QUIMICA INORGÂNICA LIPPY - UERJ

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Elementos do grupo 2 (IIA)
Aula 4
 
 Prof. Dr. Lippy Faria Marques
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Elementos do bloco “s” da T.P.M
Metais alcalinos terrosos
 
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Tabela I. Configurações eletrônicas dos metais alcalinos terrosos 
Configuração eletrônica da camada de valência: ns2
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Propriedades Gerais:
 São todos metálicos;
 A sua química é dominada pelo cátion divalente;
 Menos macios do que os metais do grupo 1;
 Menos reativos do que os metais do grupo 1;
 Formam compostos iônicos e incolores;
 São eletropositivos;
 Hidróxidos e óxidos são menos básicos do que os do grupo 1.
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Magnésio metálico
Cloreto de magnésio 
(MgCℓ2)
Carbonato de bário
BaCO3
Exemplos:
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 Apresentam as mesmas propriedades que foram apresentadas para os metais do grupo 1 (IA);
 Assim vamos sempre estar fazendo um estudo comparativo das propriedades físicas e químicas desses elementos com os metais do grupo 1, já estudados.
Exemplo: Como varia a energia de ionização ao longo desse grupo? E como tais energias se comparam aos dos metais do grupo 1?
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 Os raios atômicos e iônicos crescem ao percorrer o grupo, como de costume; aumento do número de camadas eletrônicas;
 Mas tais elementos possuem raio atômico maior ou menor do que os elementos do grupo 1? Qual o motivo? (Aumento do Zef)
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Energias de Ionização
A soma da 1ª + 2ª E.I. é quase cinco vezes maior do que a E.I. para formar um íon M+, a partir dos elementos do grupo 1;
A 3ª E.I. é tão elevada que os cátions M3+ nunca são formados.
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A E.I do Be é muito elevada  caracterizando a formação de compostos covalentes!!!!!
Os compostos formados pelos elementos Mg, Ca, Sr e Ba são predominantemente iônicos.
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 Menor metal alcalino terroso;
 Be metálico é obtido pela eletrólise do
BeCℓ2 fundido; e também pela redução
de BeF2 por Mg;
 O Be possui um coeficiente de absorção muito baixo de raios X, sendo usados para a fabricação de tubos desses raios;
 Metal não tão comum na crosta terrestre (2ppm)
 Metal de difícil extração.
Berílio (Be)
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 O Be ocorre principalmente em dois minérios, Berilo e Fenacita (grupo dos silicatos);
 A esmeralda possui a mesma fórmula mínima do Berilo, com exceção de pequenas quantidades de cromo, responsável pela sua coloração verde.
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 É o único metal do grupo 2
produzido em larga escala;
 É um metal de baixa densidade
(d = 1,74 g/cm3);
 Usado na fabricação de peças de aeronaves;
 Importante na síntese orgânica, como Reagentes de Grignard (RMgBr);
 Obtido por eletrólise do NaCl;
 6° elemento mais abundante da crosta;
 Lâmpadas de flash, fogos de artifício.
Magnésio (Mg)
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Um dos principais minérios de Mg é a dolomita, magnesita e epsomita. Podemos encontrar montanhas inteiras formadas por dolomita: 
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Metal branco prateado
 8º em abundância
 Descoberto por Sir Humphrey Davy em 1807
 Encontrado na silvita KCl e água do mar
 Obtido por eletrólise do KOH
 Usado na forma de sais como fertilizante
 K2SO4 (aditivo do gesso), K2CO3 (vidros e cerâmicas), KNO3 (explosivo), KBr (sedativo), KMnO4 (bactericida).
Cálcio (Ca)
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Metal sólido a temperatura ambiente;
 Metal raro (0,034%) das rochas;
 Descoberto por Humphry Davy em 1790;
 Encontrado em 2 minerais: celestita e estroncianita ;
 É utilizado na fabricação de fogos de artifícios e no refinamento de açúcar;
 Produção de imãs.
Estrôncio (Sr)
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Nitratos, sulfato e carbonatos de estrôncio são utilizados para fornecer a luz vermelha nos fogos de artifício.
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Metal sólido a temperatura ambiente;
 Descoberto por Humphry Davy em 1808;
 Não é encontrado livre na natureza (alta reatividade);
 Facilmente oxidado pelo ar; 
 Metal altamente tóxico;
 Diagnósticos de raios X, pigmento branco em tintas, fogos de artifício, baterias e produção da borracha.
Bário (Ba)
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Alguns sais de bário (sulfatos e carbonatos) são utilizados para originar a luz verde nos fogos de artifício.
Bário metálico
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Vocês já ouviram falar no “caso Celobar®” ??!!
O celobar® é uma formulação (suspensão) a base de sulfato de bário (BaSO4);
Muito utilizada em pacientes que vão ser submetidos a exames radiológicos;
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Caso Celobar® - Maio 2003
 Número de vítimas: 200 pacientes com efeitos adversos e 22 mortes;
 Ocorrência em 6 estados do Brasil;
 Aparecimento dos sintomas: de 10 minutos a até 3 horas após a medicação;
QUAL FOI O FATO CRUCIAL PARA AS VÍTIMAS??
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Caso Celobar® - Maio 2003
 O medicamento deve conter uma elevada pureza de sulfato de bário (BaSO4);
BaSO4 + HCℓ  BaSO4 (insolúvel)
estômago
 A formulação continha cerca de 14% de carbonato de bário (BaCO3);
BaCO3 + 2HCℓ  BaCℓ2 + H2O + CO2
Íons Ba2+ livres: TÓXICO!
CARBONATOS: solúveis em meio ácido (estômago)
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Metal altamente radioativo;
 Emissor alfa, beta e gama;
Sólido a temperatura ambiente;
Encontrado em minerais de urânio;
Já foi muito utilizado na medicina (substituído por outras fontes mais eficientes);
 Tinta luminescente em mostradores de relógios;
 Descoberto por Marie e Pierre Curie em 1898 na pechblenda/uranita.
Rádio (Ra)
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Rádio (Ra)
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Rádio (Ra)
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Rádio (Ra)
Única mulher a conquistar dois prêmios Nobel em duas áreas distintas:
Prêmio Nobel em Física (1903);
Prêmio Nobel em Química (1911);
1867
1934
Maria Skłodowska (Marie Curie)
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Estrutura Eletrônica
 Todos os elementos desse grupo tem 2 elétrons de valência na camada mais externa, elétrons s, logo:
Camada mais externa: 2s2, 3s2, 4s2, 5s2, 6s2, 7s2;
 Elétrons de valência  são dois elétrons para participar das ligações metálicas!
Configurações eletrônicas semelhantes: propriedades químicas semelhantes!
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 Os átomos do grupo 2 são grandes, porém menores do que os correspondentes elementos do grupo 1;
 Analogamente os íons são grandes, porém menores do que os íons do grupo 1, qual o motivo??
“A retirada de 2 elétrons aumenta ainda mais a Z* (Zef)”
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DENSIDADE
 Os elementos do grupo 2 possuem densidades maiores quando comparados aos elementos do grupo 1.
Exemplos: Na metálico : d= 0,97 g.cm-3 
 Mg metálico : d = 1,74 g.cm-3 
 
