Elementos do Grupo 2 da Tabela Periódica

Elementos do Grupo 2 – Be, Mg, Ca, Sr, Ba e Ra

Os elementos Cálcio, Estrôncio, Bário e Rádio são conhecidos como os metais alcalinos terrosos, mas o termo é frequentemente aplicado a todo o grupo. Todos os elementos são metais brancos prateados, mas alguns aspectos das propriedades químicas do Berílio são mais parecidos com as de um metaloide. Os elementos são mais duros, mais densos e menos reativos do que os elementos do Grupo 1, mas continuam sendo mais reativos do que muitos metais comuns. Os elementos formam um número limitado de complexos e compostos organometálicos.

Os Elementos:

Os fatores que mais influenciam as propriedades químicas dos elementos do Grupo 2 são os seus raios atômicos e iônicos. A maior dureza mecânica dos elementos do Grupo 2 comparadas com as do Grupo 1 indica um aumento da força de ligação metálica do Grupo 1 para o Grupo 2, o que pode ser atribuído ao aumento do número de elétrons disponíveis. Os raios atômicos dos elementos do Grupo 2 são menores que os do Grupo 1. Esta redução dos raios atômicos entre os grupos é responsável pela maior densidade é responsável pela maior densidade e energia de ionização. As energias de ionização dos elementos diminuem descendo-se no grupo, enquanto os raios aumentam. Ao descermos no grupo, os elementos tornam-se mais reativos e mais eletropositivos, pois torna-se mais fácil formar os íons +2. Esta redução da energia de ionização se reflete na tendência dos potenciais padrão para os pares M2+/M. Uma  vez que o potencial padrão se torna mais negativo quando se desce no grupo, os metais se oxidam mais facilmente. Assim, enquanto cálcio, estrôncio e bário reagem facilmente com a água fria, o magnésio só reage com água quente:

M(s) + 2H2O(l) 🡪 M(OH)2(aq) + H2(g)

Todos os elementos ocorrem em seus compostos como M(II), o que é consistente com as suas configurações eletrônicas de valência ns2. Os compostos são predominantemente iônicos, com a exceção daqueles de Berílio, que são predominantemente covalentes devido ao tamanho muito pequeno dos íons Be2+ e à correspondente elevada densidade de carga e poder polarizante. Existe uma forte relação diagonal entre o Berílio e o Alumínio:

• Berílio e Alumínio formam hidretos, haletos e óxidos covalentes; os compostos análogos de magnésio são predominantemente iônicos.
• Os óxidos de Berílio e de Alumínio são anfóteros; o óxido de magnésio é básico.
• Na presença de excesso de íons OH-, Berílio e Alumínio formam [Be(OH)4]2- e [Al(OH)4]-, respectivamente; o magnésio não reage com íons OH-.
• Berílio e Alumínio formam carbetos que contêm o íon C4- e produzem metano por reação com a água; os outros carbetos do Grupo 2 contêm o íon C22- e liberam etino (acetileno) por reação com água.

Ocorrência e Obtenção:

O magnésio é o único elemento do Grupo 2 obtido em escala industrial; Magnésio, Cálcio, Estrôncio e Bário podem ser obtidos a partir do cloreto fundido.

O Berílio ocorre naturalmente como mineral semiprecioso berilo, Be3Al2(SiO3)6, que deu origem ao seu nome. O Berílio é a base da pedra preciosa esmeralda, na qual uma pequena fração de Al3+ é substituída por Cr3+. O Berílio é obtido por aquecimento do berilo com hexafluorossilicato de sódio, Na2SiF6, para produzir BeF2, o qual é então reduzido ao elemento pelo Magnésio. 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, a Magnesita, MgCO3, sendo ainda o terceiro elemento mais abundante na água do mar, de onde ele é obtido comercialmente. Um litro de água do mar contém mais do que 1g de íons magnésio. A obtenção a partir da água do mar se baseia no fato de que o hidróxido de magnésio é menos solúvel do que o hidróxido de cálcio, pois a solubilidade dos sais de ânions de carga unitária aumenta descendo-se no grupo. Para precipitar o Mg(OH)2, adiciona-se CaO (cal) ou Ca(OH)2 (cal apagada ou água de cal) à água do mar. O hidróxido é então convertido em cloreto por tratamento com ácido clorídrico:

CaO(s) + H2O(l) 🡪 Ca2+(aq) + 2OH-(aq)

Mg2+(aq) + 2OH-(aq) 🡪 Mg(OH)2(s)

Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) 🡪 MgCl2(aq) + 2H2O(l)

O magnésio é então obtido por eletrólise do cloreto de magnésio fundido:

Catodo: Mg2+(aq) + 2e- 🡪 Mg(s)

Anodo: 2Cl-(aq) 🡪 Cl2(g) + 2e-

O magnésio também é obtido a partir da dolomita por aquecimento ao ar para formar os óxidos de cálcio e magnésio. Esta mistura é então aquecida com ferrossilício (FeSi), formando silicato de cálcio, CaSiO4, ferro e magnésio. Na alta temperatura usada no processo, o magnésio é um liquido e pode ser removido por destilação. O principal problema na produção do magnésio é a sua alta reatividade com o oxigênio e com a água. Geralmente, se usa nitrogênio para criar uma atmosfera inerte para a produção de muitos outros metais reativos, mas isto não pode ser usado com o magnésio, pois ele reage formando o nitreto, Mg3N2. Como alternativa, utiliza-se o hexafluoreto de enxofre ou o trióxido de enxofre, mas estes dão origem a problemas ambientais: o SiF6 é um gás de efeito estufa e o SO3 contribui para a chuva ácida. Embora o magnésio seja muito reativo com o oxigênio e com a água, o metal pode ser manuseado com segurança devido à presença de um filme de óxido passivante inerte na sua superfície. O cálcio é o quinto elemento mais abundante na crosta terrestre e ocorre principalmente como calcário, CaCO3. O nome cálcio vem do latim calx, cal. O elelemnto é o principal componente de biominerais como ossos, conchas e dentes, sendo central em processos de sinalização celular tais como a ativação hormonal ou elétrica das enzimas de organismos superiores. Um adulto médio contém aproximadamente 1Kg de cálcio. O cálcio é obtido por eletrólise do cloreto fundido, o qual por sua vez é obtido como um subproduto do processo Solvay para produção do carbonato de sódio. O estrôncio deve seu nome à vila escocesa de Strontian, de onde foi extraído o minério no qual ele foi encontrado pela primeira vez. Ele é obtido pela eletrólise do SrCl2 fundido ou pela redução do SrO com alumínio: