Relatório de Química Inorgânica

Relatório de Química Inorgânica

1 CAMPUS SALVADOR

RELATÓRIO DE QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL EXPERIMENTO Nº 03 – METAIS ALCALINOS TERROSOS: REATIVIDADE E IDENTIFICAÇÃO.

SALVADOR 2009

2 MOISÉS RODRIGUES LIMA JÚNIOR

RELATÓRIO DE QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL EXPERIMENTO Nº 03 – METAIS ALCALINOS TERROSOS: REATIVIDADE E IDENTIFICAÇÃO.

Relatório apresentado como forma de avaliação parcial da disciplina de Química Inorgânica Experimental, do Curso de Graduação em Engenharia Química, do Instituto Federal da Bahia - IFBA, sob orientação do professor Romenilson Rehem de Souza.

SALVADOR 2009

3 RESUMO

Este relatório tem como objetivo declarar os resultados obtidos no experimento realizado no laboratório do Instituto Federal da Bahia. O experimento baseouse na observação do comportamento dos metais alcalinos terrosos em frente ao ar e água. Além de avaliar a solubilidade na formação de seus sais. Os elementos do Grupo 2 da Tabela Periódica são: berílio (Be), magnésio (Mg), cálcio (Ca), estrôncio (Sr), bário (Ba) e rádio (Ra). Sendo que o rádio apresenta um tempo de meia-vida muito curto.

Palavras-chaves: metais alcalinos terrosos, reatividade e identificação.

4 1 OBJETIVOS

Observar o comportamento dos metais alcalino-terrosos frente ao ar e a água;

Identificar elementos do Grupo 2 através de testes de precipitação;

Avaliar a alteração de solubilidade de diferentes séries de sais dos elementos do Grupo 2.

5 2 INTRODUÇÃO

O Grupo 2 da Tabela Periódica, mais comumente chamado de metais alcalinos terrosos, apresentam as mesmas tendências nas propriedades observadas no Grupo 1. Porém o berílio tem algumas particularidades em relação aos demais elementos do grupo. O berílio apresenta algumas semelhanças com o alumínio, presente no Grupo 13. É importante destacar que os compostos de berílio e bário são muito tóxicos. Os metais alcalinos terrosos também formam uma cadeia de elementos muito reativos, porém, menos reativos que os elementos do Grupo 1. Os elementos do Grupo 2 são, geralmente, divalentes e formam compostos iônicos incolores. Em relação à estrutura eletrônica, os elementos do Grupo 2 possuem dois elétrons no orbital da camada mais externa. Quando ignoramos os níveis internos preenchidos, as suas estruturas eletrônicas podem ser representadas como 2s2, 3s2, 4s2, 5s2, 6s2 e 7s2. Os metais desse grupo não podem ser obtidos facilmente por redução química, porque eles próprios são fortes agentes redutores, além de reagirem com carbono formando carbetos. São fortemente eletropositivos e reagem com água. Assim, soluções aquosas não podem ser usadas no deslocamento dos mesmos por outro metal, ou na obtenção por via eletrolítica. A eletrólise de soluções aquosas pode ser efetuada usando um cátodo de mercúrio, mas a separação do metal da amálgama é difícil. Todos os metais podem ser obtidos por eletrolise através de seus cloretos fundidos (cloreto de sódio é adicionado para baixar o ponto de fusão), embora o estrôncio e o bário tenham a tendência de formar uma suspensão coloidal.

6 3 MATERIAIS E REAGENTES

Fita de magnésio Tubos de ensaio Água destilada (Pissete) Solução alcoólica de fenolftaleína Nitrato de magnésio a 0,1 mol/L Nitrato de cálcio a 0,1 mol/L Nitrato de estrôncio a 0,1 mol/L Nitrato de bário a 0,1 mol/L Sulfato de sódio a 0,5 mol/L Cromato de potássio a 0,5 mol/L Hidróxido de sódio a 0,5 mol/L Etanol Pipetas graduadas Pêra Lixa

7 4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

EXPERIMENTO 1 1.1. Reatividade do magnésio em frente ao ar e a água. Tomou-se um pequeno pedaço (3 cm) de fita de magnésio e observou-se a sua aparência. Em seguida lixaram-se as superfícies da fita de magnésio e a fita foi colocada em um tubo de ensaio contendo água destilada quente, à qual previamente foram adicionadas duas gotas do indicador fenolftaleína. Todas as ocorrências foram notificadas.

