Metal alcalino-terroso - Alkaline earth metal

Metais alcalinos terrestres
Hidrogênio Hélio Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro Argônio Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Cromo Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo Krypton Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Índio Lata Antimônio Telúrio Iodo Xenon Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio Neodímio Promécio Samário Europium Gadolínio Térbio Disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio Lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Liderar Bismuto Polônio Astatine Radon Francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio Americium Curium Berquélio Californium Einsteinium Fermium Mendelévio Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seabórgio Bohrium Hassium Meitnerium Darmstádio Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson metais alcalinos ←   → grupo 3
Número do grupo IUPAC 2 Nome por elemento grupo berílio Nome trivial metais alcalinos terrestres Número do grupo CAS (US, padrão ABA) IIA número IUPAC antigo (Europa, padrão AB) IIA
↓  Período
2	Berílio (Be) 4
3	Magnésio (Mg) 12
4	Cálcio (Ca) 20
5	Estrôncio (Sr) 38
6	Bário (Ba) 56
7	Rádio (Ra) 88
Lenda elemento primordial elemento por decaimento radioativo Cor do número atômico: preto = sólido
v t e

Os metais alcalino-terrosos são seis elementos químicos do grupo 2 da tabela periódica . Eles são berílio (Be), magnésio (Mg), cálcio (Ca), estrôncio (Sr), bário (Ba) e rádio (Ra). Os elementos têm propriedades muito semelhantes: são todos metais brilhantes, branco-prateados, um tanto reativos em temperatura e pressão padrão .

Estruturalmente, eles (junto com o hélio ) têm em comum um orbital s externo que é cheio; isto é, este orbital contém seu complemento total de dois elétrons, que os metais alcalino-terrosos perdem prontamente para formar cátions com carga +2 e um estado de oxidação de +2.

Todos os metais alcalino-terrosos descobertos ocorrem na natureza, embora o rádio ocorra apenas através da cadeia de decomposição do urânio e tório e não como um elemento primordial. Houve experimentos, todos sem sucesso, para tentar sintetizar o elemento 120 , o próximo membro potencial do grupo.

Características

Químico

Tal como acontece com outros grupos, os membros desta família mostram padrões em sua configuração eletrônica , especialmente as camadas mais externas, resultando em tendências no comportamento químico:

Z	Elemento	Nº de elétrons / camada	Configuração de elétron
4	berílio	2, 2	[ He ] 2s 2
12	magnésio	2, 8, 2	[ Ne ] 3s 2
20	cálcio	2, 8, 8, 2	[ Ar ] 4s 2
38	estrôncio	2, 8, 18, 8, 2	[ Kr ] 5s 2
56	bário	2, 8, 18, 18, 8, 2	[ Xe ] 6s 2
88	rádio	2, 8, 18, 32, 18, 8, 2	[ Rn ] 7s 2

A maior parte da química foi observada apenas para os primeiros cinco membros do grupo. A química do rádio não está bem estabelecida devido à sua radioatividade ; assim, a apresentação de suas propriedades aqui é limitada.

Os metais alcalino-terrosos são todos prateados e macios, e têm densidades , pontos de fusão e de ebulição relativamente baixos . Em termos químicos, todos os metais alcalino-terrosos reagem com os halogênios para formar os haletos de metais alcalino-terrosos , todos eles compostos cristalinos iônicos (exceto o cloreto de berílio , que é covalente ). Todos os metais alcalino-terrosos, exceto o berílio, também reagem com a água para formar hidróxidos fortemente alcalinos e, portanto, devem ser manuseados com muito cuidado. Os metais alcalino-terrosos mais pesados ​​reagem com mais vigor do que os mais leves. Os metais alcalino-terrosos têm as segundas primeiras energias de ionização mais baixas em seus respectivos períodos da tabela periódica por causa de suas cargas nucleares efetivas um tanto baixas e a capacidade de atingir uma configuração de camada externa completa perdendo apenas dois elétrons . A segunda energia de ionização de todos os metais alcalinos também é um tanto baixa.

