RT04. METAIS ALCALINOS TERROSOS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS/ DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
ANTONY DO CARMO CAMPANHOLE
KAROLINE PEREIRA MIOSSI
RELATÓRIO 04
REAÇÕES DE ALGUNS COMPOSTOS DOS METAIS ALCALINOS TERROSOS
ORIENTADOR: MARCOS BENEDITO JOSÉ GERALDO DE FREITAS
Vitória, Espírito Santo
02 de Outubro de 2017
SUMÁRIO
1_OBJETIVO......................................................................................................3
2_INTRODUÇÃO TEÓRICA...............................................................................4 
3_MATERIAIS E REAGENTE UTILIZADOS......................................................6
 3.1_MATERIAIS UTILIZADOS......................................................................6
 3.2_REAGENTES UTILIZADOS....................................................................6
4_PROCEDIMENTOS.........................................................................................7 
5_RESULTADOS E DISCUSSÕES....................................................................9 
6_CONCLUSÃO................................................................................................17 
7_BIBLIOGRAFIA.............................................................................................18 
OBJETIVO
Este relatório abordará reações de alguns compostos de metais alcalinos terrosos. Tem como objetivo a seleção do ânion apropriado para realizar a separação dos cátions pela solubilidade do composto formado. Usaremos o teste da chama para identificação dos cátions com auxílio de tabelas. 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
Dmitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907) um químico russo, que preparava um livro texto para seus alunos na Universidade de São Petersburgo, quando percebeu ao organizar os elementos em ordem crescente de massa atômica apareciam semelhantes propriedades químicas após intervalos regulares.
Os elementos lítio (Li), sódio (Na), potássio (K), rubídio (Rb) e césio (Cs) apresentamão propriedades químicas semelhantes. Os cinco elementos formam um composto com o cloro(Cl), solúvel em água e tem a fórmula geral de MCl (LiCl, NaCl, KCl, RbCl e CsCl). Além disso, cada elemento seguinte apresentamão uma similaridade em suas propriedades químicas. O elemento seguinte do lítio é o berilo (Be), do sódio é o magnésio (Mg), potássio é o cálcio (Ca), rubídio é o estrôncio (Sr) e o césio é o bário (Ba). Todos são solúveis em água em formação com o cloro, os quais tem a fórmula geral de MCl 2(BeCl 2, MgCl 2, CaCl 2, SrCl 2 e BaCl 2).
Mendeleev, baseando-se em vários semelhanças como os exemplos mencionados anteriormente, formulou a Lei Periódica: as propriedades químicas e físicas dos elementos variam com suas massas atômicas de um modo periódico. A tabela foi organizada em linhas, chamadas de períodos, em ordem crescente de massa atômica e colunas, chamadas de grupos, as quais os elementos tem propriedades químicas semelhantes.
Com descoberta de alguns elementos começaram a parecer algumas lacunas. Estas só foram preenchidas com a descoberta do número atômico, o que permitiu a reorganização da tabela de Mendeleev na Tabela Periódica Moderna. A União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC, Internacional Union of Pure and Applied Chemistry), um organismo Internacional responsável em estabelecer padrões na Química, formada por cientistas, adotou como oficial a numeração simples da esquerda para a direita dos grupos(coluna).
Alguns grupos acabaram sendo nomeados de acordo com suas propriedades. O Grupo 2, o qual é base do experimento desenvolvido nesse relatório, tem o nome de Metais Alcalinos Terrosos. Tem todos os elementos como metais, formam compostos com oxigênio solúveis em água originando soluções alcalinas. Entretanto, alguns compostos formados com esses elementos são insolúveis em água. São encontrados​ em depósito natural no solo. Tem como particularidade o fato que todo o Grupo 2 cederem ão dois elétrons em uma reação química e assim formam íons com carga +2.
