Metais alcalinos-terrosos

Metais alcalinos-terrosos

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALFENAS – UNIFAL-MG

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS

BACHARELADO EM QUÍMICA

LABORATÓRIO DE QUÍMICA INORGÂNICA I

Professor Dr. Paulo Cesar Mendes Villis

Reatividade dos Metais Alcalinos Terrosos

Polyana Junqueira de Abreu

Vanessa de Moura Moreira

Luana Apª dos Reis Giusto (3º período de Química Lic.)

04 / 2009

Introdução:

Os metais alcalinos-terrosos são os elementos químicos do grupo II (2A) da tabela periódica, formando uma família ou uma série química, apresentam configuração eletrônica terminada em ns2, ou seja, possuem dois elétrons na camada de valência e são os seguintes: berílio (Be), magnésio (Mg), cálcio (Ca), estrôncio (Sr), bário (Ba) e radio (Ra). Este último apresenta um tempo de vida média muito curto

O nome alcalino-terroso provém do nome que recebiam seus óxidos: terras. Possuem propriedades básicas (alcalinas). Apresentam eletronegatividade ≤ 1,3 segundo a escala de Pauling. Este valor tende a crescer no grupo de baixo para cima.

São metais de baixa densidade, coloridos e moles. Reagem com facilidade com halogênios para formar sais iônicos e com a água (ainda que não tão rapidamente como os metais alcalinos) para formar hidróxidos fortemente básicos. São todos sólidos.

Todos apresentam dois elétrons no seu último nível de energia (em subnível s), com tendência a perdê-los transformando-se em íons bipositivos, M2+. Esta tendência em perder elétrons, denominada eletropositividade cresce no grupo de cima para baixo, sendo o menos eletropositivo, o berílio. A reatividade dos metais alcalinos-terrosos tende a crescer no mesmo sentido.

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.

Os metais alcalino-terrosos, quando em estado de vapor, permanecem sob a forma de átomos, e não de moléculas diatômicas, como ocorre nos metais alcalinos. Isso acontece porque os elementos do grupo IIA possuem o último orbital s completo com dois elétrons, o que não permite a formação de uma ligação covalente. As energias de hidratação dos íons do grupo IIA são cerca de quatro vezes maior que as dos íons do grupo IA. Isso se deve ao menor tamanho e à maior carga, e o valor de DHhidr decresce de cima para baixo no grupo, à medida que aumenta o tamanho dos íons. Como são cátions menores e de maior carga, geram um campo elétrico maior, que envolve maior quantidade de moléculas de água.

Objetivo:

Verificação de propriedades dos metais do grupo II da tabela periódica e comparar entre as reatividades dos metais cálcio e magnésio, entre os metais alcalinos terrosos e os alcalinos.

Comparar também a solubilidade de alguns compostos entre elementos do grupo II e compostos análogos envolvendo elementos do grupo I.

Parte experimental:

(

Água destilada

Cálcio metálico

Fenolftaleína (solução etanólica)

Magnésio (fita)

Sulfato de sódio

Cloreto de magnésio

Cloreto de estrôncio

Cloreto de bário

a)
Reagentes e Materiais:

Béquer de 250 mL

Tubo de vidro

Garra

Haste universal

Dois vidros de relógio

Dois bastões de vidro

Béquer de 50 mL

Oito tubos de ensaio

Suporte para tubos de ensaio

(b) Procedimento:

Foi colocado cerca de 150 mL de água no béquer de 250 mL. Fixado verticalmente o tubo de vidro com a garra presa a uma haste universal, de modo a atingir o fundo do béquer.

Foi posto um pequeno pedaço de cálcio, previamente lixado para a retirada de sua passivação, com o auxilio do vidro relógio, no tubo de vidro, utilizando o bastão de vidro. O cálcio reagiu com a água formando hidróxido de cálcio e liberando hidrogênio. Fato confirmado com a aproximação de uma chama a parte superior do tubo de vidro havendo uma pequena explosão de cor laranja amarelada.

Adicionando-se fenolftaleína no béquer após a reação a cor rosa ficou indicada, ou seja, presença de uma base (hidróxido de cálcio).

Depois de lixar e cortar cerca de 0,5 cm de uma fita de magnésio, foi colocada dentro do béquer de 50 mL contendo cerca de 20 mL de água. À temperatura ambiente a reação demora a ocorrer, mas ao adicionar fenolftaleína após um tempo observa-se o aparecimento da cor rosa indicando a presença de uma base (hidróxido de magnésio).