O berílio é uma exceção: não reage com água ou vapor e seus haletos são covalentes. Se o berílio formou compostos com um estado de ionização de +2, ele polarizaria as nuvens de elétrons que estão próximas dele com muita força e causaria uma extensa sobreposição orbital , uma vez que o berílio tem uma alta densidade de carga. Todos os compostos que incluem berílio têm uma ligação covalente. Mesmo o fluoreto de berílio composto , que é o composto de berílio mais iônico, tem um baixo ponto de fusão e uma baixa condutividade elétrica quando derretido.

Todos os metais alcalino-terrosos têm dois elétrons em sua camada de valência, de modo que o estado energeticamente preferido de atingir uma camada de elétrons preenchida é perder dois elétrons para formar íons positivos duplamente carregados .

Compostos e reações

Todos os metais alcalino-terrosos reagem com os halogênios para formar haletos iônicos, como o cloreto de cálcio ( CaCl
₂), bem como reagir com o oxigênio para formar óxidos como o óxido de estrôncio ( SrO ). Cálcio, estrôncio e bário reagem com água para produzir gás hidrogênio e seus respectivos hidróxidos (o magnésio também reage, mas muito mais lentamente), e também sofre reações de transmetalação para trocar ligantes .

Físico e atômico

A tabela abaixo é um resumo das principais propriedades físicas e atômicas dos metais alcalino-terrosos.

Metal alcalino-terroso	Peso atômico padrão ( u )	Ponto de fusão ( K )	Ponto de fusão ( ° C )	Ponto de ebulição ( K )	Ponto de ebulição ( ° C )	Densidade (g / cm 3 )	Eletronegatividade ( Pauling )	Primeira energia de ionização ( kJ · mol −1 )	Raio covalente ( pm )	Teste de cor de chama
Berílio	9.012182 (3)	1560	1287	2742	2469	1,85	1,57	899,5	105	Branco
Magnésio	24,3050 (6)	923	650	1363	1090	1.738	1,31	737,7	150	Branco brilhante
Cálcio	40,078 (4)	1115	842	1757	1484	1,54	1,00	589,8	180	Tijolo vermelho
Estrôncio	87,62 (1)	1050	777	1655	1382	2,64	0,95	549,5	200	Carmesim
Bário	137,327 (7)	1000	727	2170	1897	3,594	0,89	502,9	215	Maçã verde
Rádio	[226]	973	700	2010	1737	5,5	0.9	509,3	221	Vermelho carmesim

Estabilidade nuclear

Dos seis metais alcalino-terrosos, simon berílio, cálcio, bário e rádio têm pelo menos um radioisótopo de ocorrência natural ; magnésio e estrôncio, não. Berílio-7 , berílio-10 e cálcio-41 são traços de radioisótopos ; cálcio-48 e bário-130 têm meias-vidas muito longas e, portanto, são radionuclídeos primordiais ; e todos os isótopos de rádio são radioativos . O cálcio-48 é o nuclídeo mais leve a sofrer decaimento beta duplo . O cálcio e o bário são fracamente radioativos: o cálcio contém cerca de 0,1874% de cálcio-48 e o bário contém cerca de 0,1062% de bário-130. O isótopo de rádio de vida mais longa é o rádio-226, com meia-vida de 1.600 anos; ele e o rádio-223 , -224 e -228 ocorrem naturalmente nas cadeias de decomposição do tório e urânio primordial .

História

Etimologia

Os metais alcalino-terrosos recebem o nome de seus óxidos , os alcalino-terrosos , cujos nomes antiquados eram berílio , magnésia , cal , estrôncio e barita . Esses óxidos são básicos (alcalinos) quando combinados com água. "Terra" era um termo aplicado pelos primeiros químicos a substâncias não metálicas insolúveis em água e resistentes ao aquecimento - propriedades compartilhadas por esses óxidos. A compreensão de que essas terras não eram elementos, mas compostos, é atribuída ao químico Antoine Lavoisier . Em seu Traité Élémentaire de Chimie ( Elementos de Química ) de 1789, ele os chamou de elementos terrosos formadores de sal. Mais tarde, ele sugeriu que os alcalino-terrosos poderiam ser óxidos de metal, mas admitiu que isso era mera conjectura. Em 1808, seguindo a ideia de Lavoisier, Humphry Davy foi o primeiro a obter amostras dos metais por eletrólise de suas terras fundidas, apoiando assim a hipótese de Lavoisier e fazendo com que o grupo fosse denominado metais alcalino-terrosos .

