Aula Metais alcalinos terrosos

Apresentação em tema: "Aula Metais alcalinos terrosos"— Transcrição da apresentação:

1 Aula Metais alcalinos terrosos

2 introdução Apresentam as mesmas tendências em relação ao grupo I .
Berílio é exceção nesse grupo . Difere muito mais do que o lítio em seu grupo.A justificativa é que o átomo de berílio e o íon Be2+ são muito pequenos em relação ao magnésio . Cerca de quatro vezes maior do que do lítio em relação ao sódio ( relativo ). Altamente reativos, mas menos reativos em relação aos metais alcalinos . São bivalentes e formam compostos iônicos incolores . Óxidos e hidróxidos são menos básicos que os correspondentes dos metais alcalinos . Magnésio é um importante elemento desse grupo . Usado em grandes quantidades .

3 Compostos utilizados em grande quantidade
Calcário ( CaCO3 ), utilizado na preparação de cal, cimento e giz . CaSO4, gesso Fluorita ( CaF2 ) , utilizado na siderurgia, vidros, cerâmica, instrumentos ópticos . Magnesita ( MgCO3 ), utilizado em tintas de impressão, vidros, indústria farmacêutica . Barita ( BaSO4 ), 90% é utilizada em lamas de perfuração na industria petrolífera, tintas e papel

4 Ocorrência Berílio: encontrado em minerais do grupo dos silicatos . Berilo ( Be3Al2Si6O18 ) e fenacita (Be2SiO4). Magnésio : sais de magnésio dissolvidos na água do mar, 0,13% .Dolomita(MgCO3.CaCO3) . Magnesita (MgCO3 ), talco (Mg3(OH)2Si4O10) . Cálcio : calcário(mármore ) (CaCO3),gesso(CaSO4). Estrôncio : celestista (SrSO4 ), estroncianita (SrCO3). Bário : barita ( BaSO4 )

5 obtenção Não são obtidos facilmente por redução química . ( são fortes agentes redutores e em reação com carbono formam carbetos . Reagem com água, assim não pode ser usada Eletrólise em meio aquoso forma a amalgama que é difícil separar o metal. Podem ser obtidos por eletrólise ígnea (NaCl é usado para baixar o ponto de fusão do metal )

6 Ca + 2C CaC C CaO + 3C CaC2 + CO oC Sólido cinza, que por tratamento fica incolor. Reação acontece em forno elétrico sem a presença de oxigênio, logo em atmosfera inerte. Em reação com água tanto o metal, quanto o óxido produzem o hidróxido, assim meio aquoso não pode ser usado no deslocamento dos mesmos por outro metal.

7 Obtenção do magnésio Único elemento produzido na forma metálica em grande escala. Metal leve, de baixa densidade (importância). 1,74g/cm3, o aço: 7,8g/cm3, Al: 2,7g/cm3. Forma muitas ligas (estrutura e peças de aviões e motores de automóveis )

8 O processo antigo utilizava MgO obtido pela decomposição térmica ( 840oC ) da magnesita (MgCO3) A redução na faixa de 2000oC em forno rotativo . O óxido de magnésio é reduzido pelo coque obtendo-se magnésio e CO no estado gasoso. A mistura é resfriada rápidamente , de modo a se obter o metal no estado sólido e também evitar o deslocamento em sentido contrário à reação.Durante o processo toma-se o cuidado com ar e umidade devido a possibilidade de reações paralelas.Um dos meios de se evitar as reações paralelas é o uso de um gás inerte.

9 MgCO MgO + CO2 ( 840oC ) . MgO + C Mg + CO ( 2000oC )

10 Processo Pidgeon Obtido pela redução de dolomita calcinada com liga de ferro/silício (ferrossilício) a 1150oC. a pressão reduzida ( importante, pois consegue-se trabalhar a temperatura mais baixa, o que é conveniente ). [CaCO3.MgCO3] CaO.MgO Mg + Ca2SiO4 + Fe . Temperatura de calcinação, entre 1400/1800oC

11 Ou , ( Ca,Mg )CO CaO.MgO(s) + CO2 , dolomita calcinada. ( Fe,Si )(s) + MgO(s) Fe(s) + SiO2 + Mg(g) CaO + SiO CaSiO3 O magnésio é recolhido por destilação à vácuo.

