam brilho metálico, embora o berílio tenha cor cinza escuro. Os metais alcalinos- terrosos são agentes condutores poderosos, com exceção do berílio e magnésio, eles são agentes redutores tão bons quanto os metais alcalinos. Os potenciais de redução padrão do Ca, Sr e Ba são praticamente os mesmos daqueles correspondentes do grupo1. Os nomes dos metais alcalinos terrosos tem as seguintes origens: berílio provem do mineral berilo, que é um silicato de alumínio e berílio; magnésio da Magnésia uma região da Grécia; cálcio de uma palavra antiga que significava originalmente “produto de corrosão” e depois “cal”; estrôncio da Strontian, uma cidade da Escócia; Bário do Grego que significa pesado; radio da palavra latina que significa “raio”. Esses elementos ocorrem espalhados na crosta terrestre na forma de carbonatos, silicatos, fosfatos e sulfatos. O magnésio e o cálcio são os mais abundantes. 2 OBTENÇÃO DOS ELEMENTOS
Berílio – É encontrado em cerca de 30 tipos de minerais, sendo os principais o berilo (Be3Al2(Si6O18)), bertrandita (Be4Si2O7(OH)2) crisoberilo (BeAl2O4) e fenaquita (Be2SiO4), que são as principais fontes de obtenção do berílio. O tipo mais comum de berilo é a água marinha, encontrada principalmente no Brasil
Magnésio – A extração do magnésio da água do mar responde pela maior parte de sua produção industrial, nesse processo, o magnésio é precipitado como hidróxido – Mg(OH)2 – pela adição de óxido de cálcio (CaO). Em seguida o hidróxido é filtrado e tratado com ácido clorídrico, produzindo o cloreto de magnésio (MgCl2). Este, depois de seco e misturado com outros sais é fundido e submetido a uma redução eletrolítica.
Cálcio – O metal Ca é obtido por eletrólise do Cloreto de cálcio (CaCl2) fundido, obtido ou como subproduto do processo Solvay, ou a partir da reação entre CaCO3 e HCl. As grandes fontes de cálcio são os minerais constituídos por CaCO3.
Bário – É produzido em pequenas quantidades, por eletrólise do cloreto fundido, ou por redução de seu óxido com alumínio.
Estrôncio – O metal pode-se extrair por eletrólise do cloreto fundido misturado com cloreto de potássio: (cátodo) Sr2+ + 2e– → Sr (ânodo) 2 Cl– → Cl2 (gás) + 2e–
Rádio - Obtido através do processamento de minério de urânio aproximadamente 0,2g por tonelada de http://www.artigonal.com/print/1006588
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minério.
3 PROPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS
Berílio - É um metal tão duro que corta o vidro. É um elemento muito tóxico. Em água, os sais de berílio sofrem extensa hidrólise, com a formação de uma série de hidroxo - complexos de estrutura ainda desconhecida. Adicionando uma base a essas soluções, os complexos se rompem e dão origem ao íon berilato – Be(OH)4 2-. Muitos sais de berílio contêm o íon hidratado Be(H2O)42+ em vez de Be2+, sendo o íon hidratado um complexo tetraédrico. A formação de um complexo hidratado aumenta o tamanho efetivo do berílio, distribuindo assim a carga sobre uma área maior. São conhecidos compostos iônicos estáveis como Be(H2O)4SO4, Be(H2O)4(NO3)2 e Be(H2O)4Cl2 Os sais de berílio são ácidos quando dissolvidos em água pura, por causa da hidrólise dos íons hidratados, que originam prótons em solução: H2O + Be(H2O)42+
[Be(H2O)3(OH)]+ + H3O+
Tabela 1: Propriedades Físicas e Químicas do Berílio Massa Atômica 9,01 u Número Atômico 4 Raio Atômico 112 pm Estado da Matéria Sólido Ponto de Fusão 1560K Ponto de Ebulição 2744K Densidade 1,84 g/cm³ Configuração eletrônica [He] 2s²
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Magnésio – Quando exposto ao ar, o magnésio oxida-se facilmente e, em estado finamente dividido, queima no ar com uma chama intensa, rica em raios ultravioleta. O magnésio é um grande agente redutor e reage com vários ácidos, produzindo hidrogênio. Não é atacado por bases e só a quente desloca o hidrogênio da água.