Descoberta

Os compostos de cálcio calcita e cal são conhecidos e usados ​​desde os tempos pré-históricos. O mesmo se aplica aos compostos de berílio, berilo e esmeralda . Os outros compostos dos metais alcalino-terrosos foram descobertos no início do século XV. O composto de magnésio sulfato de magnésio foi descoberto pela primeira vez em 1618 por um fazendeiro em Epsom, na Inglaterra. O carbonato de estrôncio foi descoberto em minerais na vila escocesa de Strontian em 1790. O último elemento é o menos abundante: o rádio radioativo , que foi extraído da uraninita em 1898.

Todos os elementos, exceto o berílio, foram isolados por eletrólise de compostos fundidos. Magnésio, cálcio e estrôncio foram produzidos pela primeira vez por Humphry Davy em 1808, enquanto o berílio foi isolado de forma independente por Friedrich Wöhler e Antoine Bussy em 1828 pela reação de compostos de berílio com potássio. Em 1910, o rádio foi isolado como metal puro por Curie e André-Louis Debierne também por eletrólise.

Berílio

O berilo , um mineral que contém berílio, é conhecido desde a época do Reino Ptolomaico no Egito. Embora se pensasse originalmente que o berilo era um silicato de alumínio , descobriu-se mais tarde que o berilo continha um elemento então desconhecido quando, em 1797, Louis-Nicolas Vauquelin dissolveu o hidróxido de alumínio do berilo em um álcali. Em 1828, Friedrich Wöhler e Antoine Bussy isolaram independentemente este novo elemento, o berílio, pelo mesmo método, que envolvia uma reação do cloreto de berílio com o potássio metálico ; esta reação não foi capaz de produzir grandes lingotes de berílio. Somente em 1898, quando Paul Lebeau realizou uma eletrólise de uma mistura de fluoreto de berílio e fluoreto de sódio , grandes amostras puras de berílio foram produzidas.

Magnésio

O magnésio foi produzido pela primeira vez por Humphry Davy na Inglaterra em 1808 usando a eletrólise de uma mistura de magnésia e óxido de mercúrio . Antoine Bussy o preparou de forma coerente em 1831. A primeira sugestão de Davy para um nome foi magnium, mas o nome magnésio é usado agora.

Cálcio

A cal tem sido usada como material de construção desde 7.000 a 14.000 aC, e os fornos usados ​​para cal foram datados de 2.500 aC em Khafaja , Mesopotâmia . O cálcio como material é conhecido pelo menos desde o primeiro século, já que os antigos romanos usavam o óxido de cálcio para prepará-lo a partir da cal. O sulfato de cálcio é conhecido por ser capaz de curar ossos quebrados desde o século X. O próprio cálcio, entretanto, não foi isolado até 1808, quando Humphry Davy , na Inglaterra , usou a eletrólise em uma mistura de cal e óxido de mercúrio , após ouvir que Jöns Jakob Berzelius havia preparado um amálgama de cálcio a partir da eletrólise da cal no mercúrio.

Estrôncio

Em 1790, o médico Adair Crawford descobriu minérios com propriedades distintas, que foram chamados de estrontitos em 1793 por Thomas Charles Hope , um professor de química da Universidade de Glasgow , que confirmou a descoberta de Crawford. O estrôncio foi eventualmente isolado em 1808 por Humphry Davy por eletrólise de uma mistura de cloreto de estrôncio e óxido de mercúrio . A descoberta foi anunciada por Davy em 30 de junho de 1808 em uma palestra para a Royal Society.

Bário

A barita , um mineral que contém bário, foi reconhecida pela primeira vez como contendo um novo elemento em 1774 por Carl Scheele , embora ele tenha sido capaz de isolar apenas o óxido de bário . O óxido de bário foi isolado novamente dois anos depois por Johan Gottlieb Gahn . Mais tarde, no século 18, William Withering notou um mineral pesado nas minas de chumbo de Cumberland , que agora são conhecidas por conterem bário. O próprio bário foi finalmente isolado em 1808, quando Humphry Davy usou a eletrólise com sais fundidos, e Davy deu ao elemento bário o nome de barita . Mais tarde, Robert Bunsen e Augustus Matthiessen isolaram bário puro por eletrólise de uma mistura de cloreto de bário e cloreto de amônio.