Os Metais Alcalinos Terrosos, apresentamão características como um brilho característicos dos metais, também, conhecido como brilho metálico. Tem como estado físico o sólido em temperatura ambiente, são bons condutores elétricos, alta condutividade térmica, maleabilidade, ductilidade, são duros.[1]
3. MATERIAIS E REAGENTES UTILIZADOS 
3.1 MATERIAIS ULTILIZADOS
Tubo de ensaio
Béquer
Fio de platina
Pipeta
Chapa aquecedora
Bastão de vidro
Bico de Bunsen
Conta gotas
3.2 REAGENTES
Nitrato de Magnésio - Mg(NO3)2
Nitrato de cálcio - Ca(NO3)2
Nitrato de estrôncio - Sr(NO3)2
Nitrato de bário - Ba(NO3)2
Carbonato de amônio – (NH4)2CO3
Cromato de potássio – K2CrO4
Oxalato de amônio - (NH4)2C2O4
Sulfato de amônio - (NH4)2SO4
Amônia - NH3
Ácido clorídrico – HCl
4. PROCEDIMENTOS
Esse procedimento foi dividido em duas etapas:
Etapa 01 (Preparo das soluções): Foram colocados 20 gotas de cada nitrato (tabela 01) em tubos de ensaios separados. Logo em seguida, foram adicionadas, em cada vidraria, 20 gotas do primeiro reagente (tabela 01). Esse procedimento foi feito para cada reagente presente na tabela 01.
Tabela 1. Soluções dos Nitratos e reagentes
	SOLUÇÕES
	REAGENTES
	Mg(NO3)2
	(NH4)2CO3
	Ca(NO3)2
	K2CrO4
	Sr(NO3)2
	(NH4)2C2O4
	Ba(NO3)2
	(NH4)2SO4
	--
	NH3
Nos casos em que houve a formação de precipitados de carbonatos, o tubo de ensaio contendo a solução foi colocado em ‘banho maria’ fervente para ajudar na precipitação. Tendo precipitado, foram retirados do ‘banho maria’ e colocados para resfriar até que atingissem a temperatura ambiente. O líquido sobrenadante foi retirado e descartado. Foi acrescentado aos precipitados gotas de HCl 6M suficientes para dissolvê-los por completo. Essas amostras foram utilizadas para o teste de chama.
Para esse teste, foi preciso limpar o fio de platina mergulhando-o em uma solução concentrada de HCl e, em seguida, esquentando-o ao rubro no bico de Bunsen. O procedimento foi repetido até que não se observou alterações na coloração da chama. Feito isso, o fio foi mergulhado, separadamente, em cada solução preparada, a partir do carbonato e do ácido clorídrico, e postas na chama do bico de Bunsen,. As cores produzidas, para cada solução, foram anotadas e comparadas com a tabela fornecida no roteiro do experimento.
Etapa 02 (Identificação do cátion): Foi dado pelo professor uma solução desconhecida, que continha um dos cátions utilizados na etapa 01. O cátion contido na solução foi analisado e identificado através do teste de chama.
5. RESULTADO E DISCUSSÃO
As reações das soluções com cada reagente presentes na tabela 01, são:
REAÇÃO ENTRE CADA SOLUÇÃO E O (NH4)2CO3:
 Mg(NO3)2 (aq) + (NH4)2CO3(aq) → 2NH4 NO3(aq) + MgCO3(s)
Essa solução ficou totalmente incolor, mas com o tempo houve a formação de precipitado. (Figura 01)
Ca(NO3)2(aq) + (NH4)2CO3(aq) → CaCO3(s) + 2NH4 NO3
Essa reação formou um líquido branco que depois de um tempo em repouso se precipitou.(Figura 02)
(NH4)2CO3(aq) + Sr(NO3)2(aq) → 2 NH4NO3(aq) + SrCO3(s)
Essa reação formou uma solução branca e densa que depois de um tempo em repouso precipitou. (Não foi capturada imagens dessa reação)