ELETRONEGATIVIDADE E TIPO DE LIGAÇÃO
 Tais elementos são muito pouco E.N (mas maiores do que os respectivos elementos do grupo1);
 Ao reagir com outros elementos para formarem compostos, existe uma grande diferença de E.N  LIGAÇÃO IÔNICA
r = 1,60 Å
r = 1,86 Å
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Estrutura Cristalina, Dureza e Energia de Coesão
 A temperatura ambiente os metais do grupo 2 assumem diferentes estruturas cristalinas (influência nas T.F e T.E);
Rádio (Ra) 
Cúbico de Corpo Centrado (CCC)
Cálcio (Ca) 
Cúbico de Face Centrada (CFC)
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A magnitude das energias de coesão determina a dureza
A energia de coesão depende de alguns fatores tais como:
 o número de elétrons que podem participar das ligações entre eles;
Na metálico (grupo 1)
Cálcio metálico (grupo 2)
MAIOR DUREZA
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Como há de se esperar eu varie a dureza ao longo do grupo 2?
Pontos de Fusão e Ebulição
Devido as baixas energias de coesão dos elementos do grupo 2, esses possuem baixas temperaturas de fusão e ebulição; Mas suas T.F e T.E são maiores quando comparadas aos elementos do grupo 1!!!
As temperaturas de fusão e ebulição não variam de forma regular (como no grupo 1), pois os metais possuem estruturas cristalinas diferentes !!!!!!
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Hidratação e Mobilidade
 As energias de hidratação dos elementos do grupo 2 são de quatro a cinco vezes maiores do que a dos correspondentes íons do grupo 1. Qual o motivo??
“Menor tamanho e maior carga”
Be2+ + 4H2O  [Be(H2O)4]+ (aq)
áqua-íon ou áqua complexo
 Como varia e energia de hidratação ao longo
do grupo 2?
 
