METAIS ALCALINO-TERROSOS

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Universidade Rovuma Extensão de Niassa Nível: 2º Ano 2021 dr. Naite Francisco Vicente 
 
Extensão de Niassa 
Campus Universitário de Nangala, Tel.: 27121520, Fax: 27128928, Caixa Postal n.o4; - 
Lichinga 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS, TECNOLOGIA, ENGENHARIA E MATEMÁTICA 
CURSO DE LICENCIATURA EM ENSINO DE QUÍMICA & BIOLOGIA 
FICHA DE LEITURA - QUÍMICA INORGÂNICA I 
9.0.METAIS ALCALINO-TERROSOS 
“Embora sejam mais duros, densos e menos reactivos em comparação com os metais alcalinos, 
os metais alcalino-terrosos são muito reactivos e apresentam baixa densidade em relação a um 
metal típico”. 
Os seis elementos do grupo IIA da tabela periódica são conhecidos por metais alcalino-terrosos; 
a série é constituída por berílio (Be), magnésio (Mg), cálcio (Ca), estrôncio (Sr), bário (Ba) e 
rádio (Ra). 
 
9.1 Propriedades gerais 
Os seus óxidos são verdadeiras terras alcalinas assim denominadas devido à sua natureza básica. 
Todos os metais alcalino-terrosos reagem com a água e, à excepção do rádio, são importantes 
industrialmente. Formam um grupo bastante homogéneo de elementos de carácter altamente 
metálico com uma gradação regular das propriedades ao longo do grupo. Todos apresentam um 
estado de oxidação +2 nos seus múltiplos compostos. 
Todos os elementos do grupo II A apresentam dois electrões s no orbital mais externo. 
Tipicamente divalentes, constituem uma série gradual de metais muito reactivos, formando 
geralmente compostos iónicos incolores, e menos básicos que os do grupo I A. O berílio mostra 
consideráveis diferenças de comportamento do restante do grupo, e relações diagonais com o 
alumínio no grupo III A. 
Tal como os metais alcalinos, a densidade geralmente aumenta com o aumento do número 
atómico. Os metais alcalino-terrosos apresentam forte ligação metálica em relação aos metais 
alcalinos, característica que é evidente a partir de significativas entalpias de atomização. Embora 
a densidade dos metais mostra uma regularidade ao longo do grupo, o mesmo não se verifica em 
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relação aos seus pontos de fusão e entalpias de atomização. Os raios iónicos aumentam de cima 
para baixo ao longo do grupo e ainda assim menores em relação aos dos metais alcalinos. 
 
Figura 9.1: Comparação dos raios iónicos de Alguns metais alcalinos e alcalino-terrosos 
Estes elementos são quimicamente menos reactivos em relação aos metais alcalinos mas ainda 
assim, mais reactivos em relação à maioria dos outros elementos metálicos. 
 
9.1.1 Hidratação iónica 
Em contraste aos iões grandes, baixa densidade de carga de iões de metais alcalinos, os sais dos 
iões pequenos, de alta densidade de carga dos iões de metais alcalino-terrosos são quase sempre 
hidratados. Por exemplo, o cloreto de cálcio pode ser preparado como hexahidratado, 
tetrahidratado, dihidratado ou monohidratado, em adição à sua forma anidra. A tabela abaixo 
mostra os números de hidratação usuais (número de moléculas de água de cristalização) de 
alguns compostos comuns de metais alcalino-terrosos. 
À medida que a densidade de carga do metal se torna pequena, o número de hidratação também 
diminui. Paradoxalmente, os hidróxidos de Sr e Ba são octahidratado enquanto os de Mg e Ca 
são anidros. 
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Elemento MCl2 M(NO3)2 MSO4 
Mg 6 6 7 
Ca 6 4 2 
Sr 6 4 0 
Ba 2 0 0 
Tabela 9.1: Números de hidratação usuais de sais comuns de metais alcalino-terrosos 
Fonte: Rayner-Canham & Overton, 2006 
 
