PRÁTICA 2: ESTUDO DE ALGUMAS PROPRIEDADES DOS METAIS ALCALINO-TERROSO

Prévia do material em texto

5 
 
Prática 2 – Estudo de algumas propriedades dos metais alcalino-terrosos 
 
Introdução 
 
O grupo 2 da tabela periódica é constituído por 6 elementos (veja a tabela 2.1). 
 
Tabela 2.1 - Grupo 2 da Tabela Periódica 
4* 
 
Be 
 
9,012* 
 
Berílio.a 
O berílio foi descoberto por N. L. Vanquelin em 1797. 
O metal foi isolado independentemente por F. Wöhler e 
A. B. Bussy em 1828. 
Exemplo de ocorrência natural: Berilo (Al2Be3Si6O18). 
12 
 
Mg 
 
24,305 
Magnésio. 
O magnésio foi isolado por H. Davy em 1808. 
Exemplo de ocorrência natural: Dolomita 
(MgCO3.CaCO3). 
20 
 
Ca 
 
40,078 
Cálcio. 
O cálcio foi isolado por H. Davy em 1808. 
Exemplo de ocorrência natural: Gipsita (CaSO4.2H2O). 
38 
 
Sr 
 
87,62 
Estrôncio.b 
O estrôncio foi isolado por H. Davy em 1808. 
Exemplo de ocorrência natural: Estroncianita (SrCO3). 
56 
 
Ba 
 
137,327 
 
Bário.c 
O bário foi isolado por H. Davy em1808. 
Exemplo de ocorrência natural: Barita (BaSO4). 
88 
 
Ra 
 
226,02 
O cloreto de rádio foi isolado em 1898 por M. Curie e P. 
Curie. O metal foi isolado em 1910 por M. Curie e A. 
Debierne. O rádio é muito radioativo. Ocorre em 
minérios de urânio. 
* Número atômico. ** Massa atômica (u). a Amostra de cloreto de berílio. b Amostra de cloreto de estrôncio. c 
Amostra de cloreto de bário. 
 
As substâncias simples formadas por esses elementos são metais de alta reatividade. 
Contudo, são menos reativos que os metais do grupo 1. Isto ocorre, em grande parte, porque a 
primeira energia de ionização de cada um deles é maior que a do precedente em seu 
respectivo período. Como a segunda energia de ionização dos elementos do grupo 2 é 
 
 
6 
 
suficientemente baixa para ser recuperada com a formação da rede cristalina eles são 
encontrados, em geral, em substâncias compostas sob forma de cátions dipositivos. 
A tabela 2.2 apresenta algumas propriedades dos membros do grupo 2 da Tabela 
Periódica e a tabela 2.3 mostra a importância de alguns compostos envolvendo elementos 
desse grupo. 
 
Tabela 2.2 – Algumas propriedades dos membros do grupo 2 
Elemento 1a. E. I. 
(kJ/mol) 
2a. E. I. 
(kJ/mol) 
Raio iônico (M2+) (pm) 
(hexacoordenado) 
ored
* 
(V) 
Temperatura 
de fusão (oC) 
Be 899,4 1757,1 27** -1,97 1287 
Mg 737,7 1450,7 72 -2,356 649 
Ca 589,8 1145,4 100 -2,84 839 
Sr 549,5 1064,2 118 -2,89 768 
Ba 502,9 965,2 135 -2,92 727 
Ra 509,3 979,0 148 -2,916 700 
* M2+(aq) + e
- → M(s). ** Tetracoordenado. 
 
Tabela 2.3 – Alguns compostos importantes dos elementos do grupo 2 
Compostos Importância 
Clorofila A clorofila é um complexo de magnésio no qual o íon Mg2+ se 
encontra ligado a quatro átomos de nitrogênio de um anel 
porfirínico modificado. A clorofila é fundamental para a vida na 
Terra porque é uma das poucas substâncias naturais capaz de 
participar das etapas iniciais da fotossíntese. 
Mg(OH)2 O hidróxido de magnésio é um anti-ácido muito utilizado. 
Ca5(OH)(PO4)3 A hidroxiapatita é o principal constituinte do esmalte dos dentes 
CaSO4.2H2O O sulfato de cálcio diidratado constitui o gesso. 
SrCO3 O carbonato de estrôncio é utilizado na produção de vidros 
especiais para monitores de computadores. 
BaSO4 O sulfato de bário é utilizado com contraste no estudo radiológico 
do trato digestivo, por ser opaco aos raios-X. 
Ra O rádio ainda é usado em radioterapia mas seu uso tem diminuído 
por causa da utilização de outros elementos radioativos mais 
eficientes 
 
O berílio difere bastante dos demais membros da família porque forma ligações com 
forte caráter covalente. Isto se deve ao grande poder polarizante do íon Be2+. 
Os íons dos elementos deste grupo têm um pequeno raio e uma grande carga, quando 
comparados a íons dos elementos do grupo anterior. Isso faz que haja uma forte interação 
eletrostática entre eles e diversos ânions (especialmente aqueles que também apresentam 
pequeno raio iônico). Assim, em geral, os compostos iônicos de metais alcalino-terrosos são 
menos solúveis que os compostos análogos de metais alcalinos. 
 
 
 
7 
 
Objetivos 
 
 Verificação de algumas propriedades dos metais do grupo 2. Comparação entre as 
reatividades de magnésio e cálcio. Comparação entre as reatividades de metais alcalinos e 
alcalino-terrosos. Comparação entre as solubilidades de alguns compostos dos elementos do 
grupo 2 e de compostos análogos de elementos do grupo 1. 
 
Materiais de uso geral 
 
Placa de Petri, pinça de metal, lixa, fósforos ou isqueiro, tesoura, balança semi-
analítica, espátulas (6), bastões de vidro (6), béqueres de 50 mL (6), frasco lavador, proveta 
de 50 mL e papel toalha. 
 
Materiais por grupo 
 
Béquer de 250 mL, tubo de vidro de 25 x 2 cm, garra, haste universal, vidros de 
relógio (2), bastões de vidro (2), béquer de 50 mL, 8 tubos de ensaio e suporte para tubos de 
ensaio. 
 
Reagentes 
 
 Água destilada, cálcio, fenolftaleína (solução etanólica), magnésio (fita), hidróxido de 
sódio, sulfato de sódio, cloreto de magnésio, cloreto de cálcio, cloreto de estrôncio e cloreto 
de bário. 
 
Procedimento 
 
 Atenção: é imprescindível que todos os experimentos sejam cuidadosamente 
observados e que todas as observações sejam anotadas. 
 
1. Adicione cerca de 150 mL de água ao béquer de 250 mL. 
2. Fixe verticalmente o tubo de vidro com uma garra presa a uma haste universal, de modo 
que ele atinja o fundo do béquer, conforme a figura 2.1. 
 
 
8 
 
 
Figura 2.1 – Montagem para a reação de cálcio com água 
 
3. Ponha um pequeno pedaço de Ca em uma placa de Petri. Com o auxílio de uma pinça e 
uma lixa, retire um pouco da camada que recobre o metal. 
4. Transporte o pedaço de Ca em um vidro de relógio e adicione-o ao béquer através do 
tubo de vidro, utilizando um bastão de vidro. 
5. Aproxime, cuidadosamente, uma chama da parte superior do tubo de vidro durante a 
reação. 
6. Adicione algumas gotas da solução aquosa de fenolftaleína ao béquer após a reação e 
agite a mistura com o bastão de vidro. 
7. Lixe e corte cerca de 0,5 cm de uma fita de Mg e adicione-a ao béquer de 50 mL 
contendo 20 mL de água. Adicione algumas gotas de fenolftaleína, agite o conteúdo do 
béquer com um bastão de vidro deixe em repouso e observe. 
8. Prepare, em seis béqueres de 50 mL, 25 mL das seguintes soluções: NaOH (1 mol L-1), 
Na2SO4 (1 mol L
-1), MgCl2 (1 mol L
-1), CaCl2 (1 mol L
-1), SrCl2 (1 mol L
-1) e BaCl2 (1 
mol L-1). Identifique o conteúdo de cada béquer. 
Obs. Cada grupo deve preparar apenas uma ou duas das soluções mencionadas. 
9. Adicione cerca de 1 mL de solução de MgCl2 a um tubo de ensaio. Faça o mesmo com as 
soluções de CaCl2, SrCl2 e BaCl2, respectivamente, em outros três tubos de ensaio. 
10. Adicione a cada um dos quatro tubos de ensaio mencionados no item anterior cerca de 1 
mL de solução de NaOH. 
11. Lave os tubos de ensaio e repita os procedimentos 9 e 10, substituindo a solução de 
NaOH pela solução de Na2SO4. 
 
 
 
9 
 
Questionário 
 
1. Os resultados dos experimentos dos itens 5 e 6 devem sugerir quais são os produtos da 
reação entre cálcio e água. Explique aqueles resultados e escreva a equação que descreve 
a reação. 
2. Escreva a equação correspondente à reação de magnésio com água. 
3. Qual dos metais alcalino-terrosos estudados é mais reativo? Suas observações estão 
consistentes com os dados mostrados na tabela 2.2? Justifique. 
4. Utilize as tabelas 1.2 e 2.2 para por em ordem crescente os potenciais padrão de redução 
dos metais estudados nas práticas 1 e 2. Essa ordem é consistente com as velocidades de 
reações desses metais com água? Explique. 
5. Existe alguma contradição entre os dados das tabelas 1.2 e 2.2 no que se refere à 
reatividade de metais alcalinos e alcalino-terrosos de um mesmo período frente a água? 
Justifique. 
6. Escreva as equações que descrevem os experimentos dos itens 9 a 11 e complete a tabela 
abaixo, indicandoa presença ou não de precipitado. 
Reagentes NaOH Na2SO4 
MgCl2 
CaCl2 
SrCl2 
BaCl2 
 
7. Qual a sua previsão com relação à solubilidade em água de BeCl2, Be(OH)2, BeSO4, 
RaCl2, Ra(OH)2, e RaSO4? Justifique. 
8. Calcule a solubilidade de Mg(OH)2 em água (g 100mL-1) sabendo que seu Kps é 
8,9 x 10-12. 
9. A solubilidade de LiOH em água é 12,3 g 100 mL-1. Explique a diferença de solubilidade 
entre LiOH e Mg(OH)2.