EXPERIMENTO 2 2.1. Esse procedimento foi realizado para identificar os cátions dos metais alcalino-terrosos: formação de sais pouco solúveis. Foram separados 12 (doze) tubos de ensaio e em cada três tubos adicionou-se cerca de 1 mL de solução a

0,1 mol/L de cada um dos seguintes sais: Nitrato de magnésio [Mg(NO3)2], Nitrato de cálcio [Ca(NO3)2)], Nitrato de estrôncio [Sr(NO3)2] e Nitrato de bário [Ba(NO3)2]. A cada um dos três tubos contendo os sais foi adicionado 1 mL dos seguintes reagentes: Sulfato de sódio [Na2(SO4)], Cromato de potássio

(K2CrO4) e hidróxido de sódio (NaOH). Todas as observações das reações ocorridas nos tubos de ensaio foram postas numa tabela.

2.2. Por fim, adicionaram-se cinco gotas de etanol a todos os tubos.

8 5 DISCUSSÃO E RESULTADOS

EXPERIMENTO 1 1.1. O magnésio é um grande agente redutor, logo quando exposto ao ar ele se oxida facilmente, formando assim, na sua superfície, o óxido de magnésio (MgO). Ao lixar a fita de magnésio, consequentemente irá aumentar a superfície de contato do metal em frente à água destilada, previamente aquecida. A reação do magnésio com a água destilada ocorrerá de acordo com

a seguinte equação: Mg(s) + 2H2O(l)Mg(OH)2(aq.) + H2(g); nesta reação

observa-se o desprendimento de gás, formação do gás hidrogênio. Como no tubo de ensaio já havia o indicador fenolftaleína, a solução ficou avermelhada devido a formação do hidróxido de magnésio [Mg(OH)2], que é uma substância de caráter básico, ou seja, o seu potencial hidrogeniônico (pH) é superior a 8.

O magnésio também reage com vários ácidos, produzindo hidrogênio; e não é atacado por bases. É possível explicar essa reação também através do seu potencial de redução E0 red = -2,37 V, ou seja, ele tende a oxidar-se

espontaneamente. Observar a semi-reação seguinte: Mg0 + 2H+Mg+2 + H2

EXPERIMENTO 2 2.1. Através dos resultados deste experimento, registraram-se as observações na tabela seguinte: SAIS Sulfato de Sódio Cromato de Potássio Hidróxido de Sódio

Mg(NO3)2 MgSO4 – Solúvel MgCrO4 – Solúvel Mg(OH)2 – Insolúvel Ca(NO3)2 CaSO4 – Solúvel CaCrO4 – Solúvel Ca(OH)2 – Insolúvel Sr(NO3)2 SrSO4 – Insolúvel SrCrO4 – Solúvel Sr(OH)2 – Insolúvel

Ba(NO3)2 BaSO4 – Insolúvel BaCrO4 – Insolúvel Ba(OH)2 – Insolúvel A tabela foi projetada através das seguintes reações:

Mg(NO3)2(s) + Na2(SO4)(aq.)2NaNO3(aq.) + MgSO4(aq.)
Mg(NO3)2(s) + K2CrO4(aq.)2KNO3(aq.) + MgCrO4(aq.)
Ca(NO3)2(s) + Na2(SO4)(aq.)2NaNO3(aq.) + CaSO4(aq.)
Ca(NO3)2(s) + K2CrO4(aq.)2KNO3(aq.) + CaCrO4(aq.)
Ca(NO3)2(s) + NaOH(aq.)NaNO3(aq.) + Ca(OH)2(s)
Sr(NO3)2(s) + Na2(SO4)(aq.)2NaNO3(aq.) + SrSO4(s)
Sr(NO3)2(s) + K2CrO4(aq.)2KNO3(aq.) + SrCrO4(aq.)
Sr(NO3)2(s) + NaOH(aq.)NaNO3(aq.) + Sr(OH)2(s)
Ba(NO3)2(s) + Na2(SO4)(aq.)2NaNO3(aq.) + BaSO4(s)
Ba(NO3)2(s) + K2CrO4(aq.)2KNO3(aq.) + BaCrO4(s)
Ba(NO3)2(s) + NaOH(aq.)NaNO3(aq.) + Ba(OH)2(s)

Observa-se que os sais de bário são insolúveis, e também todos os hidróxidos formados. Teoricamente, os sulfatos de cálcio, estrôncio e bário são insolúveis, e essa característica é vista experimentalmente. No procedimento realizado pela equipe, no laboratório do Instituto Federal da Bahia, não foi possível obter todos os resultados baseados na literatura de J. D. Lee – Química Inorgânica. Isso se deve ao fato de muitas soluções e reagentes utilizadas não estarem com a validade em dia. A solubilidade de composto químico depende da energia reticular do sólido (sal), além da energia de hidratação dos seus íons. Para uma substância ser solúvel, a energia de hidratação deve ser maior que a energia reticular. Qualquer decréscimo na energia reticular favorece um aumento de solubilidade, mas o decréscimo de energia de hidratação favorece uma diminuição de solubilidade. As energias reticulares não podem ser medidas diretamente, mas valores experimentais foram obtidos a partir de dados termodinâmicos e do ciclo de Born-Haber. Mas quando a geometria do cristal é conhecida, é permitido calcular a energia reticular através de uma equação designada como equação de Born-Landé. É importante saber que o retículo se torna mais forte (isto é, a energia reticular torna-se mais negativa) à medida que a distância interiônica diminui.