(NH4)2CO3(aq) + Ba(NO3)2(aq) → 2NH4NO3 + BaCO3(s)
Essa reação ficou branca e houve precipitação imediata. (Figura 03)
(As imagens a seguirforam capturadas pelos integrantes do próprio grupo)
 Figura 1: Reação 01 Figura 2: Reação 02 Figura 3: Reação 04
 
 
REAÇÕES DE CADA SOLUÇÃO COM O K2CrO4:
Mg(NO3)2 (aq) + K2CrO4(aq) → 2KNO3(aq) + MgCrO4(aq)
Essa solução tornou-se amarelada e sem transformações ao longo do tempo.(Figura 04)
Ca(NO3)2(aq) + K2CrO4(aq) → CaCrO4(aq) + KNO3
Essa solução também ficou amarelada, um pouco turva mas não ocorreu nenhuma transformação. (Figura 05)
K2CrO4(aq) + Sr(NO3)2(aq) → 2KNO3(aq) + SrCrO4(aq)
Essa solução adquiriu uma coloração amarelo florescente e depois de um tempo formou um precipitado. (Não foi capturada imagens dessa reação)
K2CrO4(aq) + Ba(NO3)2(aq) → 2KNO3(aq) + Ba(CrO4)2(aq)
Essa reação também adquiriu uma coloração amarelo florescente e adquiriu precipitado.(Figura 06)
Figura 04- Reação 05 Figura 05- Reação 07 Figura 06- Reação 08
 
Reação de cada solução com o (NH4)2C2O4:
Mg(NO3)2 (aq) + (NH4)2C2O4(aq) → 2NH4NO3(aq) + MgC2O4(aq)
Essa reação ficou incolor mas com o passar do tempo formou um precipitado. (Figura 07) 
 Ca(NO3)2(aq) + (NH4)2C2O4(aq) → CaC2O4(aq) + 2NH4NO3(aq)
Essa reação ficou branca e com um aspecto leitoso. (Figura 08)
 (NH4)2C2O4(aq) + Sr(NO3)2(aq) → 2NH4NO3(aq) + SrC2O4(aq)
(Não houve captura de imagens para essa reação)
 (NH4)2C2O4(aq) + Ba(NO3)2(aq) → 2NH4NO3(aq) + BaC2O4(aq)
Essa reação ficou incolor e depois formou orecipitado. (Figura 09)
Figura 07- Reação 09 Figura 08- Reação 10 Figura 09- Reação 12 
 REAÇÃO DE CADA SOLUÇÃO COM O (NH4)2SO4:
 Mg(NO3)2 (aq) + (NH4)2SO4 (aq) → 2NH4NO3(aq) + MgSO4(aq)
Solução ficou branca e com aspecto leitoso. (Figura 10)
 Ca(NO3)2(aq) + (NH4)2SO4 (aq) → CaSO4(aq) + 2NH4NO3(aq)
A solução ficou branca e houve a formação de precipitado após um tempo. (Figura 11)
 (NH4)2SO4 (aq) + Sr(NO3)2(aq) → 2NH4NO3(aq) + SrSO4(aq)
Não houve alterações na coloração. (Não houve captura de imagens dessa reação).
 (NH4)2SO4 (aq) + Ba(NO3)2(aq) → 2NH4NO3(aq) + BaSO4(aq)
Essa solução também ficou branca e houve a formação de precipitado. (Figura12)
Figura 10- Reação 13 Figura 11- Reação 14 Figura 12- Reação 16
 
REAÇÃO DE CADA SOLUÇÃO COM O NH3: 
 Mg(NO3)2 (aq) + 2NH3(aq) + 2H2O(l) → 2NH4NO3(aq) + Mg(OH)2(s)
 Ca(NO3)2(aq) + 2NH3aq) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(aq) + 2NH4NO3(aq)
(Não houve captura de imagens dessa reação)
 2NH3(aq) + Sr(NO3)2(aq) + 2H2O(l) → 2NH4NO3(aq) + Sr(OH)2(aq)
 2NH3(aq) + Ba(NO3)2(aq) + 2H2O(l) → 2NH4NO3(aq) + Ba(OH)2(aq)
(Todas as reações anteriores ficaram com um cheiro muito forte, característico da amônia, e ambas incolores. (Figuras 13, 14 e 15)
Figura 13- Reação 17 Figura 14- Reação 18 Figura 15- Reação 20 
O Cálcio aparentou ter a maior solubilidade dentre os Metais Alcalinos Terrosos na formação de carbonato, devido ao fato de ter tido a menor quantidade de precipitação. Os outros tiveram suas precipitações muito semelhantes entre si e a do Cálcio.
