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Grupo 2 Elementos: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra Posição na tabela periódica configuração eletrônica: [...] n s2 n = 2 a 7 metais divalentes, muito reativos, formando em geral compostos iônicos incolores. São menos básicos do que os compostos do grupo I. O berílio tem propriedades marcadamente diferentes dos outros elementos do grupo. eletropositividade, potenciais de ionização e caráter redutor teste de chama: Ca- vermelho alaranjado, Sr- vermelho, Ba- verde energia de ionização (kJ mol -1 ) eletronegati vidade ponto de fusão ( 0 C) abundância na terra (ppm) Be 899/1757(520) 1,5 1277/181 2 Mg 737/1450 (496) 1,2 650/98 20000 a 133000 Ca 590/1145(419) 1,0 838/63 46600 Sr 549/1064(403) 1,0 768/39 384 Ba 503/965(375) 0,9 714/29 390 Grupo 2: 1a e 2a energias de ionização (kJoules/mol) Tendo altos potenciais de ionização, ainda assim sua química é predominantemente a química dos cátions +2 (Be é exceção). Ocorrência e obtenção: i) Be- ocorre na fenacita (Be2SiO4) e no berilo (Be3Al2Si6O18) ii) Mg- sexto elemento (quarto metal) em abundância. Ocorre em rochas na forma dos insolúveis carbonato e sulfato (e também silicatos). Ocorre igualmente na água do mar iii) Ca- quinto elemento (terceiro metal) em abundância. Principais ocorrências como CaCO3 (calcita, aragonita), gesso (CaSO4.2H2O), fluorita (CaF2) e apatita (Ca5(PO4)3F). O carbonato de cálcio é o constituinte básico de conchas, corais e pérolas. iv) Sr- celestita (SrSO4) e estroncianita (SrCO3). v) Ba- barita (BaSO4) •os metais podem ser produzidos por eletrólise ou redução química. •Me+2 + 2e- Me (s) •2 (MgO.CaO) + FeSi 2Mg + Ca2SiO4 + Fe •3CaO(s) + 2Al(s) Al2O3(s) + 3Ca(s) 1150 0C (Ca3Al2O6) (6) * aplicações Be: •janelas de raios-X (Be transmite até 17 vezes melhor do que Al) •como liga (2%) com o níquel, em molas, eletrodos e ferramentas anti-fagulhas •berilio (2%) em associação com o cobre dá uma liga dura e forte, resistente à intempérie, usada em giroscópios, partes de computadores e instrumentos (leveza e dureza desejáveis) •ligas são usadas como material estrutural para aeronaves, mísseis, naves espaciais (ex:USA space shuttle) e satélites de comunicação •fabricação de cerâmicas •como moderador em reações nucleares, uma vez que é um moderador e refletor de neutrons bastante eficiente •o óxido é utilizado na indústria nuclear Berilo (aluminosilicato) Al+3 Cr+3 esmeralda (verde) Al+3 Fe+3 (+2) água-marinha (azul) Mg: •usado em foguetes de sinalização, fogos de artifício e bombas incendiárias • usado no passado em “flashes” de máquinas fotográficas •mais leve que o alumínio, é utilizado em ligas empregadas em aeronaves, motores de carro e construção de mísseis •usado como agente redutor químico para a produção de urânio e outros metais, a partir de seus sais • o hidróxido (leite de magnésia), cloreto, sulfato (sais de Epsom) e o citrato são usados na medicina • o óxido de magnésio é refratário e pode ser utilizado na fabricação de tijolos e revestimento para fornos • usado para fazer compostos organometálicos (ex.: reagentes de Grignard), úteis em síntese orgânica • usado em computadores como proteção à rádiofrequência aplicações biológicas? Magnésio é um elemento importante para animais e plantas: clorofilas (responsáveis pela cor verde das plantas) são compostos conhecidos como porfirinas e contém íons Mg+2 em sua composição. Magnésio é também necessário para o funcionamento apropriado de algumas enzimas. A necessidade diária de um adulto é de cerca de 0,3g. ( no corpo humano ~0,27g / kg ) Clorofila A Ca: •reducing agent for the preparation of metals such as thorium, uranium, zirconium, etc. •deoxidiser, desulphurizer, or decarbonizer for various alloys •"getter" for residual gases in vacuum tubes, etc. •quicklime (CaO) is made by heating limestone (CaCO3) and changes into slaked lime, Ca(OH)2, on the addition of water. It is a cheap base for the chemical industry with many uses. •calcium from limestone