2.2. Após adicionarem-se as gotas de etanol, observou-se uma mudança na solubilidade de alguns compostos.

SAIS Sulfato de Sódio Cromato de Potássio Hidróxido de Sódio

Mg(NO3)2 MgSO4 – Solúvel MgCrO4 – Solúvel Mg(OH)2 – Insolúvel Ca(NO3)2 CaSO4 – Insolúvel CaCrO4 – Solúvel Ca(OH)2 – Insolúvel Sr(NO3)2 SrSO4 – Insolúvel SrCrO4 – Insolúvel Sr(OH)2 – Insolúvel Ba(NO3)2 BaSO4 – Insolúvel BaCrO4 – Insolúvel Ba(OH)2 – Insolúvel

O etanol tem o grupo (OH), logo tem uma grande afinidade com água, quando falamos em energia de solvatação, a água irá solvatar o etanol, em conseqüência, o sulfato irá precipitar. A mesma coisa acontecerá com o cromato de estrôncio.

origem dos cálculos

QUESTÃO PROBLEMA Hoje é comum ouvir em cálculo renal, pois nas últimas décadas a incidência tem aumentado drasticamente entre as pessoas. A maioria dos cálculos atualmente se forma no trato urinário superior. A urina humana é supersaturada de oxalato de cálcio, ácido úrico e fosfatos. Esses sais permanecem em solução devido ao controle do pH e a secreção de fatores inibidores do crescimento de cristais. Os cálculos que contém cálcio são compostos por oxalato de cálcio, [oxalato + fosfato de cálcio], e mais raramente, fosfato de cálcio apenas. O controle do peso e a correção do metabolismo através de carboidratos são importantes, visto que a obesidade e a resistência à insulina (produzida pelo pâncreas) levam a hipercalciuria (grande concentração de cálcio) e ao risco maior na De acordo com a consulta em tabela de produto de solubilidade, observa-se a grande dificuldade que o íon cálcio tem de ser hidratado, ou seja, torna o composto detentor do cátion (Ca+2) mais insolúvel. Isso se deve ao fato de ter um raio maior em comparação aos íons de magnésio e berílio. Salvador é uma cidade detentora de uma culinária atrativa, ou seja, esses pratos típicos contêm um grande grau de nutrientes e são receitas bastante calóricas. Devido a esse fato, a culinária baiana é composta por alimentos ricos em fosfato de cálcio, e esse são é pouquíssimo solúvel. O pH do organismo humano tem uma função especial no processo de solubilidade desse sal. Sabese que numa dieta deve haver um balanceamento, entretanto as pessoas que ingerem freqüentemente esse tipo de alimentação estará correndo um risco maior no que diz respeito a contrair um cálculo renal.

12 6 CONCLUSÃO

Através desse relatório puderam-se definir alguns aspectos dos metais alcalinos terrosos. Observou-se sua reatividade do magnésio (Mg) em relação ao ar e à água. Com os testes de precipitação identificamos os sais: sulfatos e cromatos. O berílio é um elemento do Grupo que tem características peculiares, devido ao seu tamanho definir as suas características químicas e físicas. Os demais elementos do grupo apresentam características semelhantes, assim como nos metais alcalinos. Concluiu-se também que a relação energia reticular e energia de hidratação definem a solubilidade dos compostos iônicos estudados (sais). Sabe-se que energia de hidratação é aquela necessária para a ionização dos elétrons da camada de valência. A química está presente na vida de todos os seres, mesmo que ignoremos este fato. E foi discutida no relatório a importância de manter uma dieta balanceada, principalmente aos que residem em Salvador. Pois é fato que a culinária baiana contém substâncias, que em excesso, promove a formação de cálculos renais, devido à grande quantidade do sal pouco solúvel, fosfato de cálcio.

13 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

LEE, J.D. Química Inorgânica não tão concisa. 5th Ed., São Paulo: Edgard Blücher Ltda., 1999. p. 163-174.

CÁLCULOS RENAIS. Disponível em <http://w.calculosrenais.com.br/> Acesso em 23 set. 2009.

Comentários