9.1.2 Diferenças entre o berílio e os demais elementos do grupo 
O berílio mostra um comportamento anômalo em relação às muitas propriedades, apresentando 
relações diagonais com o alumínio: 
 O berílio é bastante pequeno e apresenta elevada densidade de carga; de acordo com as 
regras de Fajans, deveria apresentar forte tendência à covalência. Assim o ponto de fusão 
de seus compostos é mais baixo; 
 Os compostos de berílio são solúveis em solventes orgânicos e sofrem hidrólise em água, 
de modo análogo aos do alumínio; 
 Berílio forma muitos complexos – o que não é típico para o grupo; 
 O berílio, como o alumínio, é inerte frente ao ácido nítrico; 
 O berílio é anfótero, libertando H2 por tratamento com NaOH e formando berilatos, o 
alumínio forma aluminatos; 
 O hidróxido de berílio e o hidróxido de alumínio são anfóteros; 
 Os sais de berílio se hidrolisam; 
 Os haletos de berílio são polímeros, com ligações multicentradas associadas a deficiência 
electrónica. O cloreto de berílio existe na forma de cadeias, mas também como dímero; 
 Os sais de berílio incluem-se entre os sais mais solúveis que se conhecem; 
 O Be2C, assim como o Al4C3, forma metano por hidrólise. 
 
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Elemento 
S
ím
b
o
lo
 Configuraç
ão 
electrónica 
Abunda
ncia 
(ppm) 
R
a
io
 
a
tó
m
ic
o
 Raio 
iónico 
(A) 
Densidade 
(g/cm3) 
Pontos de 
fusão 
(oC) 
E
le
ct
ro
n
eg
a
ti
v
id
a
d
e 
Berílio Be [He]2s2 6 0,89 0,31 1,8 1277 1,5 
Magnésio Mg [Ne]3s2 20900 1,36 0,65 1,7 650 1,2 
Cálcio Ca [Ar]4s2 36300 1,74 0,99 1,6 838 1,0 
Estrôncio Sr [Kr]5s2 300 1,91 1,13 2,6 768 1,0 
Bário Ba [Xe]6s2 250 1,98 1,35 3,5 714 0,9 
Rádio Ra [Rn]7s2 1,3 x10-6 1,50 5,0 700 
Tabela 9.2: Algumas propriedades importantes do grupo dos metais alcalino-terrosos 
Fonte: Lee, 1980 
 
9.2 Ocorrência 
O berílio é pouco familiar, em parte por ser pouco abundante, e em parte por ser de difícil 
obtenção. É encontrado em pequenas quantidades como minerais do grupo dos silicatos: a 
fenicita, Be2SiO4 e o berilo, Be3Al2Si6O18. O magnésio e o cálcio são abundantes e se incluem 
entre os oito elementos mais comuns na crosta terrestre. Sais de magnésio ocorrem em certa 
proporção na água do mar, e em depósitos minerais de magnesita, MgCO3, dolomita, 
MgCa(CO3)2, kieserita, MgSO4.H2O e carnalita, KMgCl3.6H2O.CaCO3. O CaCO3 é encontrado 
em grande abundancia como calcita e calcário, rocha comum em muitas regiões montanhosas. 
O estrôncio e o bário são muito menos abundantes, mas relativamente bem conhecidos, porque 
ocorrem mais ou menos concentrados em minérios, e são de fácil obtenção. O rádio é 
extremamente raro, sendo um elemento importante não por seus aspectos químicos mas devido à 
radiactividade que apresenta. 
 
9.3 Obtenção 
Os metais deste grupo não são obtidos facilmente por redução química, pois são redutores fortes 
e além disso formam carbetos com o carbono. São fortemente electropositivos, e assim não é 
possível usar soluções aquosas para deslocar um metal de seus compostos por acção de outro. Ou 
para efectuar a electrólise, pois os metais reagirão com a água. Pode-se empregar a electrólise 
um cátodo de mercúrio, mas é difícil recuperar o metal da amálgama que se obtém. 
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Todos estes metais podem ser obtidos por electrólise dos cloretos fundidos, com adição do NaCl 
para diminuir o ponto de fusão; mas o estrôncio e o bário tendem a formar suspensões coloidais e 
por isso estes são obtidos a partir dos seus óxidos por aluminotermia. 
O berílio é obtido transformando o BeO em BeCl2, por aquecimento com carbono e cloro, e 
efectuando a electrólise do BeCl2 fundido. Outro método de obtenção do Be é a redução do BeF2 
com magnésio. 
O magnésio é obtido industrialmente pelo processo de Pidgeon, por redução do óxido de 
magnésio com ferrossilício e alumínio. O óxido de magnésio é obtido por tratamento da água do 
mar, que contém iões Mg2+, com dolomita calcinada, MgCa(CO3)2. Precipita hidróxido de 
magnésio que pode ser filtrado e aquecido para se transformarem óxido. 
O cálcio é obtido a partir do CaCO3, que por decomposição térmica leva ao CaO; este é tratado 
com NH4Cl, formando-se CaCl2. Por electrólise do CaCl2 fundido obtém-se o cálcio. 
 