Rádio

Enquanto estudavam o uraninito , em 21 de dezembro de 1898, Marie e Pierre Curie descobriram que, mesmo depois que o urânio havia se decomposto, o material criado ainda era radioativo. O material se comportou de maneira um pouco semelhante aos compostos de bário , embora algumas propriedades, como a cor do teste da chama e as linhas espectrais, fossem muito diferentes. Eles anunciaram a descoberta de um novo elemento em 26 de dezembro de 1898 para a Academia Francesa de Ciências . O rádio foi nomeado em 1899 a partir da palavra raio , que significa raio , como o rádio emitia energia na forma de raios.

Ocorrência

O berílio ocorre na crosta terrestre em uma concentração de duas a seis partes por milhão (ppm), grande parte do qual em solos, onde tem uma concentração de seis ppm. O berílio é um dos elementos mais raros da água do mar, ainda mais raro do que elementos como o escândio , com uma concentração de 0,2 partes por trilhão. No entanto, em água doce, o berílio é um pouco mais comum, com uma concentração de 0,1 partes por bilhão.

Magnésio e cálcio são muito comuns na crosta terrestre, sendo respectivamente o quinto e o oitavo elementos mais abundantes. Nenhum dos metais alcalino-terrosos é encontrado em seu estado elementar. Os minerais comuns que contêm magnésio são carnalita , magnesita e dolomita . Os minerais comuns que contêm cálcio são giz , calcário , gesso e anidrita .

O estrôncio é o décimo quinto elemento mais abundante na crosta terrestre. Os principais minerais são celestita e estroncianita . O bário é ligeiramente menos comum, grande parte dele na barita mineral .

O rádio, sendo um produto da decomposição do urânio , é encontrado em todos os minérios contendo urânio . Devido à sua meia-vida relativamente curta, o rádio da história primitiva da Terra decaiu, e as amostras atuais vieram todas da decadência muito mais lenta do urânio.

Produção

A maior parte do berílio é extraída do hidróxido de berílio. Um método de produção é a sinterização , feita pela mistura de berila , fluorossilicato de sódio e soda em altas temperaturas para formar fluoroberyilato de sódio , óxido de alumínio e dióxido de silício . Uma solução de fluoroberyilato de sódio e hidróxido de sódio em água é então usada para formar hidróxido de berílio por precipitação. Alternativamente, no método de fusão, o berilo em pó é aquecido a alta temperatura, resfriado com água e, a seguir, aquecido de novo levemente em ácido sulfúrico , eventualmente produzindo hidróxido de berílio. O hidróxido de berílio de qualquer método produz então fluoreto de berílio e cloreto de berílio por meio de um processo um tanto longo. A eletrólise ou o aquecimento desses compostos podem então produzir berílio.

Em geral, o carbonato de estrôncio é extraído do mineral celestita por dois métodos: por lixiviação da celestita com carbonato de sódio , ou de uma forma mais complicada envolvendo carvão .

Para produzir bário, a barita (sulfato de bário impuro) é convertida em sulfeto de bário por redução carbotérmica (como com o coque ). O sulfeto é solúvel em água e reage facilmente para formar sulfato de bário puro, usado para pigmentos comerciais ou outros compostos, como nitrato de bário . Estes, por sua vez, são calcinados em óxido de bário , que eventualmente produz bário puro após redução com alumínio . O fornecedor mais importante de bário é a China , que produz mais de 50% do abastecimento mundial.

Formulários

O berílio é usado principalmente para aplicações militares, mas também existem outros usos para o berílio. Na eletrônica, o berílio é usado como dopante do tipo p em alguns semicondutores, e o óxido de berílio é usado como isolante elétrico de alta resistência e condutor de calor . Devido ao seu peso leve e outras propriedades, o berílio também é usado na mecânica quando rigidez, leveza e estabilidade dimensional são necessários em amplas faixas de temperatura.

