relatorio 6 metais alcalinos terrosos

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Metais alcalinos terrosos
Catiane Ap. A. Gzyk 1613121017, Jessica K. Kalsing 1613121022 
Química Licenciatura e-mail catianefolchini@hotmail.com
Universidade Federal da Fronteira Sul- UFFS 	 Prof. Clovis Piovezan
Química Licenciatura		 Química Inorgânica Experimental
 Palavras Chave: metais, sais, solubilidade.
Relatório Experimental
Introdução
 Os metais alcalinos terrosos são os elementos que compõem a família IIA ou grupo 2 da tabela periódica. Os elementos químicos que compõem a família dos metais alcalinos terrosos são: Berílio, Magnésio, Cálcio, Estrôncio, Bário, Rádio. Todos os elementos são metais brancos prateados, mas em alguns aspectos das propriedades químicas do berílio são mais parecidas com as de um metaloide. Os elementos são mais duros, mais densos e menos reativos do que o grupo um, mas continuam sendo mais reativos do que muitos metais comuns. 
 As energias de ionização dos elementos diminuem descendo se grupo, enquanto os raios aumentam ao descermos no grupo, os elementos tornam se mais reativos e mais eletropositivos, pois tornam se mais reativos e mais eletro positivos, pois tornam se mais fácil de formar íons +2. Uma vez que o potencial padrão se torna mais negativos quando se desce no grupo, os metais se oxidam mais facilmente. Assim enquanto cálcio, estrôncio e bário reagem facilmente com água fria liberando hidrogênio e formando hidróxidos, o magnésio só reage com água quente. 
 O berílio ocorre naturalmente como o mineral semiprecioso berilo, Be3 Al2(SiO3)6, que deu origem ao seu nome. O berílio é obtido por aquecimento do berilo com hexafluorossilicato de sódio, Na2SiF6, para produzir BeF2, o qual é reduzido ao elemento pelo magnésio. O berílio não reage em contato com o ar devido a presença da camada passivante de um filme de oxido inerte em sua superfície, o que torna o berílio muito resistente a corrosão, sendo usado em liga para instrumento de precisão, aeronaves e misseis, sendo usado como um moderador de reações nucleares, pois o núcleo do berílio tem uma alta seção de choque para captura de neutros e o metal tem um alto ponto de fusão. 
 O magnésio é o oitavo elemento mais abundante na crosta terrestre. Ele ocorre na natureza sob a forma de vários minerais tais como a dolomita, CaCO3, MgCO3, e a Magnesita, MgCO3, sendo ainda o terceiro mais abundante na agua do mar, onde ele é obtido comercialmente. O magnésio tem grande importância biológica. Ele não apenas é um dos componentes da clorofila, mas também se apresenta coordenados por muitos outros ligantes biologicamente importantes, incluindo o ATP. Ele é essencial para a saúde humana sendo responsável pela ativação de muitas enzimas. 
 O cálcio é o quinto elemento mais abundante na crosta terrestre e ocorre principalmente como calcário o elemento é o principal componente de biominerais como ossos, conchas e dentes. O cálcio é obtido por eletrolise do cloreto fundido. Os compostos de cálcio são muito mais uteis que o elemento em si. O oxido de cálcio é o principal componente das argamassas e cimentos, também é usado na fabricação do aço e d papel. O fluoreto de cálcio é insolúvel e transparente muna grande faixa de comprimento de onda é usado na fabricação de células e janelas para espectrômetros no infravermelho e ultravioleta.
 O estrôncio é obtido pela eletrólise do SrCl2 fundido o pela redução do SrO com alumínio. É usado em pirotecnia e nos vidros para tubos para televisão coloridos.
 O bário é obtido também por eletrolise do cloreto fundido ou por redução do BaO com alumínio, reage violentamente com água. Os compostos de bário, devido ao grande numero de elétrons desse elemento, são muito eficientes na absorção de raio X: eles usados como contraste de bário para investigar o trato intestinal.
 Todos os isótopos do radio são radioativos. O radio foi descoberto por Pierre e Marie Curie em 1898, após elaborada a extração a partir do minério de urânio pechblenda. A pechblenda é um mineral composto contendo muitos elementos: ele contém aproximadamente 1 g de radio em 10 toneladas de minério, e os Curie levaram três anos para isolar 0,1 g de RaCl2. Logo após sua descoberta o radio foi usado para tratar tumores malignos. 