9.4 Propriedades 
9.4.1 Propriedades químicas 
Fazendo uma analogia com os metais alcalinos, pode-se dizer que eles têm também uma grande 
tendência a formar iões M2+, com excepção do berílio. Isto se deve também ao facto de eles 
possuírem uma baixa energia de ionização, o que leva à formação do ião catiónico, cuja 
configuração electrónica é a do gás nobre, imediatamente inferior em número atômico. 
Mg → Mg2+ + 2e 
Além desta tendência dos metais alcalinos, deve-se também ressaltar que eles são bons agentes 
redutores e que a habilidade de reduzir aumenta com o aumento do número atômico. A sua 
reacção com água varia marcadamente: berílio não reage, magnésio reage lentamente com vapor 
de água, isto é, a altas temperaturas, cálcio, estrôncio e bário reagem com água fria produzindo 
uma pequena quantidade de hidrogênio, portanto pode-se afirmar que estes metais reagem com a 
água, mas não tão violentamente quanto os metais alcalinos. A reacção dos metais do grupo 2 
com os ácidos é rápida e produz hidrogênio molecular. O berílio caracteriza-se por apresentar 
ligações covalentes, como se verifica nas seguintes observações inerentes a este elemento: os 
pontos de fusão e ebulição do cloreto de berílio, BeCl2, são 405ºC e 520º C, respectivamente, 
enquanto, para o cloreto de magnésio, MgCl2, são 714º C e 1412º C. A análise do ponto de 
ebulição destes dois haletos nos levam a concluir que o valor muito alto para o MgCl2 se deve à 
forte ligação iônica presente neste composto, o que não ocorre no composto de berílio. A análise 
do ponto de fusão não é muito evidente sobre a formação da ligação covalente. Entretanto, pode-
se constatar que existem evidências de que a ligação linear está presente apenas no estado gasoso 
e que, no sólido, este composto apresenta-se como um polímero. 
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Na figura abaixo, mostra-se a estrutura do cloreto de berílio tanto no estado sólido assim como 
no estado gasoso, nesta observa-se que, no estado sólido, é possível a formação de uma ligação 
coordenada entre as moléculas vizinhas deste cloreto, e assim obter um polímero: 
 
Estrutura da molécula do cloreto de berílio no estado gasoso e sólido 
 
Figura 9.2: Polímero mostrando as ligações dativas através de setas 
Fonte: Coelho, 2015 
 
A reacção do cloreto de berílio com a água é uma reacção característica de cloretos ligados 
covalentemente, ou seja, uma reacção rápida e exotérmica com desprendimento de vapor de HCl. 
Outra evidência da formação de ligação covalente com o berílio é a sua electronegatividade 
bastante diferente dos demais elementos do grupo 2. 
Os metais alcalinos terrosos reagem com o oxigênio formando óxidos com todos os elementos do 
grupo; essa reactividade perante o oxigénio também cresce do Be ao Ba. Devido à formação de 
uma fina camada de óxido de berílio sobre a superfície do metal, ele não entra em combustão 
como os demais. O Sr e Ba formam também o peróxido. O peróxido de estrôncio é formado 
quando aquecido à alta pressão. Na pressão normal, o bário pode formar uma mistura de 
peróxido e óxido de bário. 
A queima destes metais na atmosfera leva à formação de uma mistura de óxido e nitrito, isto 
devido à reacção do metal com o nitrogênio presente na atmosfera. 
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3M(s) + N2 (g) → M3N2 (s) 
As propriedades químicas do cálcio e estrôncio providenciam exemplo interessante de 
similaridades ao longo do grupo e é devido a esta similaridade que os iões Sr2+ podem substituir 
os iões Ca2+ nos ossos. A constante exposição do corpo à alta energia de radiação emitida pelo 
estrôncio-90 pode causar anemia e outras doenças crónicas. 
 