O magnésio tem muitos usos. Ele oferece vantagens sobre outros materiais, como o alumínio , embora seu uso tenha caído em desuso devido à inflamabilidade do magnésio. O magnésio também é frequentemente ligado ao alumínio ou zinco para formar materiais com propriedades mais desejáveis ​​do que qualquer metal puro. O magnésio tem muitos outros usos em aplicações industriais, como ter um papel na produção de ferro e aço e na produção de titânio .

O cálcio também tem muitos usos. Um de seus usos é como redutor na separação de outros metais do minério, como o urânio . Ele também é usado na produção de ligas de muitos metais, como ligas de alumínio e cobre , e também é usado para desoxidar ligas. O cálcio também desempenha um papel na fabricação de queijos , argamassas e cimento .

O estrôncio e o bário não têm tantas aplicações quanto os metais alcalino-terrosos mais leves, mas ainda têm usos. O carbonato de estrôncio é freqüentemente usado na fabricação de fogos de artifício vermelhos , e o estrôncio puro é usado no estudo da liberação de neurotransmissores nos neurônios. O estrôncio-90 radioativo encontra algum uso em RTGs , que utilizam seu calor de decomposição . O bário tem alguma utilidade em tubos de vácuo para remover gases e o sulfato de bário tem muitas utilizações na indústria do petróleo , bem como em outras indústrias.

Devido à sua radioatividade, o rádio não tem mais muitas aplicações, mas costumava ter muitas. O rádio costumava ser usado com frequência em tintas luminosas , embora esse uso tenha sido interrompido depois que os trabalhadores adoeceram. Como as pessoas pensavam que a radioatividade era uma coisa boa, o rádio era adicionado à água potável , pasta de dente e muitos outros produtos, embora também não sejam mais usados ​​devido aos seus efeitos sobre a saúde. O rádio nem mesmo é mais usado por suas propriedades radioativas, pois existem emissores mais poderosos e seguros do que o rádio.

Reações representativas de metais alcalino-terrosos

Reação com halogênios

Ca + Cl ₂ → CaCl ₂

O cloreto de cálcio anidro é uma substância higroscópica usada como dessecante. Exposto ao ar, ele absorve o vapor d'água do ar, formando uma solução. Essa propriedade é conhecida como deliquescência .

Reação com oxigênio

Ca + 1 / 2O ₂ → CaO

Mg + 1 / 2O ₂ → MgO

Reação com enxofre

Ca + 1 / 8S ₈ → CaS

Reação com carbono

Com o carbono, eles formam acetiletos diretamente. O berílio forma carboneto.

2 Be + C → Be ₂ C

CaO + 3C → CaC ₂ + CO (a 2500 ⁰ C no forno)

CaC ₂ + 2H ₂ O → Ca (OH) ₂ + C ₂ H ₂

Mg ₂ C ₃ + 4H ₂ O → 2Mg (OH) ₂ + C ₃ H ₄

Reação com nitrogênio

Apenas Be e Mg formam nitretos diretamente.

3Be + N ₂ → Seja ₃ N ₂

3Mg + N ₂ → Mg ₃ N ₂

Reação com hidrogênio

Os metais alcalino-terrosos reagem com o hidrogênio para gerar hidretos salinos que são instáveis ​​na água.

Ca + H ₂ → CaH ₂

Reação com água

Ca, Sr e Ba reagem prontamente com água para formar hidróxido e gás hidrogênio . Be e Mg são passivados por uma camada impermeável de óxido. No entanto, o magnésio amalgamado reagirá com o vapor de água.

Mg + H ₂ O → MgO + H ₂

Reação com óxidos ácidos

Os metais alcalino-terrosos reduzem o não-metal de seu óxido.

2Mg + SiO ₂ → 2MgO + Si

2Mg + CO ₂ → 2MgO + C (em dióxido de carbono sólido )

Reação com ácidos

Mg + 2HCl → MgCl ₂ + H ₂

Be + 2HCl → BeCl ₂ + H ₂

Reação com bases

Be exibe propriedades anfotéricas. Ele se dissolve em hidróxido de sódio concentrado .

