QM-1123 Tema 12. Elementos del grupo II A

Química General III. Tema 12. Los elementos del Grupo II A.
Descubrimiento.
1828
Be
Friedrich Wöhler y Antonine Alexandre Brutus Bussy
independientemente.
1808
Mg, Ca, Ba y Sr
Sir Humphry Davy “electrólisis de tierras alcalinas”
1898
Ra
Mary Curie (descubre el elemento a partir de la pechblenda)
Aislado en 1911 mediante electrólisis.
Tendencias.
+ pequeños
R atómicos
2 e- enlace
debido
Alcalinos
mayor carga nuclear
alto pto fusión y ebullición y densidades mayores
mayores
Entalpía de ionización
Metales Alcalinos
electropositivos
Metales
reactivos y tienen grandes potenciales de electrodo.
MX son inestables:
2MX
M + MX2
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Berilio.
- BeCl2(s) + 2K(s)
Obtención:
Be(s) + 2KCl(s)
- Electrolisis.
- Reducción de BeCl2 con Ca ó Mg
Mineral:
Be(s) + MCl2(s)
Berilo (Be3Al2(SiO3)6) se conoce desde la antigüedad.
- Aguamarina
Berilo + trazas de Fe.
- Esmeralda
Berilo + pequeñas cantidades de Cr.
- Los compuestos de berilio son muy tóxicos.
- Cuando se inhalan destruyen el tejido pulmonar (similar a la Silicosis).
-
Compuestos solubles causan dermatitis por contacto con la piel.
Be + 2HCl(ac)
El catiòn Be2+(ac)
Be2+(ac) + 2Cl-(ac) + H2(g)
[Be(H2O)4]2+
- Las moléculas de agua están fuertemente unidas al Be.
- Debido a la alta carga y pequeño tamaño.
Las disoluciones de las sales de Be son ácidas:
[Be(H2O)4]2+
[Be(H2O)3OH]+ + H+
- Seguida por reacciones de polimerización posteriores.
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disuelven
formando el ion berilato [Be(OH)4]2-
El Metal ó hidróxido
Base fuerte
- Similar al Al y Al(OH)3.
Forma
El BeCl2
cadenas largas
Mg, Ca, Sr, Ba y Ra.
distribuidos
Mg, Ca, Sr y Ba
-
Minerales y agua de mar.
Depósitos grandes de Ca (CaCO3).
- Dolomita CaCO3.MgCO3.
- Carnolita KCl.MgCl2.6H2O.
- Estroncita SrSO4
- Barita BaSO4.
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obtener
Mg
a partir de la Dolomita
∆
MgCO3.CaCO3
Intercambio iónico
Agua de mar
MgO.CaO + 2CO2
Ca(OH)2Mg(OH)2 + Mg2+
2Mg(OH)2 + Ca2+
Mg(OH)2 menos soluble Ca(OH)2
Equilibrio favorable
Obtención:
- Electrólisis de haluros fundidos (MgCl2 + CaCl2 + NaCl)
obtiene el Mg.
- Reducción de MgO.
MgO.CaO + FeSi
Mg + silicatos de Fe y Ca
200 °C
MgO + C
Mg + CO
Blanco
Mg
forma
al igual que el Al
capa protectora de óxido superficial
Grisáceo
No es atacado
A pesar
∆E° positivo
por el agua
- Mg es soluble en ácidos diluidos.
- Es un elemento esencial para la vida (presente en la clorofila).
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Obtención del Ca:
3 Ca + Ca3AlO6
6CaO + Al
electrólisis
CaCl2(l)
Ca(l) + Cl2(g)
CaF2(l)
Propiedades químicas del grupo.
Reaccionan con elementos gaseosos oxidantes
2M
+ O2
ion Edo. Oxidación +2
2MO
M + X2
MX2
M + S
MS
X = F, Cl, Br, I.
Reacción es más fácil con elementos más pesados y agentes oxidantes fuertes.
N forman nitruros con todos los elementos.
3M + N2
M3N2
- Con el Be forma el nitruro a una temperatura de 1000 °C.
M + H2
MH2
M = Mg, Ca, Sr y Ba.
- Excepto el Be todos forman hidruros.
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Reacción frente al agua:
M + H2O
M(OH)2 + H2.
- Excepto el Be.
- Mg es lenta debido a la formación de MgO superficial.
Frente a los alcoholes:
M + ROH
M(OR)2 + H2
- Combustión de carbonatos se obtienen los óxidos.
CaCO3
CaO + CO2
- El óxido de Ca se emplea en grandes cantidades para producir cemento.
Hidróxidos.
- Mg(OH)2 poco soluble (0.0001 gr/lt a 20 °C).
- Permite separar al Mg2+ del resto de los elementos del grupo precipitándolo
con NaOH.
- El resto de los hidróxidos desde Ca hasta Ra todos son solubles.
- El Be(OH)2 es anfótero como el Al(OH)3.