Tabela 2: Propriedades Físicas e Químicas do Magnésio Massa Atômica 24,3 u Número Atômico 12 Raio Atômico 159 pm Estado da Matéria Sólido Ponto de Fusão 923K Ponto de Ebulição 1363K Densidade 1,738 g/cm³ Configuração eletrônica [Ne] 3s²
Cálcio – É o quinto elemento mais abundante na crosta terrestre, ocorrendo por todo o mundo na forma de muitos minerais comuns. Há vastos depósitos sedimentares de CaCO3 formando montanhas inteiras de calcário, mármore e greda, incluindo também os corais. Estes se originam de conchas de animais marinhos. Embora o calcário seja essencialmente branco, em muitos lugares ele apresenta coloração amarela, laranja ou marrom, devido à presença de traços de ferro. Há duas formas cristalinas de CaCO3, a calcita e a aragonita. A calcita é mais comum: apresenta cristais romboédricos incolores. A aragonita é ortorrômbica, geralmente de cor vermelho-castanha ou amarela, o que explica a cor da paisagem da região do Mar Vermelho, das Bahamas e dos rochedos da Flórida. O calcário é importante comercialmente como fonte de cal, CaO. O cálcio também é encontrado na fluorapatita [3(Ca3)PO4)2.CaF2] é industrialmente importante http://www.artigonal.com/print/1006588
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como fonte de fosfato. O gesso CaSO4.2H2O e anidrita CaSO4 são minerais abundantes. Insolúvel em água, o carbonato dissolve-se desde que esta contenha dióxido de carbono. Como na atmosfera existe aproximadamente 0,04% de CO2, praticamente todas as águas superficiais são soluções de gás carbônico. Consequentemente, todas essas águas estão em condições de dissolver o calcário: CaCO3 + CO2 + H2O
Ca2+ + 2 HCO3 –
Tabela 3: Propriedades Físicas e Químicas do Cálcio Massa Atômica 40,07 u Número Atômico 20 Raio Atômico 180 pm Estado da Matéria Sólido Ponto de Fusão 1115K Ponto de Ebulição 1757K Densidade 1,55 g/cm³ Configuração eletrônica [Ar] 4s²
Estrôncio – Muitos de seus compostos assemelham-se aos compostos de bário e alguns distinguem-se pela diferença de solubilidade em água. O estrôncio oxida-se facilmente, queimando no ar com chama vermelha
Tabela 4: Propriedades Físicas e Químicas do Estrôncio http://www.artigonal.com/print/1006588
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Massa Atômica 87,62 u Número Atômico 38 Raio Atômico 219 pm Estado da Matéria Sólido Ponto de Fusão 1050K Ponto de Ebulição 1655K Densidade 2,63 g/cm³ Configuração eletrônica [Kr] 5s²
Bário – No ar, o bário arde com chama verde-esmeralda. Dissolve-se em água, gerando o hidróxido – Ba(OH)2 – de forte ação alcalina. Por aquecimento em corrente de oxigênio, a temperaturas elevadas, o bário forma o peróxido – BaO2
Tabela 5: Propriedades Físicas e Químicas do Bário Massa Atômica 137,3 u Número Atômico 56 Raio Atômico 215 pm Estado da Matéria http://www.artigonal.com/print/1006588
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Sólido Ponto de Fusão 1000K Ponto de Ebulição 2170K Densidade 3,51 g/cm³ Configuração eletrônica [Xe] 6s²
Rádio – É um elemento radiativo, de massa atômica 226. Ao emitir partículas alfa e radiações gama, converte-se em uma substância gasosa, o radônio, de massa atômica 222. o radônio tem uma vida bastante curta (3,85) e, por emissão de partículas alfa, converte-se em rádio-A (de massa 218). Este, por sua vez, dá origem, por sucessivos dacaimentos alfa, beta e gama, a novos elementos radiativos: rádio-B e rádio-C e assim por diante. O último termo dessa série radiativa é o rádio-G, um elemento estável e de propriedades químicas idênticas às do isótopo 207 do chumbo. Assim como todos os metais alcalino-terrosos, seus sais geralmente são pouco solúveis. O cloreto de rádio (RaCl2) é uma exceção. Quando puro apresenta coloração branca brilhante porem se exposto ao ar sua cor escurece.