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O Be não reage com água devido ao seu valor de potencial de oxidação: (Be é menos eletropositivo - menos metálico - do que os outros elementos do grupo 2);
 Mg, Ca, Sr e Ba possuem potenciais de oxidação semelhantes aqueles dos correspondentes metais do grupo 1. Reagem facilmente com água fria:
Mg(s) + 2H2O(l)  Mg(OH)2(aq) + H2(g)
Ca(s) + 2H2O(l)  Ca(OH)2(aq) + H2(g)
Sr(s) + 2H2O(l)  Sr(OH)2(aq) + H2(g)
Ba(s) + 2H2O(l)  Ba(OH)2(aq) + H2(g)
OBS: A passivação do metal Mg impede que tal reaja prontamente com a água.
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Todos os elementos desse grupo queimam em atmosfera de O2, produzindo os respectivos óxidos metálicos (MO):
M(s) + 1/2O2(g)  MO(s)
 O metal Be é relativamente inerte, não reagindo em temperaturas menores do que 600°C;
 O magnésio queima ao ar emitindo um forte brilho e liberando grande quantidade de energia:
Mg(s) + ar  MgO(s) + Mg3N2(s)
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Reatividade com ácidos e bases
- Todos os metais do grupo 2 reagem com ácidos liberando H2, embora o berílio reaja lentamente:
Mg(s) + 2HCℓ(aq)  MgCℓ2(aq) + H2(g)
 O Be se torna passivo quando na presença de HNO3 concentrado: HNO3 forte agente oxidante  passivação do metal;
 O Be é anfótero pois também reage com base (formando berilato de sódio), enquanto Mg, Ca, Sr e Ba não reagem com bases:
 Be(s) + 2NaOH(aq) + 2H2O(l)  Na2[Be(OH)4](aq) + H2(g)
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Vocês já ouviram falar em “água dura”??!!
- Água dura contem quantidades apreciáveis de carbonatos, sulfatos ou bicarbonatos de Mg e Ca dissolvidos;
Entopem tubulações
Não provocam espuma
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Íon estearato
Água dura (Ca2+, Mg2+)
Não há formação da espuma!!!!
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Na dureza temporária: Tratamento pelo aquecimento da água.
Na dureza permanente: Colunas de troca iônica.
Coluna de troca iônica: Ca2+ e Mg2+ são substituídos por Na+
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O COMPORTAMENTO ANÔMALO DO BERÍLIO
Ele é extremamente pequeno;
Be possui uma eletronegatividade relativamente elevada (compostos de caráter covalente);
Posição na Tabela Periódica Moderna.
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Justificativas:
1. Ele é extremamente pequeno:
“O Be é pequeno e de elevada carga  polarização de um ânion  formação de compostos covalentes.”
Regra de Fajans: “Cátions pequenos e de elevada carga tendem a polarizar o ânion e formar compostos covalentes.”
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Justificativas:
2. O Be possui uma eletronegatividade relativamente elevada, de forma que ao reagir com outros elementos a diferença de eletronegatividade não será tão grande: compostos de caráter covalente;
Até mesmo nos casos onde há uma maior diferença de eletronegatividade (E.N) os compostos mostram evidências de caráter covalente:
 Fluoreto de berílio (BeF2) (E.N = 2,5)
 Óxido de berílio (BeO2) (E.N = 2,0)
Exemplos:
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Justificativas:
3. Posição na Tabela Periódica Moderna: Tal elemento situa-se no 2º período, logo o seu nível mais externo comporta no máximo 8 elétrons (orbitais disponíveis para ligações químicas: 1 orbital s e 3 orbitais p);
Formam no máximo 4 ligações químicas !
Assim espera-se: Que o berílio forme principalmente compostos covalentes com número de coordenação 4!
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OBSERVAÇÃO: MOLÉCULAS LINEARES DO TIPO BeX2 (hibridação do tipo sp), SÓ EXISTEM NO ESTADO GASOSO!
NO ESTADO SÓLIDO O Be SEMPRE SE ENCONTRA COM UM NÚMERO DE COORDENAÇÃO IGUAL A 4!
JUSTIFIQUE A FORMAÇÃO DA ESPÉCIE [BeF4]2-
QUAL A SUA GEOMETRIA MOLECULAR?
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 As moléculas de BeX2 podem polimerizar-se formando cadeias, contendo átomos de halogênio “em ponte”, como (BeF2)n, (BeCℓ2)n
Cloro em ponte
Cloro em ponte: 1 ligação covalente normal e 1 ligação covalente dativa.
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