is a component of Portland cement. Mixed with sand it hardens as mortar and plaster while taking up carbon dioxide from the air •the solubility of the carbonate in water containing carbon dioxide results in stalactites and stalagmites and hardness in water. aplicações biológicas? * •Cálcio é essencial para toda forma de vida, formando partes das paredes celulares e dos ossos. É também importante para a coagulação do sangue. ( no corpo humano ~14g / kg ) Um íon metálico como Ca+2 pode influenciar na conformação adotada por uma cadeia polipeptídica asp-aspártico; glu- glutâmico This molecular structure of firefly luciferase shows the estimated positions of the luciferin (green) and ATP (red) substrates. C&EN, April 3, 2006, Volume 84, Number 14 pp. 36-38 * mediação por íons Ca+2 Superfície de argamassa mostrando o crescimento de cristais, através da reação de CO2, Ca(OH)2 e sílica Mármore colorido por impurezas (no caso, íons Fe+3) * Ba: •the sulphate, as permanent white or blanc fixe, is used in paint, in X-ray diagnostic work (BaSO4) •glassmaking •barite is extensively used as a weighting agent in oil well drilling fluids, and in making rubber •the carbonate is a rat poison •the nitrate and chlorate give green colours in pyrotechnics •sulphide is a white pigment Kps BaSO4 = 1,07 . 10 -10 Kps BaCO3 = 5,13 . 10 -9 •por que BaCO3 é mais tóxico que BaSO4? Propriedades e compostos: os metais são mais duros do que os correspondentes no grupo I (presença de dois elétrons por átomo participando das ligações metálicas) e com maiores pontos de fusão. São, ainda, mais densos. cristalizam-se em estruturas do tipo hx, cfc e ccc, com número de coordenação oito ou doze. Isso é uma das causas para que o ponto de fusão não varie linearmente. seus íons são diamagnéticos e incolores (ausência de elétrons livres) altas condutividades térmica e elétrica são menos eletropositivos do que os metais do grupo I, mas reagem com a água formando hidróxidos.e liberando H2. O Be é exceção. reatividade em água Mg (reação lenta a frio) < Ca < Sr < Ba óxidos: Os metais queimam em presença do oxigênio, formando óxidos do tipo MO, os quais são também formados pela decomposição térmica de carbonatos, hidróxidos, etc. A facilidade de formação de peróxidos aumenta com o aumento de tamanho do elemento. os óxidos são iônicos, com exceção do BeO que é covalente. A basicidade aumenta de cima para baixo, sendo o BeO anfótero (insolúvel em água mas solúvel em ácidos e bases) e os outros francamente básicos. sulfatos: solubilidade decresce de cima para baixo (diminuição da energia de solvatação do cátion metálico) nitratos: obtidos normalmente pela reação de HNO3 com carbonatos, óxidos ou hidróxidos de metal •hidretos: iônicos no caso de Ca, Sr e Ba, covalentes no caso de Be e Mg. haletos: obtidos por reação direta do metal com halogênio ou reação do ácido halogenídrico com o metal ou seu carbonato BeX2- covalentes e hidrolisáveis. Sublimam e não conduzem corrente elétrica (BeF2 é iônico). MeF2- insolúveis, com exceção do BeF2 Demais MeX2 são solúveis, iônicos, higroscópicos e formam hidratos. relação tamanho x hidratação raio iônico (A) energia de hidratação (kJ mol -1 ) energia reticular para MF2 (kJ mol -1 ) Be+2 0,31 -2494 Mg+2 0,65 -1921 -2906 Ca+2 0,99 -1577 -2610 Sr+2 1,13 -1443 -2459 Ba+2 1,35 -1305 -2367 * nitretos e carbetos: Me3N2 (sólidos cristalinos e incolores) ; MeC2 complexos e organometálicos: * Composto Fórmula Comentários Óxidos MO formados por decomposição de carbonatos; bases fortes (BeO é anfótero); reagem com água para formar hidróxidos; resistem a altas temperaturas Hidróxidos M(OH)2 formados pela ação da água sobre óxidos ou por precipitação de sais; pouco solúveis em água (Ba(OH)2 é mais solúvel); bases fortes (Be(OH)2 é anfótero) Carbonatos M(CO3) pouco solúveis em água; a maioria decompõe quando aquecida, gerando óxido Hidrogenocar -bonatos M(HCO3)2 mais solúveis que os carbonatos Nitratos M(NO3)2 solúveis em água; decompõem em NO2 e O2 quando aquecidos