Tabela 6: Propriedades Físicas e Químicas do Rádio Massa Atômica 226 u Número Atômico 88 Raio Atômico 215 pm Estado da Matéria Sólido Ponto de Fusão 973K Ponto de Ebulição http://www.artigonal.com/print/1006588
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2010K Densidade 5,0 g/cm³ Configuração eletrônica [Rn] 7s²
4 REAÇÕES QUÍMICAS
Os metais alcalino-terrosos quase sempre reagem formando compostos nos quais o metal apresenta o estado de oxidação +2. Embora o berílio mostre uma tendência de formar ligações covalentes, os membros desse grupo dão tipicamente íons 2+, tanto em compostos sólidos como em solução aquosa. É, infelizmente, muito tentador explicar a estabilidade dos íons com essa carga, considerando meramente a configuração s² de sua camada de valência, sem realmente justificar a ausência dos íons 1+ ou 3+ desses elementos. A remoção de um segundo elétron requer cerca do dobro de energia necessária para remover o primeiro. Em condições normais os íons 2+ dos metais alcalino-terrosos são mais estáveis que os correspondentes 1+ por causa das energias de hidratação (para os íons em solução) ou energias reticulares (para os íons do cristal) que são muito altas para os íons 2+. Como o íon 2+ não é somente mais carregado eletricamente, mas também menor, interagirá muito mais fortemente com moléculas de água em solução ou com os anions no cristal do que os correspondentes íons 1+. Isso faz com que o íon 2+ seja mais estável que 1+ e assim íons 1+ geralmente não são observados. Os metais alcalino-terrosos fazem reação branda com a água, mesmo a frio. Com exceção do berílio, os metais alcalino-terrosos reagem com água formando hidrogênio. M(s) + 2H2O
M2+ (aq) + H2 (g) + 2OH- (aq)
A reação com magnésio é muito lenta, devido ao fato que esse elemento forma rapidamente uma camada fina, protetora de MgO, que efetivamente dificulta a reação com muitas substâncias, especialmente à temperatura ambiente.
Todos os metais alcalino-terrosos reagem com oxigênio a pressão ordinárias dando óxidos, MO. Em altas pressões e temperaturas, o bário forma peróxido: Ba(s) + O2(g)
BaO2 (s)
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O peróxido de bário é uma fonte conveniente de peróxido de hidrogênio,que é produzido pela adição de acido: BaO2 (s) +2H+(aq)
Ba2+ (aq) +H2 O2(aq)
Os elementos do grupo 2 reagem com os halogênios formando haletos, MX2, e com o nitrogênio dando nitretos, M3N2. o cálcio, o estrôncio e o bário reagem com o hidrogênio a temperaturas elevadas e formam hidretos iônicos, MH2. Os nitratos dos metais alcalino- terrosos são todos solúveis, mas os sulfatos CaSO4, SrSO4 e BaSO4 não são; a solubilidade decresce percorrendo o grupo de cima para baixo.o sulfato de cálcio se cristaliza como dihidratado, CaSO4 . 2H2O , que ocorre naturalmente como gipsita. Os carbonatos dos metais do grupo 2 são todos insolúveis em água, mas solúveis em ácidos diluídos por causa da formação do íon hidrogenocarbonato (bicarbonato). Para o carbonato de cálcio a reação é:
CaCO3 (s) + H+ (aq)
Ca2+ (aq) + HCO3- (aq)
5 APLICAÇÕES
Berílio – 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 e outros objetos espaciais. Também é utilizado na fabricação de reatores nucleares pela propriedade que seu núcleo tem de não absorver nêutrons. http://www.artigonal.com/print/1006588
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Magnésio – Entre os sais de magnésio, os mais usados são o sulfato, o cloreto e o carbonato. O primeiro, conhecido como sal de Epson, é utilizado na agricultura, como fertilizante. Diferentemente dos outros sulfatos de metais alcalino-terrosos, o MgSO4 dissolve-se facilmente na água. O cloreto de magnésio, misturado com igual quantidade de óxido de magnésio, fornece uma pasta bastante dura, usada na preparação do cimento Portland. Quando as partes misturadas estão na proporção de 5 para 1 (5 MgO / 1 MgCl2) a pasta conduz a um outro tipo de cimento – o chamado cimento Sorel. Os bulbos fotográficos antigos continha magnésio em um ambiente de oxigênio; o magnésio era inflamado eletricamente. Nos tempo remotos da fotografia, a luz complementar era provada “flash e pó”, uma mistura de magnésio em pó com um agente oxidante. Quando ativada, dava um flash brilhante de luz e muita fumaça.