12 eletrólise Obtido atualmente por eletrólise do cloreto de
magnésio com adição de cloreto de sódio com intuito de baixar o ponto de fusão da célula eletrolítica ( vantagens descritas na aula de metais alcalinos ). Temperatura de processo 710oC O Mg fundido que se forma no cátodo sobe para a superfície do eletrólito fundido. O Cl se forma no ânodo e então coletado

13 Mg2+ + 2e Mg 2Cl Cl2 + 2e - Global : Mg+ + 2Cl MgCl2

14 Produção do cloreto de magnésio para a eletrólise
1)Processo Dow de extração da água do mar Água do mar contém 0,13% de íon Mg2+ O Mg(OH)2 é menos solúvel que Ca(OH)2 Quando cal hidratada Ca(OH)2 é adicionada a água do mar, os íons Ca+ vão para a fase aquosa na forma de cloreto de cálcio Mg(OH)2 é precipitado.É filtrado, tratado com HCl formando o cloreto de magnésio

15 Ca(OH)2 + MgCl2 Mg(OH)2 + CaCl2
( adicionado ) filtrado Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2H2O ( adicionado )

16 2) Processo Dow de extração da salmoura natural (alemanha e no Brasil, na Bahia)
dolomita calcinada ( MgO.CaO ) tratada com HCl forma o CaCl2 e MgCl2. Trata-se o meio reacional com CO2 de forma a tratar a dolomita calcinada remanescente obtendo carbonato de cálcio que vai precipitar ( íon Ca+ precipita na forma de CaCO3 ). CaCl2.MgCl2 + CaO.MgO + 2CO MgCl2 + 2CaCO3

17 O MgCl2 também é obtido à partir da magnesita.
Por decomposição obtem-se o óxido de magnésio. Fazendo a redução com CO e tratando com cloro chega-se ao cloreto de magnésio MgO + CO + Cl MgCl2 + CO2 Obtenção por este método foi descartado. A redução forma o Mg metálico, com posterior reação com cloro, o que torna uma reação de risco e necessidade de grande controle operacional .

18 Carbonatos São sais de ácido fraco, H2CO3 e M(OH)2. São decompostos termicamente, a temperaturas elevadas.Todos são solúveis em ácido com desprendimento de CO2 . MCO3(s) + 2H M2+ + H2O + CO2 Na 1ª etapa forma-se o hidrogenocarbonato) do metal . MCO3(s) + H+(aq) M2+ (aq) + ( HCO3- ) (aq

19 Os carbonatos insolúveis na natureza (granito) se dissolvem em uma solução fracamente ácida . Combinação de água com CO2 Quando a solução de um hidrogenocarbonato de um metal alcalino-terroso é aquecida, a solubilidade do CO2 em água diminui, e os carbonatos insolúveis são precipitados. M(HCO3)2(aq) MCO3(s) + CO2 + H2O

20 Nas cavernas observamos as estalactites crescendo no teto e as estalagmites crescendo no solo. ( reação acima )

21 Dureza da água Água dura contém carbonatos, bicarbonatos, sulfatos de cálcio e magnésio. Água dura dificulta a formação de espuma ao se utilizar sabão. A água dura é formada pela dureza temporária e a dureza permanente. A dureza temporária é formada pelo hidroge- nocarbonato de cálcio e do hidrogenocarbonato de magnésio que são solúveis e que por aquecimento da água perdem CO2 e formam carbonatos insolúveis.

22 O carbonato de cálcio e o carbonato de magnésio que precipitam devido ao aquecimento da água se incrustam nas tubulações, caldeiras e equipamentos diversos o que prejudica o funcionamento diminuindo a eficiência e também aumenta o risco de acidentes. A dureza temporária pode ser eliminada por cal hidratada. Ca(HCO3)2 + Ca(OH) CaCO3 + H2O

23 A dureza permanente é formada pelo MgSO4 e o CaSO4 A dureza permanente não é eliminada pela fervura da água. Antigamente a dureza permanente era eliminada pelo processo calcário – soda CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4 A destilação retira a dureza temporária. O carbonato fica retido no interior do destilador

24 Atualmente a dureza total é eliminada na indústria, pelos abrandadores de dureza.
São equipamentos que possuem resinas catiônicas e aniônicas que trocam os íons cálcio e magnésio pelo íon sódio, deste modo diminuindo a incrustação em tubulações e caldeiras principalmente