- descrever, e escrever equações para, as reações dos elementos com oxigênio, água e ácidos clorídrico e sulfúrico diluídos
- descrever, e escrever equações para, as reações dos óxidos, hidróxidos e carbonatos com água e ácidos clorídrico e sulfúrico diluídos
- descrever, e escrever equações para, a decomposição térmica dos nitratos e carbonatos, incluindo a tendência nas estabilidades térmicas
- descrever, e fazer previsões baseadas em, as tendências nas propriedades físicas e químicas dos elementos envolvidos nas reações em 10.1.1 e nos compostos envolvidos em 10.1.2, 10.1.3 e 10.1.5
- afirmar a variação nas solubilidades dos hidróxidos e sulfatos
Grupo 2
Química do A-Level · Tópico 10
8:01
Grupo 2
Antes de um raio-X estomacal, o paciente é solicitado a beber um líquido branco espesso. Ele está cheio de bário — e íons de bário são venenosos. Engolir um sal de bário solúvel…
Narração em inglês · Legendas em inglês + 中文 gravadas
10.1
Metais do Grupo 2
Programa
Fonte: Programa Cambridge International
Grupo 族 2 contém os metais magnésio, cálcio, estrôncio e bário. Todos têm dois eletrões externos, que perdem para formar iões $2+$. Ao ir para baixo do grupo, os átomos ficam maiores e os eletrões externos são mais fáceis de perder, logo os metais tornam-se mais reativos — a sua reactivity 反应活性 aumenta ao longo do grupo.
Reações dos elementos
Com oxigénio, queimam para formar um óxido:
$$2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$$
Com água, formam um hidróxido e hidrogénio. A reação fica mais rápida ao longo do grupo:
$$\text{Ca} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 + \text{H}_2$$
O magnésio é lento com água fria, mas reage rapidamente com vapor de água, dando $\text{MgO}$ e $\text{H}_2$.
Com ácido clorídrico ou sulfúrico diluído, formam um sal e hidrogénio:
$$\text{Mg} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + \text{H}_2 \qquad \text{Mg} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{MgSO}_4 + \text{H}_2$$
Com ácido sulfúrico, a reação desacelera o grupo, porque os sulfatos 硫酸盐 formados (tais como $\text{BaSO}_4$) são insolúveis e recobrem o metal.
Reações dos compostos
Os óxidos 氧化物 e hidróxidos 氢óxidos são básicos. Reagem com a água e com ácidos diluídos:
$$\text{MgO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Mg(OH)}_2 \qquad \text{Mg(OH)}_2 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$$
Os carbonatos 碳酸盐 reagem com ácidos diluídos para dar um sal, água e dióxido de carbono:
$$\text{CaCO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$$
Decomposição térmica
Thermal decomposition 热分解 significa quebrar um composto aquecendo-o.
- os carbonatos decomõem-se no óxido e dióxido de carbono:
$$\text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} + \text{CO}_2$$
- os nitratos 硝酸盐 decomõem-se no óxido, gás dióxido de nitrogênio castanho e oxigénio:
$$2\text{Ca(NO}_3)_2 \rightarrow 2\text{CaO} + 4\text{NO}_2 + \text{O}_2$$
A thermal stability 热稳定性 tanto dos carbonatos como dos nitratos aumenta ao longo do grupo. Um ião metálico maior atrai menos o ião carbonato ou nitrato, logo o composto é mais difícil de quebrar — precisa de temperatura mais alta. Assim, o carbonato de magnésio decomõe-se mais facilmente, e o carbonato de bário é o mais difícil.
Tendências na solubilidade
| Composto | Tendência na solubility 溶解度 ao longo do grupo |
|---|---|
| hidróxidos | aumenta (Mg(OH)$_2$ quase insolúvel; Ba(OH)$_2$ solúvel) |
| sulfatos | diminui (MgSO$_4$ solúvel; BaSO$_4$ insolúvel) |
Destas tendências pode prever as propriedades do próximo elemento para baixo, o rádio, e dos seus compostos.
Exemplo resolvido. $\text{MgCO}_3$ decompõe-se a cerca de $540\ °\text{C}$ e $\text{BaCO}_3$ a cerca de $1360\ °\text{C}$. Explique a tendência e preveja onde $\text{CaCO}_3$ se situa. Indo para baixo no Grupo 2, o catião torna-se maior, por isso a sua carga é distribuída por uma superfície maior e o seu poder polarizante cai. Um catião menos polarizante distorce menos o ião carbonato, por isso a ligação $\text{C-O}$ é enfraquecida menos e é necessário mais calor para a quebrar. A estabilidade térmica, portanto, aumenta descendo no grupo, e $\text{CaCO}_3$, situando-se entre Mg e Ba, decompõe-se a uma temperatura intermédia de cerca de $900\ °\text{C}$. Argumente toda a cadeia — tamanho do catião, depois poder polarizante, depois distorção do anião; "é mais reativo" não explica nada aqui.
Explorar
Escada de reatividade do Grupo 2
Desça pelo Grupo 2 e veja por que as reações tornam-se mais vigorosas.
Explorar
Laboratório de tendência do Grupo 2
Compare as tendências de estabilidade térmica e solubilidade ao longo do Grupo 2.
Vocabulário
Treinar
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| group/ɡruːp/ | 族 | zú |
| reactivity/rɪəkˈtɪvɪti/ | 反应活性 | fǎn yìng huó xìng |
| sulfate/ˈsʌlfeɪt/ | 硫酸盐 | liú suān yán |
| oxide/ˈɒksaɪd/ | 氧化物 | yǎng huà wù |
| hydroxide/haɪˈdrɒksaɪd/ | 氢氧化物 | qīng yǎng huà wù |
| carbonate/ˈkɑːbəneɪt/ | 碳酸盐 | tàn suān yán |
| thermal decomposition/ˈθɜːml ˌdiːkɒmpəˈzɪʃn/ | 热分解 | rè fēn jiě |
| nitrate/ˈnaɪtreɪt/ | 硝酸盐 | xiāo suān yán |
| thermal stability/ˈθɜːml stəˈbɪlɪti/ | 热稳定性 | rè wěn dìng xìng |
| solubility/ˌsɒljuːˈbɪlɪti/ | 溶解度 | róng jiě dù |
10.1
Dicas de prova
- A reatividade aumenta descendo no Grupo 2: a energia de ionização cai à medida que os átomos ficam maiores, por isso os eletrões são perdidos mais facilmente.
- As reações com a água tornam-se mais vigorosas descendo no grupo; Mg reage lentamente com água fria, mas rapidamente com vapor (→ MgO).
- Os hidróxidos ficam mais solúveis descendo no grupo; os sulfatos ficam menos solúveis ($\text{BaSO}_4$ insolúvel — a base do teste de sulfato).
- Escreva equações com o íon $+2$ correto e indique as observações (efervescência, dissolução).
Aulas interativas sobre este tópico
Passe por ele passo a passo, com exercícios de verificação instantânea.