 
Tabela 9.3: Resumo das reacções químicas dos metais alcalinos e alcalino-terrosos 
Fonte: Coelho, 2015 
 
 
 
 
 
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Representação esquemática de reacções químicas 
a) Magnésio 
 
b) Cálcio 
 
c) Bário 
 
 
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9.4.1.1 Compostos organometálicos 
Dentre os muitos compostos de magnésio, pode-se destacar um pela sua importância na química 
orgânica quando usado na síntese de muitos compostos, tais como álcoois, aldeídos, cetonas, 
ácidos carboxílicos, ésteres, tióis e aminas. Este composto tem fórmula geral RMgX (X = Aquil 
ou aril) e é conhecido como reagente de Grignard. 
Estes reagentes são obtidos tratando magnésio com haletos (Cl, Be ou I) de alquila ou arila, em 
um solvente orgânico absolutamente seco, como éter dietílico: 
Mg + RBr → R-Mg-Br 
Os reagentes de Grignard estão normalmente solvatados ou polimerizados, apresentando pontes 
de halogénio. 
O BeCl2 reage com regentes de Grignard formando alquil ou aril, derivados muito reactivos. 
Compostos de alquilberílio reagem com cloreto de berílio obtendo-se produtos menos reactivos 
que os correspondentes compostos de Grignard. Os alquil e aril-clorossilanos são importantes na 
obtenção de silicones. 
Dentro da química do magnésio pode-se destacar também a sua presença na clorofila, quando se 
apresenta coordenado ao cloro, sendo esta clorofila essencial à fotossíntese. 
 
9.4.1.2 Complexos 
Os metais alcalino-terrosos não se caracterizam por facilidade de formação de complexos. A 
formação de complexos é favorecida por iões pequenos, de carga eléctrica elevada, possuindo os 
orbitais vazios necessários, de energia aproximada da normal. Assim, o berílio forma muitos 
complexos, o Ba poucos. O BeF2 facilmente se combina, por ligações de coordenação, com 
outros iões fluoreto, dando origem a [BeF3]
- ou [BeF4]
2-; os tetrafluoroberilato, M2[BeF4]
2- são 
compostos bem conhecidos com propriedades semelhantes às dos sulfatos. Na maioria dos casos, 
o Be apresenta em seus complexos número de coordenação 4, e a estrutura tetraédrica está 
associada correctamente com os orbitais disponíveis para a formação de complexos. 
 
9.4.2 Propriedades físicas 
As principais características físicas apresentadas pelos metais alcalino-terrosos são: 
 são brilhantes e macios; 
 Apresentam elevados pontos de fusão e ebulição; 
 Apresentam cor branco-prateada; 
 Encontrados no estado sólido. 
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9.5 Solubilidade dos sais de metais alcalino-terrosos 
Enquanto todos os sais de metais alcalinos são solúveis em água, a maioria de sais dos metais 
alcalino-terrosos são insolúveis. Geralmente são compostos com iões mononegativos como o 
cloreto e nitrato que são solúveis e aqueles com mais de uma carga negativa como carbonato e 
fosfato, são insolúveis. Alguns sais mostram tendências nas características em termos de 
solubilidade: os sulfatos mudam de solúveis para insolúveis quando percorre-se o grupo de cima 
para baixo ao passo que os fluoretos e hidróxidos mostram tendência inversa. 
Para que uma substancia se dissolva, a energia de hidratação deve ser maior que a energia 
reticular. Do Be ao Ba, os iões metálicos aumentam de tamanho, e tanto a energia reticular como 
a energia de hidratação diminuem. Diminuição da energia reticular favorece um aumento de 
solubilidade, ao passo que diminuição da energia de hidratação favorece uma diminuição de 
solubilidade. Se a energia de hidratação diminuir mais rapidamente do que a energia reticular, os 
compostos se tornarão menos solúveis. Isto ocorre com a maioria dos compostos, mas os 
fluoretos e hidróxidosapresentam aumento de solubilidade do Be ao Ba, porque a energia 
reticular decresce mais rapidamente do que a energia de hidratação. 
 