 Os elementos do grupo dois reagem com o oxigênio para formar óxidos, todos os elementos exceto o berílio. Os óxidos reagem com água para formar hidróxidos básicos. 
Os hidróxidos aumentam consideravelmente sua solubilidade com a dimensão do íon metálico, então o hidróxido mais solúvel é o hidróxido de bário, isto em função da diminuição da energia de rede os óxidos e os hidróxidos dos metais alcalinos terrosos apresentam caráter básico e a basicidade aumenta com o tamanho do íon metálico, isto é , o Mg< Ca < Sr < Ba. Exceto o BeO e o Be(OH)2 , que são anfóteros.
 Todos os elementos do grupo 2 formam compostos simples com hidrogênio, oxigênio e halogênios e também formam vários oxossais. As propriedades dos compostos são predominantemente iônicas, com a exceção dos compostos de berílio, que são covalentes. 
 O teste de chama é baseado no fato de que quando certa quantidade de energia é fornecida ao um determinado elemento químico (energia em forma de calor), alguns elétrons da ultima camada de valência absorvem essa energia passando para um nível de energia mais elevado, produzindo o que chamamos de estado excitado. Quando um desses elétrons excitado retorna ao estado fundamental, ele libera a energia recebida anteriormente em forma de radiação. Cada elemento libera a radiação em um comprimento de onda característico, pois a quantidade de energia necessária para excitar um elétron e única para cada elemento. 
Os sais de cálcio, magnésio, estrôncio e bário voláteis dão à chama luminosa do bico de gás, uma coloração vermelho carmim, alaranjado, vermelho ladrilho e amarelo esverdeado. 
Com objetivos de identificar os hidróxidos de metais alcalinos terrosos, observar a solubilidade dos sais de metais alcalinos terrosos.
Materiais e Método
 Materiais e reagentes: 
	Tubos de ensaios 
	Ca(OH)2 sol sat.
	Vidros de relógios 
	Ba(OH)2 sol sat.
	Pipetas de 5 mL
	Solução de Fenolftaleína 
	Béquer de 50 mL
	MgCl2 – CaCl2 – BaCl2 – SrCl2
	Proveta de 25 mL
	H2SO4 1mol/L
	Funil
	K2CrO4 1 mol/L
	Bastão de vidro
	
	Estantes para tubos de ensaio
	
	Pinça metálica
	
Procedimento:
1)Em dois tubos de ensaio foram adicionados:
Tubo 1: 2 mL da solução de Ca(OH)2 e duas gotas de Fenolftaleína 
Tubo 2: 2 mL da solução de Ba(OH)2 e duas gotas de Fenolftaleína 
Observou-se e anotou-se os resultados.
2) Em um béquer foram adicionados 3 mL da solução de Ca(OH)2 e 12 mL de água destilada e duas gotas de fenolftaleína. Em seguida, acrescentou-se o CO2 com auxilio de uma de um canudo soprando a solução. Observamos, anotamos e equacionamos a reação.
3)Em 4 tubos de ensaio acrescentamos 5mL das soluções diluídas a 5% de MgCl2, CaCl2, BaCl2 e SrCl2. Em seguida adicionamos 2 mL de H2SO4 (1 mol/L) aos tubos de ensaio. Observou-se, anotou-se e equacionou-se as reações.
4) Repetiu-se o item anterior, trocando a adição de H2SO4 por adição de K2CrO4. Analisou-se, anotou-se e equacionou-se as reações.
5) Foi feito o teste de chama para magnésio, cálcio, estrôncio e bário. Com uma pequena bola de algodão e segurou-se com a pinça. Embebeu-se o algodão em etanol e colocou-se em contato com o sal a ser analisado. Levou-se a amostra a chama do bico de Bunsen e anotou-se a cor emitida e ainda foi calculado suas respectivas energias.
Resultados e Discussão
Foram analisadas qual das soluções é mais fortemente básica. 
Tubo 1: O hidróxido de cálcio forma uma solução saturada contém uma maior concentração de íons hidróxidos e a solução é descrita como sendo moderadamente básica.
Tubo 2: O hidróxido de bário é solúvel e sua solução aquosa é descrita como fortemente básica.
 A solubilidade em água dos hidróxidos dos metais alcalinos terrosos aumentado Mg(OH)2 para o Ba(OH)2. O hidróxido de magnésio é pouco solúvel.