Be + NaOH + 2H ₂ O → Na [Be (OH) ₃ ] + H ₂

Reação com haletos de alquila

O magnésio reage com haletos de alquila por meio de uma reação de inserção para gerar reagentes de Grignard .

RX + Mg → RMgX (em éter anidro)

Identificação de cátions alcalino-terrosos

O teste da chama

A tabela a seguir apresenta as cores observadas quando a chama de um queimador de Bunsen é exposta a sais de metais alcalino-terrosos. Be e Mg não conferem cor à chama devido ao seu pequeno tamanho.

Metal	Cor
Ca	Tijolo vermelho
Sr	Vermelho carmesim
BA	Verde amarelo
Ra	Vermelho carmim

Em solução

Mg ²⁺

O fosfato dissódico é um reagente muito seletivo para íons de magnésio e, na presença de sais de amônio e amônia, forma um precipitado branco de fosfato de amônio-magnésio.

Mg ²⁺ + NH ₃ + Na ₂ HPO ₄ → (NH ₄ ) MgPO ₄ + 2Na ⁺

Ca ²⁺

O Ca ²⁺ forma um precipitado branco com oxalato de amônio. O oxalato de cálcio é insolúvel em água, mas é solúvel em ácidos minerais.

Ca ²⁺ + (COO) ₂ (NH ₄ ) ₂ → (COO) ₂ Ca + NH ₄ ⁺

Sr ²⁺

Os íons de estrôncio precipitam com sais de sulfato solúveis.

Sr ²⁺ + Na ₂ SO ₄ → SrSO ₄ + 2Na ⁺

Todos os íons de metais alcalino-terrosos formam um precipitado branco com carbonato de amônio na presença de cloreto de amônio e amônia.

Compostos de metais alcalino-terrosos

Óxidos

Os óxidos de metais alcalino-terrosos são formados a partir da decomposição térmica dos carbonatos correspondentes .

CaCO ₃ → CaO + CO ₂ (em aprox. 900 ⁰ C)

Em laboratório, eles são obtidos a partir do cálcio:

Mg (OH) ₂ → MgO + H ₂ O

ou nitratos:

Ca (NO ₃ ) ₂ → CaO + 2NO ₂ + 1 / 2O ₂

Os óxidos exibem caráter básico: eles ficam vermelhos de fenolftaleína e tornassol azul. Eles reagem com a água para formar hidróxidos em uma reação exotérmica.

CaO + H ₂ O → Ca (OH) ₂ + Q

O óxido de cálcio reage com o carbono para formar acetileto.

CaO + 3C → CaC ₂ + CO (em 2500 ⁰ )

CaC ₂ + N ₂ → CaCN ₂ + C

CaCN ₂ + H ₂ SO ₄ → CaSO ₄ + H ₂ N — CN

H ₂ N-CN + H ₂ O → (H ₂ N) ₂ CO ( ureia )

CaCN ₂ + 2H ₂ O → CaCO ₃ + NH ₃

Hidróxidos

Eles são gerados a partir dos óxidos correspondentes na reação com a água. Eles exibem um caráter básico: eles tornam a fenolftaleína rosa e o tornassol azul. O hidróxido de berílio é uma exceção por apresentar caráter anfotérico.

Be (OH) ₂ + 2HCl → BeCl ₂ + H ₂ O

Be (OH) ₂ + NaOH → Na [Be (OH) ₃ ]

Sais

Ca e Mg são encontrados na natureza em muitos compostos, como dolomita , aragonita , magnesita (rochas carbonáticas). Os íons cálcio e magnésio são encontrados na água dura . A água dura representa um problema multifacetado. É de grande interesse remover esses íons, amolecendo a água. Este procedimento pode ser feito utilizando reagentes como hidróxido de cálcio , carbonato de sódio ou fosfato de sódio . Um método mais comum é usar aluminossilicatos de troca iônica ou resinas de troca iônica que prendem Ca ²⁺ e Mg ²⁺ e liberam Na ^{+ em seu} lugar:

Na ₂ O · Al ₂ O ₃ · 6SiO ₂ + Ca ²⁺ → CaO · Al ₂ O ₃ · 6SiO ₂ + 2Na ⁺

Papel biológico e precauções

Magnésio e cálcio são onipresentes e essenciais para todos os organismos vivos conhecidos. Eles estão envolvidos em mais de uma função, com, por exemplo, bombas de íons de magnésio ou cálcio desempenhando um papel em alguns processos celulares, o magnésio funcionando como o centro ativo em algumas enzimas e os sais de cálcio tendo um papel estrutural, principalmente nos ossos.