9.6 Aplicações 
a) Berílio 
O berílio não absorve neutrões com facilidade o que leva ao seu emprego na indústria da energia 
nuclear. O berílio é também transparente aos raios-X, e é empregado como “janela” em tubos de 
raios-X. O berílio e óxido de berílio muito puros são usados em reactores nucleares. 
 
b) Magnésio 
As utilizações mais importantes do magnésio são em ligas, como metal estrutural leve, para 
protecção catódica em síntese orgânica e em baterias. O metal é também aplicado em bombas 
incendiárias e outros dispositivos pirotécnicos. O sulfato de magnésio- sal-de-Epsom e o 
hidróxido de magnésio- leite de magnésia são ambos usados como laxantes e purgantes. 
 
c) Cálcio 
 Serve como agente ligante para metais como alumínio e cobre; 
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 Na preparação do metal berílio a partir dos seus compostos; 
 Como agente desidratante para solventes orgânicos. 
 
d) Estrôncio 
 Uma curiosa aplicação do estrôncio é no que diz respeito a cristais para tubos de raios 
catódicos de televisores coloridos: nesta função o Estrôncio fica encarregado de filtrar os 
raios X, evitando que incidam sobre o telespectador, por isso, é obrigatória a presença 
deste elemento nos tubos televisores; 
 
 O carbonato derivado do Estrôncio, (SrCO3) e o óxido (SrO) são aplicados na indústria 
açucareira; 
 
 O nitrato de estrôncio, (Sr(NO3)2) é usado em shows pirotécnicos, pois sua queima dá 
origem a uma forte chama vermelha, sendo por isso, empregado também em fogos de 
sinal ou alarme. 
e) Bário 
O bário é usado principalmente em velas de ignição, tubos de vácuo, foguetes pirotécnicos, e 
em lâmpadas fluorescentes. 
 
9.7 Aspectos biológicos dos elementos do grupo II- A 
9.7.1 Magnésio 
O magnésio é essencial para a vida de plantas e animais, e os iões Mg2+ não são tóxicos. Um 
adulto médio ingere cerca de 0,3 g de iões magnésio por dia. O magnésio desempenha várias 
funções biológicas importantes. Está presente nos fluidos intra e extracelular, os iões magnésio 
são essenciais para o bom funcionamento de várias enzimas. O magnésio está presente na 
clorofila das plantas verdes, a qual desempenha um papel relevante na fotossíntese. 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Vela_de_igni%C3%A7%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvula_termi%C3%B4nica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Foguete_pirot%C3%A9cnico
https://pt.wikipedia.org/wiki/L%C3%A2mpada_fluorescente
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9.7.2 Cálcio 
O cálcio é um elemento essencial na matéria viva, é um componente maioritário de ossos e 
dentes; o iao cálcio está presente num sal fosfato complexo, a hidroxiapatite, Ca5(PO4)3OH. Uma 
função característica dos iões Ca2+ nos seres vivos é a activação de diversos processos 
metabólicos. O cálcio desempenha um papel vital na actividade cardíaca, na coagulação 
sanguínea, na contracção muscular e na transmissão nervosa. 
 