O hidróxido de cálcio é uma base pouco solúvel em água, sendo mais solúvel que o magnésio. Pelo fato da maioria dos hidróxidos dos metais alcalinos terrosos serem bases fortes. 
Para os hidróxidos de metais alcalinos terrosos a solubilidade aumenta de acordo com a dimensão do íon, logo o hidróxido mais solúvel é o hidróxido de bário, pois é menor a energia entre os íons.
2) Observou-se que a solução era rosa, e quando adicionado CO2, a solução passou a turva com formação de precipitado de carbonato de cálcio e continuando o borbulhamento do gás carbônico ocorre a dissolução desse precipitado, devido à formação do íon hidrogenocarbonato: o borbulhamento contínuo de gás carbônico somente causará o deslocamento total do equilíbrio químico. Esse processo da adição do CO2 no béquer que continha óxido de cálcio, a solução que era rosa por conta da fenolftaleína indicativo de meio basico continuou com essa coloração durante todo o período em que se assoprava no béquer. 
Como é mostrado na reação abaixo o Ca(OH)2 quando reage com o CO2 forma o carbonato de cálcio, que é insolúvel em água, e por este motivo essa reação se precipita e impede a formação do ácido carbônico, deixando com que a solução continue com o caráter básico.
Ca(OH)2 + CO2(g) → CaCO3 (S) +H2 O( l )
CaCO3( s ) + CO2(g ) + H2 O (l ) → Ca2+ ( aq) + 2HCO3- (aq)
3) A reação entre um cloreto de metais alcalinos terrosos e ácido sulfúrico (H2SO4) forma o ácido clorídrico (HCl) e um sal, este, podendo ser ou não solúvel em agua. Os resultados obtidos na adição de solução de H2SO4 à soluções de cloretos de metais alcalinos terrosos foram os seguintes:
MgCl2 + H2SO4: solução incolor, solúvel. Como o MgSO4 é um sal solúvel não há formação de precipitado, com a seguinte reação química:
MgCl2(aq) + H2SO4(aq) →2HCl(aq) + MgSO4(aq)
SrCl2 + H2SO4: Observou-se a formação de precipitado branco, pois o sal formado, o sulfato de estrôncio (SrSO4) é bastante insolúvel. Pode-se observar através da seguinte equação química.
SrCl2(aq) + H2SO4(aq) → 2HCl(aq) + SrSO4(s)
BaCl2 + H2SO4: Observou-se um precipitado branco com aspecto leitoso, por que se forma o sulfato de bário (BaSO4) um sal insolúvel, com a seguinte reação:
BaCl2(aq) + H2SO4(aq) →2 HCl(aq) + BaSO4(S)
CaCl2 + H2SO4: Não há formação de precipitado, por que o sal formado (CaSO4) é bastante solúvel: 
CaCl2(aq) + H2SO4(aq)→ 2HCl + CaSO4(aq)
 4) Ao reagir um cloreto de metais alcalinos terrosos com cromato de potássio (K2CrO4), obtém-se cloreto de potássio (KCl) e um oxido, este por sua vez poder ser, ou não, solúvel em agua. Os resultados serão apresentados a seguir:
MgCl2+ K2CrO4: Formou se uma solução solúvel de coloração amarela,
MgCl2(aq) + K2CrO4(aq)→MgCrO4(aq) + 2KCl(aq)
SrCl2 + K2CrO4: insolúvel há formação de precipitado, com a seguinte reação:
SrCl2(aq) + K2CrO4(aq)→ SrCrO4(s) +2KCl(aq)
BaCl2+K2CrO4: Insolúvel, formou assim um precipitado de coloração amarelo, com a seguinte reação química:
BaCl2(aq) + K2CrO4(aq) → BaCrO4(s) + 2KCl(aq)
CaCl2+K2CrO4: solúvel, não há formação de precipitado.
