Os elementos do grupo 2

Os elementos do Grupo 2

Objetivo:

Estudar a reatividade dos metais alcalinos terrosos e seus compostos.

Introdução

Os elementos do Grupo 2 são: berílio, manganês, cálcio, estrôncio, bário e rádio.

Os elementos cálcio, estrôncio, bário e rádio são conhecidos como metais alcalinos terrosos, mas o termo é aplicado a todo o grupo. Estes elementos são brancos prateados e apresentam maior dureza, maior densidade, e menor reatividade em relação aos elementos do Grupo 1, porém são mais reativos do que muitos metais comuns.

        A maior dureza mecânica dos elementos do Grupo 2 em relação aos elementos do Grupo 1 indica um aumento da força de ligação metálica do Grupo 1 para o Grupo 2. Os raios atômicos dos elementos do Grupo 2 são menores que os raios do Grupo 1 e isto caracteriza uma maior densidade e energia de ionização. As energias de ionização dos elementos diminuem, quando os raios aumentam, ou seja, ao descer em um grupo tem-se uma diminuição das energias de ionização e aumento dos tamanhos dos raios. Além disso, ao descermos no grupo, a reatividade e a eletropositividade dos elementos aumenta, pois torna-se mais fácil formar íons +2. A redução da energia de ionização se reflete na tendência dos potenciais padrão para os pares M2+/M.

O potencial padrão se torna mais negativo quando se desce no grupo e por isto os metais se oxidam mais facilmente. Assim, enquanto cálcio, estrôncio e bário reagem facilmente com água fria, o magnésio só reage com água quente:

M(s) + 2H2O(l)         M(OH)2 (aq) + H2(g)[pic 1]

Os elementos ocorrem em seus compostos como M(II), e formam compostos iônicos, com exceção daqueles formados de berílio, que são predominantemente covalentes devido ao tamanho pequeno dos íons Be2+, com elevada densidade de carga e poder polarizante.

Materiais utilizados:

Vidro de relógio

Tubo de ensaio

Erlenmeyer

Kitassato

Papel de filtro

Funil

Suporte universal

Proveta

Espátula de madeira

Cadinho de porcelana

Balança

Pinça metálica

Maçarico portátil

Reagentes utilizados:

Indicador fenolftaleína

Carbonato de cálcio (CaCO3)

Magnésio (Mg)

Sulfato de magnésio (MgSO4)

Carbonato de sódio (Na2CO3)

Ácido clorídrico (HCl)

Água destilada

Raspas de sabão

Métodos experimentais:

Experimento 1: Óxido e Hidróxido de Magnésio

Aqueceu-se com auxílio de uma pinça metálica, um pequeno pedaço de fita de magnésio;

Adicionou-se o produto da combustão a um tubo de ensaio contendo 2 ml de água destilada;

Agitou-se, adicionou-se duas gotas de fenolftaleína e observou-se os resultados.

Experimento 2: Dureza temporária da água

Pesou-se em um vidro de relógio, 0,5g de CaCO3 e colocou-se num erlenmeyer contendo 100ml de água destilada;

 Em seguida, adicionou-se 5 gotas de fenolftaleína;

Colocou-se aproximadamente 1,5g de CaCo3 e 10 ml de água no kitassato;

Adicionou-se 15 ml de HCl 2 mol -1  no funil de separação do gerador de gás;

Abriu-se a torneira até conseguir um fluxo desejado de CO2.

Recolheu-se o CO2 liberado na reação em um erlenmeyer, adicionou-se naquele contendo CaCO3, preparado no início deste experimento e filtrou-se;

Retirou-se 10ml do filtrado, transferiu-se 5ml para um tubo de ensaio número I e 5ml para um tubo de ensaio número II;

Ferveu-se o tubo de ensaio número I durante cinco minutos em um cadinho de porcelana contendo álcool, deixou-se esfriar e depois filtrou-se.

Experimento 3: Dureza permanente da água

Colocou-se 15 ml de uma solução de sulfato de magnésio (MgSO4) 0,02mol.L-1 em um tubo de ensaio número I e 15 ml da mesma solução em um tubo de ensaio número II;

 Adicionou-se ao tubo I, 1,5ml de Na2CO3 a 10%, aqueceu-se, e em seguida, filtrou-se para um tubo de ensaio número III.

Colocou-se raspas de sabão nos tubos de ensaio II e III e agitou-se vigorosamente.

Os resultados foram observados.

Resultados e discussões:

Experimento1: Óxido e hidróxido de magnésio

O magnésio sofre oxidação em presença de oxigênio. Neste experimento o magnésio sofreu uma reação de combustão, emitindo uma chama branca intensa, obtendo-se o óxido de magnésio. Os óxidos formados por elementos do Grupo 2 reagem com a água formando hidróxidos básicos.

Ao adicionar a fenolftaleína, pôde-se observar que a solução encontrava-se básica conforme a reação:

2Mg (s) + O2 (g)            2MgO (s)[pic 2]

2MgO (s) + 2H2O          2Mg(OH)2[pic 3]

Experimento 2: Dureza temporária da água

Ao adicionar fenolftaleína na solução contendo carbonato de cálcio, verificou-se basicidade na solução. Isto se explica pelo fato de a reação entre o íon carbonato e a água, formar  bicabornato + hidroxila.

CaCO3           Ca2+ + CO32-[pic 4]

CO32- + H2O           HCO3- + OH-[pic 5]