FICHA DE EXERCÍCIOS 
1. Qual é a estrutura do BeCl2 no estado gasoso e no estado sólido? Por que o BeCl2 é ácido 
quando dissolvido em água? 
2. Descrever as diferenças estruturais entre BeH2 e CaH2. 
3. Apresente método de obtenção, propriedades, estrutura e usos do acetato básico de 
berílio. Que precauções devem ser tomadas no manuseio de compostos de berílio? 
4. Quais os números de coordenação usuais para o Be2+ e para o Mg2+? Qual a razão desta 
diferença? 
5. A dureza da água pode ser “temporária” ou “permanente”. 
a) Descrever causas e tratamento para cada caso. 
b) Mostre como os zeólitos naturais, resinas de troca iónica sintéticas e polifosfatos 
podem ser empregados para remover a dureza da água. 
c) Como o agente complexante EDTA pode ser empregado para determinar 
quantitativamente o Ca2+ e o Mg2+ presentes na água? 
6. Descrever o preparo de reagentes de Grignard a partir do magnésio. Enumerar cinco usos 
de reagentes de Grignard em reacções de síntese. 
7. Por que os haletos e hidretos de berílio sofrem polimerização? 
8. Como se faz a preparação comercial do magnésio e do cálcio? 
9. Complete e acerte as equações das seguintes reacções: 
d) Mg + HNO3(dil.) → 
e) Be + + NaOH → 
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f) BaO2 + H2SO4 → 
g) Ba(OH)2 + H2O2 → 
h) BaO2 + FeSO4 + H2SO4 → 
10. Que produtos se formam durante a combustão do magnésio no ar? Escrever as equações 
das reacções com a água. 
11. Quando se aquecem 30 gramas de sulfato de potássio hidratado libertam-se 6,28 gramas 
de água. 
a) Qual é a fórmula deste sal hidratado? 
12. Durante a dissolução num ácido de 5,0 gramas de CaO, contendo impurezas de CaCO3 
libertaram-se 140 ml de gás medidos em condições normais. 
a) Que percentagem em massa de CaCO3 existe na amostra inicial? 
13. Em que consiste o método de permuta iónica de tratamento da água? 
14. Em que se revela a semelhança das propriedades químicas do berílio e do alumínio? 
Como explicar esta semelhança? 
15. Escrever as fórmulas de tetrahidroberilato de potássio e do tetrafluoroberilato de sódio. 
a) Como se podem obter estas substâncias? 
16. Como e porque razão se alteram as propriedades básicas dos hidróxidos dos metais 
alcalino-terrosos na série Be(OH)2-Ba(OH)2? 
17. Pesquise sobre o seguinte tópico: “a actividade biológica e industrial dos metais alcalino-
terrosos”. 
18. A química dos metais alcalino-terrosos é controlada pela sua tendência de perder dois 
electrões. 
a) Discuta essa tendência. 
b) Comente sobre os parâmetros que reflectem esta tendência. 
c) Comente sobre os compostos formados pelos elementos mais reactivos do grupo. 
19. Descreva como poderia preparar óxido de magnésio partindo de magnésio e ácido nítrico. 
20. O hélio de tantos electrões na sua camada periférica como os metais alcalino-terrosos. 
a) Explique por que o hélio é inerte ao passo que os metais alcalino-terrosos não são? 
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21. Descreva duas maneiras de preparar o cloreto de magnésio. 
22. Ordene os sulfatos dos metais alcalino-terrosos por ordem crescente de solubilidade em 
água e justifique essa ordenação. 
23. Quando exposto ao ar, o cálcio forma primeiro óxido de cálcio, que se transforma em 
hidróxido de cálcio e finalmente em carbonato de cálcio. 
a) Escreva as equações acertadas para cada etapa. 
b) Escreva as fórmulas químicas para cal viva, cal apagada e água de cal. 
24. Quais são as duas características comuns mais importantes dos metais alcalino-terrosos? 
25. Quais são as principais matérias-prima para o fabrico do cimento? 
26. Como e obtém a cianamida de cálcio a partir do óxido de cálcio? 
27. Explique porque os sais sólidos de magnésio tendem a ser altamente hidratados? 
28. Na abordagem sobre os metais alcalino-terrosos, ignorou-se o elemento radiactivo do 
grupo, o rádio. 
a) Com base na tendência das propriedades do grupo, sugira as principais características 
do rádio e dos seus compostos. 
29. Faça o resumo do processo industrial de extracção do magnésio a partir da água do mar. 
30. Explique por que os sais dos metais alcalino-terrosos com iões mononegativos tendem a 
ser solúveis ao passo que os sais com iões dinegativos tendem a ser insolúveis. 
31. Por que é que o chumbo é comumente usado como material de protecção contra os raios-
X? 
32. Descreva brevemente a importância dos iões magnésio para a vida na Terra. 
33. Explique por que os iões hidratados de berílio tem a fórmula [Be(H2O)4]2+ ao passo que 
iões hidratados de magnésio tem a fórmula [Mg(H2O)6]
2+? 
34. Vários compostosde metais alcalino-terrosos possuem nomes comuns. Dê nomes 
sistemáticos (IUPAC) dos compostos abaixo: 
a) Gesso 
b) Mármore 
c) Dolomita