Após o preparo das soluções, foi colocado cerca de 1 mL de solução de MgCl2 em um tubo de ensaio, feito o mesmo com CaCl2, SrCl2 e BaCl2, respectivamente em outros 3 tubos de ensaio.

Adicionando a cada tubo cerca de 1 mL de solução de NaOH. Em 4 novos tubos, feito o mesmo, mas agora adicionando Na2SO4. As observações seguem no quadro:

Reagente

NaOH

Na2SO4

MgCl2(aq)

Pouco solúvel

Não ocorre

CaCl2(aq)

Insolúvel

Pouco solúvel

SrCl2(aq)

Pouco solúvel

Insolúvel

BaCl2(aq)

Solúvel

Insolúvel

Resultados e Discussões

O cálcio tem potencial de redução semelhante aos metais do grupo I e se situa no topo da serie eletroquímica. Reage facilmente com a água a temperatura ambiente, liberando hidrogênio e formando hidróxidos segundo a reação:

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

O magnésio apresenta um valor de E0 intermediário e não reage com água fria, mas é capaz de se decompor rapidamente em água quente. A reação ocorrida foi:

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

No experimento de solubilidade podem-se observar as seguintes reações:

MgCl2(aq) + 2 NaOH(aq) 2 NaCl(aq) + Mg(OH)2(s)

CaCl2(aq) + 2 NaOH(aq) 2 NaCl(aq) + Ca(OH)2(s)

SrCl2(aq) + 2 NaOH(aq) 2 NaCl(aq) + Sr(OH)2(s)

BaCl2(aq) + 2 NaOH(aq) 2 NaCl(aq) + Ba(OH)2(aq)

MgCl2(aq) + Na2SO4 (aq) 2 NaCl(aq) + MgSO4 (aq)

(Essa reação que deveria ocorrer, mas não é isso que aconteceu, pois todos os íons são espectadores)

CaCl2(aq) + Na2SO4 (aq) 2 NaCl(aq) + CaSO4 (aq)

SrCl2(aq) + Na2SO4 (aq) 2 NaCl(aq) + SrSO4 (aq)

BaCl2(aq) + Na2SO4 (aq) 2 NaCl(aq) + BaSO4 (aq)

Reagente

NaOH

Na2SO4

MgCl2(aq)

Precipitado branco gelatinoso

Não ocorre

CaCl2(aq)

Precipitado leitoso

Precipitado

SrCl2(aq)

Precipitado

Precipitado

BaCl2(aq)

Não há Precipitado

Precipitado branco

De acordo com as observações feitas, os pontos de fusão não influenciam nas suas respectivas velocidades nas reações, devido serem muito altos. Sendo assim, também não interferem na reatividade.

Com base na literatura o Mg não reagiria com a água à temperatura ambiente. Aparentemente nada ocorre, mas ao adicionarmos fenolftaleína contatamos a presença de uma base Mg(OH)2.

Conclusão:

Os elementos do grupo IIA são grandes, mas menores que os correspondentes elementos do grupo IA. A solubilidade das bases aumenta com o abaixamento do grupo, devido as suas propriedades básicas aumentar.

Em relação aos sulfatos, se observa uma tendência inversa, diminui ao descer no grupo, decorrentes das baixas entalpias de solvatação dos íons. As energias reticulares são muito maiores que os valores dos correspondentes do grupo IA, por causa do efeito do aumento da carga.

A energia de coesão dos átomos dos metais alcalinos-terrosos é maior que a dos metais do grupo IA, fazendo com que os valores dos pontos de fusão e ebulição sejam maiores do que os destes últimos. O ponto de fusão varia dentro do grupo de modo irregular, devido às diferenças entre as estruturas cristalinas que cada metal assume. Pode-se observar também que há algumas semelhanças entre os grupos 1 e 2.

- alcalinos terrosos em contato com água liberam hidrogênio e formam hidróxidos, assim como os alcalinos. Porem a velocidade é diferente ( o grupo 2 reage mais lentamente que o 1)

- metais alcalinos e alcalinos terrosos são utilizados, frequentemente, nas indústrias por serem redutores fortes.

Bibliografia

1. Lee, J. D. Química Inorgânica: não tão Concisa (Ed. Edgard Blücher Ltda, 5ª. Ed.), 1999.

2. Shriver, D.F. e Atkins, P.W. Inorganic Chemistry (Oxford Univertsity Press, 3a. Ed.),

1999.

3. Atkins, P.; Jones, L. Princípios de Química (Bookman, 3a ed.), 2006.

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