O metal com maior solubilidade no cromado foi o cálcio. Não apresentou nem um precipitado. 
O metal mais solúvel em oxalato foi o magnésio. Apresentou pouco precipitado em relação ao outros.
Cada elemento apresenta uma coloração específica posto no fogo. Tal fato favorece para o Teste de Chama ser considerado um método analítico. Esses métodos auxiliam na identificação de elementos químicos.
Tabela 3. Observações sobre a solubilidade de alguns sais dos metais alcalinos terrosos
	Ânions
	Mg2+
	Ca2+
	Sr2+
	Ba2+
	CO32-
	Solução turva com precipitado branco
	Solução turva com precipitado branco
	Solução turva com precipitado
branco
	Solução transparente com precipitado branco
	CrO42-
	Solução amarelada com precipitado
	Solução amarelada com transparência
	Solução amarelada com precipitado
	Solução amarelada com precipitado
	C2O42-
	Solução turva com precipitado branco
	Solução branca
	Solução turva com precipitado branco
	Solução turva com precipitado branco
	SO42-
	Solução branca e rigida
	Solução turva com precipitado branco
	Solução branca rigida
	Solução turva com precipitado branco
	OH-
	Solução transparente
	Solução transparente
	Transparente com partículas em suspensão
	Solução transparente
Para o preenchimento da tabela 4 utilizou-se o cálculo do produto de solubilidade (Kps) para dada uma reação:
M+(aq) + A-(aq) MA (s)
K os = [M+][A-]/[MA]. ,[MA]=1
Foram usados 0,1 M para os metais. Para o CO32- usou-se 2 M, CrO42- 0,5 M na solução com magnésio e estrôncio e 0,1M para cálcio e bário, C2O42- usou-se 0,2M, SO42- foi 1,0M e para OH- 6M.
Tabela 4. Produto de Solubilidade de alguns sais dos metais alcalinos terrosos	Comment by w7: Kps valor tabelado
	Ânions
	Mg2+
	Ca2+
	Sr2+
	Ba2+
	CO32-
	0,2
	0,2
	0,2
	0,2
	CrO42-
	0,05
	0,01
	0,05
	0,01
	C2O42-
	0,02
	0,02
	0,02
	0,02
	SO42-
	0,1
	0,1
	0,1
	0,1
	OH-
	0,6
	0,6
	0,6
	0,6
Tabela 5. Teste de chama de alguns sais dos metais alcalinos terrosos
	Cátions
	Cor
	Mg2+
	Incolor
	Ca2+
	Vermelho
	Sr2+
	Vermelho tijolo
	Ba2+
	Verde
No teste de chama do cálcio, estrôncio e bário, a cor da chama seguiu a tabela 6abaixo, apenas a do magnésio não correspondeu a tabela.
			Legenda
	Elementos
	Coloração
	Lítio
	Vermelho
	Sódio
	Amarelo
	Magnésio
	Branco brilhante
	Potássio
	Violeta
	Cálcio
	Vermelho-tijolo
	Estrôncio
	Vermelho
	Bário
	Verde pálido
	Cobre(I)
	Azul
	Cobre(II)-ñ haleto
	Verde
	Cobre(II)- haleto
	Verde-azulado
	Chumbo
	Azul-claro
6. CONCLUSÃO
Contudo podemos concluir desse experimento que em geral os metais alcalinos e alcalinos terrosos são os elementos na qual os elétrons exigem menor energia para serem excitados. Elementos da segunda coluna da tabela periódica possuem dois estados comuns de oxidação 0 e +2. E com essa prática podemos dizer que esses elementos são tão semelhantes que se torna difícil sua separação. 
 
Através do experimento realizado, pode-se obter algumas observações, como 
mudança de cor, liberação de energia, liberação de odores, etc.. As observações, anotações e agilidade no processo foram de suma importância para a análise das reações ocorridas. 
 
7. BIBLIOGRAFIA
 [1] Brady J. E.; Russell J. W.; Volume J. Tem.: Química a matéria e suas transformações, 3° edição, volume 1, LTC editora.