CaCl2(aq) +K2CrO4(aq) →CaCrO4(aq) +2KCl(aq)
A solubilidade dos sulfatos em água diminui ao descer pelo grupo dos metais alcalinos terrosos: Be>Mg>Ca>Sr>Ba. Assim, o MgSO4 é solúvel, mas o CaSO4 é pouco solúvel, enquanto que os sulfatos de Ba e Sr são praticamente insolúveis. A solubilidade muito maior do MgSO4 é decorrente das elevadas entalpias de solvatação (hidratação) dos íons Mg2+, bem menores que os demais. A mesma explicação serve para os cromatos. Onde nota-se que as soluções são solúveis não há formação de precipitado, já no caso do SrCl2+K2CrO4 e do BaCl2 +K2CrO4 observa se a formação de precipitado, por que o cromato de metal alcalino terroso formado é insolúvel, como os íons envolvidos são muito grandes, é necessário uma energia de hidratação muito grande para que eles se solubilizem , e a energia de hidratação não supera a ligação entre os íons, como os cátions e os íons são grande ficam estabilizados.
5) Foram observadas as seguintes cores e comparada com a literatura como mostra a tabela:
Tabela1: Resultados da analise da queima de sais.
	 Sal
Analisado 
	Cor da chama
 observada 
	Cor da chama 
 Literatura
	Comprimento da onda (nm)
	Energia 
 (J)
	 Magnésio 
	Laranja
	Amarelo 
	 518
	 5,68.10-19
	 Cálcio 
	Vermelho 
	Vermelho/laranja
	 700
	 2,84.10-19
	 Estrôncio 
	Vermelho 
	Vermelho
	 700
	 2,84.10-19
	 Bário 
	Amarela
	Verde 
	 530
	 3,75.10-19
Para calcular as energias foi usado a seguinte formula E=hc/. Onde E é a energia do fóton, h é a constante de Planck no valor de 6,62607004x10-34, c é a velocidade da luz que é 2,99792458 e ƛ é a letra grega lambida que significa comprimento de onda que é carateristica de cada elemento. 
Exemplo do cálculo do elemento cálcio que possui chama vermelho: 
 E= 6,626x10-34.2,998x108= 19,88x10-26 = 2,84 x 10-19 J.
 7,0 x10-7 7,0 x10-7
Portanto a energia de um fóton de cálcio com chama vermelho possui 2,8.10-28J.
Para os outros sais o cálculo se desenvolveu da mesma forma.
Observa-se pela tabela 1: Resultados da analise da queima de sais, que cada elemento liberou uma coloração diferente durante a prática, isso por que os elétrons de cada elemento liberaram quantidades de energia diferente. Os comprimentos de onda estão em valores aproximados por que nem sempre a chama tem um tom exato de vermelho por exemplo, podem ser um tom de vermelho tijolo, vermelho carmim dependendo de cada elemento. 
Quando colocamos determinado sal no fogo, estamos fornecendo energia para os seus elétrons, porem esse estagio de excitação é instável, ou seja, esses elétrons que saltaram tendem a voltar ao seu estado estacionário (normal). Nesse momento o elétron perde na forma de onda eletromagnética, em forma de luz uma quantidade de energia que corresponde á diferença de energia existente entre orbitas envolvidas no momento do elétron. A luz emitida por cada um dos sais será em um comprimento de onda característico de cada um.
Para magnésio e bário as cores observadas não estão de acordo com a literatura, pois as cores nem sempre são vista a olho humano, poderia ter sido a cor da chama do algodão queimando. Porem a quantidade de elementos detectáveis é pequena e existe uma dificuldade em detectar concentrações baixas de alguns elementos, enquanto que outros produzem cores muito fortes que tendem a mascarar sinais mais fracos.
Conclusões
Observa-se que os metais alcalinos terrosos são bastantes reativos, e a solubilidade de seus compostos diminui conforme aumenta o raio atômico, com exceção dos hidróxidos que reagem com água formando bases e com oxigênio formando óxidos.
Com a realização do teste de chama é possível observar a cor emitida por cada sal analisado, é possível identificar o elemento presente em cada composto e que a frequência e o comprimento da radiação eletromagnética está diretamente ligado a energia absorvida pelo átomo durante o aquecimento.
Referências Bibliográficas
ATKINS, P.; JONES, L: Princípios de Química: Questionando a vida moderna e o meio ambiente: Bookman, Porto Alegre, 2001. 
http://www.infoescola.com/quimica/teste-da-chama/ acessado em setembro de 2016.
http://www.infoescola.com/quimica/metais-alcalino-terrosos/ acessado em setembro de 2016.
http://www.tabelaperiodicacompleta.com/metais-alcalino-terrosos/acessado em setembro de 2016.
ATKINS, P.; SHRIVER, D: Química inorgânica.4 ed., Bookman, Porto Alegre, 2008, p 296-299.