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Haluros.
obtener
Deshidratar sal hidratada
haluros anhidros.
adsorben
Haluros de Mg y Ca
agua fácilmente
Son
Sr, Ba y Ra
anhidros
- Energías de hidratación decrecen más rápidamente con el aumento del
tamaño del ion M2+ que las energías reticulares.
Oxosales, iones y complejos.
insolubles
Carbonatos
en agua y la kps decrece con el aumento del tamaño
del ion M2+.
- MgCO3 se emplea como antiácido.
- Sulfatos siguen el mismo orden de solubilidad.
- MgSO4.7H2O (sal de Epsom)
empleado como laxante.
- CaSO4 ( yeso).
- Sulfatos de Sr, Ba y Ra
Nitratos de Sr, Ba y Ra
insolubles y anhidros.
anhidros y se pueden precipitar a partir de
soluciones acuosas frías añadiéndoles
HNO3 fumante.
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- El ion [Mg(H2O)6]2+ no es ácido y a diferencia del [Be(H2O)4]2+ se puede
deshidratar fácilmente.
Gran tendencia
- Mg y Ca
formar complejos
solubles
MgBr2, MgI2 y CaCl2
- MgBr2(Oet2)2
Alcoholes y disolventes orgánicos polares.
preparar el reactivo de Grignard muy empleado en
síntesis orgánica.
- Mg2+ y Ca2+ forman complejos muy estables con EDTA.
Ca2+ + EDTA4-
CaEDTA2-
- Reacción empleada en química analítica para determinar la dureza del agua.
- Ca2+ y Mg2+ tienen funciones biológicas importantes.
-La formación del cerco de las bañeras se
debe a una mezcla de jabones insolubles
de calcio y magnesio, como el palmitato de
magnesio.
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USOS.
Berilio:
- Se usa en las ventanas de la rayos X (el berilio transmite bien los Rayos X).
- Aleación de 2% de Be con níquel se usa en resortes y electrodos.
- El berilio (2%) aleado con cobre produce una aleación fuerte y que tiene
gran resistencia al uso.
- Se usan aleaciones de Be como un material estructural para aviones,
misiles, naves espaciales y satélites de comunicación.
- Cerámicas.
- Como moderador en reacciones nucleares.
- El óxido se usa en la industria nuclear.
Magnesio:
- Se usa en señales luminosas y fuegos pirotécnicos.
- Bombas incendiarias.
- Se usó en la fotografía como flash.
- Es más ligero que aluminio, y se usa en aleaciones empleadas para fabricar
aviones, y construcción de misiles.
- Se usa como agente reductor para la producción de uranio y otros metales a
partir de sus sales.
- El hidróxido (leche de magnesia), cloruro, sulfato (sal de Epsom), y el
citrato se usan en la medicina.
- El óxido de magnesio es refractario y se usa en ladrillos en hornos.
- Reactivos orgánicos de magnesio como los reactivos de Grignard, son muy
útiles en síntesis orgánica.
Calcio:
- Agente reductor para la preparación de metales como el torio, uranio,
circonio, etc.
- Para deoxidar, desulfurizar, o decarbonizar varias aleaciones.
- Las aleaciones de calcio con aluminio, berilio, cobre, plomo, y magnesio
tienen algunas propiedades diversas muy importantes.
- La cal viva (CaO), se produce calentando la caliza (CaCO3) y se produce
hidróxido de calcio, Ca(OH)2, al añadirle agua al CaO. El CaO es una base
barata empleada en la industria química.
- El calcio de la caliza es un componente de cemento de Portland.
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- El sulfato de calcio empleado para producir yeso.
- Carburo de calcio empleado para producir acetileno.
- Mármoles (CaCO3), empleados en la construcción y en arte.
- Blanqueadores (Ca(OCl)2).
- Esencial para la contracción muscular, la transmisión de los impulsos
nerviosos y la coagulación de la sangre.
Estroncio:
- Empleado en los fuegos artificiales (la llama roja), y en señales luminosas.
- Producción de vidrios para los tubos de televisión de color.
- Refinación de cinc.
- Materiales ópticos
- Un isótopo radiactivo del elemento, el estroncio 85, se usa para la detección
del cáncer de huesos.
- El estroncio 90 es un isótopo radiactivo peligroso que se ha encontrado en
la lluvia radiactiva subsiguiente a la detonación de algunas armas nucleares.
Bario:
- El sulfato de bario, se usa como pigmento de pinturas, y en rayos X para
diagnostico de enfermedades.
- Hacer vidrios.
- El carbonato de bario es un veneno para ratas.
- El nitrato y el clorato dan un color verde a los fuegos artificiales.
- El sulfuro es un pigmento blanco.
Radio:
- Las pinturas de radio son luminosas.
- Fuente de neutrones.
- Usos médicos para el tratamiento de cáncer (reemplazándose ahora
por 60Co).
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