O estrôncio desempenha um papel importante na vida aquática marinha, especialmente nos corais duros, que usam o estrôncio para construir seus exoesqueletos . Ele e o bário têm alguns usos na medicina, por exemplo, " farinhas de bário " em imagens radiográficas, enquanto os compostos de estrôncio são empregados em alguns cremes dentais . Quantidades excessivas de estrôncio-90 são tóxicas devido à sua radioatividade e o estrôncio-90 imita o cálcio e pode matar.

Berílio e rádio, entretanto, são tóxicos. A baixa solubilidade aquosa do berílio significa que ele raramente está disponível para sistemas biológicos; não tem papel conhecido nos organismos vivos e, quando encontrado por eles, geralmente é altamente tóxico. O rádio tem baixa disponibilidade e é altamente radioativo, o que o torna tóxico para a vida.

Extensões

Acredita-se que o próximo metal alcalino-terroso depois do rádio seja o elemento 120 , embora isso possa não ser verdade devido a efeitos relativísticos . A síntese do elemento 120 foi tentada pela primeira vez em março de 2007, quando uma equipe do Laboratório Flerov de Reações Nucleares em Dubna bombardeou plutônio -244 com ferro -58 íons; entretanto, nenhum átomo foi produzido, levando a um limite de 400 fb para a seção transversal na energia estudada. Em abril de 2007, uma equipe do GSI tentou criar o elemento 120 bombardeando urânio -238 com níquel -64, embora nenhum átomo tenha sido detectado, levando a um limite de 1,6 pb para a reação. A síntese foi novamente tentada em sensibilidades mais altas, embora nenhum átomo tenha sido detectado. Outras reações foram tentadas, embora todas tenham falhado.

Prevê-se que a química do elemento 120 seja mais próxima da do cálcio ou estrôncio em vez do bário ou rádio . Isso é incomum, pois tendências periódicas predizem que o elemento 120 é mais reativo do que o bário e o rádio. Esta reatividade reduzida é devido às energias esperadas dos elétrons de valência do elemento 120, aumentando a energia de ionização do elemento 120 e diminuindo os raios metálico e iônico .

O próximo metal alcalino-terroso após o elemento 120 não foi definitivamente previsto. Embora uma simples extrapolação usando o princípio de Aufbau sugerisse que o elemento 170 é um congênere de 120, os efeitos relativísticos podem tornar tal extrapolação inválida. O próximo elemento com propriedades semelhantes aos metais alcalino-terrosos foi previsto para ser o elemento 166, embora devido à sobreposição de orbitais e menor lacuna de energia abaixo da subcamada 9s, o elemento 166 pode, em vez disso, ser colocado no grupo 12 , abaixo de copernício .

Notas

Referências

Bibliografia

• Semanas, Mary Elvira ; Leichester, Henry M. (1968). Descoberta dos Elementos . Easton, PA: Journal of Chemical Education. LCCCN 68-15217.

Leitura adicional

• Grupo 2 - Metais Alcalinos Terrestres , Royal Chemistry Society.
• Hogan, C.Michael. 2010. Cálcio . eds. A.Jorgensen, C. Cleveland. Enciclopédia da Terra . Conselho Nacional de Ciência e Meio Ambiente.
• Maguire, Michael E. "Alkaline Earth Metals." Química: fundamentos e aplicações . Ed. JJ Lagowski . Vol. 1. Nova York: Macmillan Reference USA, 2004. 33–34. 4 vols. Biblioteca de referência virtual da Gale. Thomson Gale.
• Silberberg, MS, Chemistry: The molecular nature of Matter and Change (3e édition, McGraw-Hill 2009)
• Petrucci RH, Harwood WS et Herring FG, General Chemistry (8e édition, Prentice-Hall 2002)