O carbonato de magnésio produz, por calcinação o óxido – MgO – um pó branco de elevado ponto de fusão usado como laxativo e na preparação de revestimentos refratários. Outra classe de compostos importantes de magnésio são as séries organometálicas, de formula geral RMgX, onde R é um grupo alquil ou aril e X é um halogênio. Tais compostos são usados na preparação de siliconas (compostos orgânicos de silício), na obtenção de aldeídos, ácidos carboxílicos e outras substâncias orgânicas.
Cálcio – O fosfato de cálcio é usado como fertilizante e o sulfeto como depilatório na preparação de couros e na fabricação de tintas luminosas. O fluoreto (CaF2) é largamente usado na industria metalúrgica, na preparação de escorias de baixo ponto de fusão. A cal apagada (hidróxido de cálcio) é utilizada na preparação de argamassas em construção civil.
Estrôncio – Alguns sais de estrôncio são usados pelos seus poderes diurético, analgésico e sedativo. Fabricação de cerâmica, pigmentos para pintura, produção de ligas metálicas
Bário – 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. Misturado com o sulfeto de zinco, o sulfeto de bário é usado como pigmento branco. O fluorsilicato de bário (BaSiF6) é usado como inseticida e o titanato de bário é empregado em agulhas fonográficas e condensadores. Todos os sais de bário são tóxicos.
Rádio - Como elemento emissor de partículas alfa, beta e gama, o rádio é usado em medicina, principalmente em oncologia, pela sua ação sobre as células cancerosas.
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6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Esse grupo de elementos tem uma grande importância para a sociedade, por apresentarem características únicas dentre todos os elementos da tabela periódica. Os metais alcalinos terrosos têm um grande utilização industrial para produção de ligas metálicas como cobre - berílio, para a produção de produtos de grande resistência, com mísseis e objetos espaciais. Alguns elementos dessa família são utilizados para a medicina como medicamentos como é o caso do estrôncio, e outros são utilizados para fins de diagnóstico por terem características radioativas por exemplo, o elemento bário. Outros casos são utilizados diversos sais como fertilizantes e outros fins. Assim podemos ver que o grupo AII ou Alcalino - terrosos são amplamente utilizados pelo homem sendo de grande importância para a evolução da tecnologia.
7 REFERÊNCIAS:
ATKINS, P. W.; JONES Loretta. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.
RUSSELL, John Blair. Química geral. 2. ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 2008.
Eco Química. (2008). Química Inorgânica-Grupo IIA: Alcalinos-terrosos . Acesso em 28 de Junho de http://www.artigonal.com/print/1006588
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Estudo Dos Metais Alcalino- Terr osos ( Pronto par a Impressão)
2009, disponível em Eco Química: http://ube164.pop.com.br/repositorio/4488/meusite/inorganica/grupo_2a.htm
Adalberto Felipe da Silva Neves . (14 de Junho de 2009). Acesso em 29 de junho de 2009, disponível
em Tabela Periódica: http://www.tabelaperiodica.hd1.com.br/metaisalcalino-terrosos.htm
Perfil do autor Johnson Pontes de Moura possui graduação em ENGENHARIA QUÍMICA pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (2000) e mestrado em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (2007). , atuando principalmente nos seguintes temas: Modelagem de de transmissão de calor em alimentos submetidos a protótipos de energia alternativa(fogões solares); Estudo comparativo entre as formas de energias convencionais e não convencionais; Secadores solares. Atualmente(2008), doutorando em Engenharia Química pela Universidade Federal de Campina Grande e pós-graduando no Curso de Licenciamento Ambiental on shore(PROMINPPETROBRAS). (Texto informado pelo autor) Impresso de /quimica-artigos/estudo-dos-metais-alcalino-terrosos-1006588.html Voltar ao artigo
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