Elementos Representativos Alcalinoterreos Semestre U-2014

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Tema 4 Elementos Representativos Alcalinotérreos Universidad de Los Andes Facultad de Ingeniería Escuela Básica Química Inorgánica Semestre U-2014 http://sites.google.com/site/montealegreroger

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(3)

Elementos Representativos de los grupos I al VII Los Elementos Representativos comprenden los bloques

(4)

GRUPO II Ó 2-A: LOS METALES ALCALINOTERREOS

GRUPO II Ó 2-A: LOS METALES ALCALINOTERREOS Miembros: Berilio, magnesio, calcio, estroncio, berilio

Miembros: Berilio, magnesio, calcio, estroncio, berilio

Símbolos: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra

AlcalinotérreosAlcalinotérreos proviene del nombre que recibían sus óxidos, proviene del nombre que recibían sus óxidos, tierrastierras, que tienen , que tienen propiedades básicas (alcalinas). Los metales alcalinotérreos son un grupo de

propiedades básicas (alcalinas). Los metales alcalinotérreos son un grupo de

elementos que se encuentran situados en el grupo 2 de la tabla periódica.

(5)

Propiedades de los metales

alcalinotérreos

• Todos los elementos son metálicos. • Metales de color blanco plateado. • Poseen brillo.

• Buenos conductores de electricidad y calor. • Muy reactivos, configuración ns2

(6)

Propiedades de los metales

alcalinotérreos configuración

electrónica

(7)

 A diferencia de la mayoría de A diferencia de la mayoría de

los metales, sus temperaturas

de fusión y ebullición son bajas,

disminuyendo ambas a medida

que descendemos en el grupo.

Propiedades de los metales

alcalinotérreos

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Propiedades de los metales

alcalinotérreos

in cr em en ta nd o el r ad io a tó m ic o Presenta baja densidad Blandos

(9)

 Son muy reactivos, ya que son Son muy reactivos, ya que son

propensos a ceder ese ultimo

electrón de una manera fácil y

rápida. rápida. MM_(s)_(s) M M2+2+ (ac) (ac) + 2e + 2e-

-Propiedades de los metales

Propiedades de los metales

alcalinotérreos

(10)

NaCl(s) → Na(g) + Cl(g) Na(g) → Na*(g) [Ne]3s1_[Ne]3p1 Na*(g) → Na(g) + hν λ = 589 nm ΔE longitud de onda

en la región visible

Propiedades de los metales

alcalinotérreos

(11)

Propiedades de los metales

alcalinotérreos

Ca

(12)

Propiedades de los metales

alcalinos

K _Rb Li Color violeta Color carmín Cs

(13)

Casi todos los compuestos de los metales

alcalinos son

alcalinos son sólidos iónicossólidos iónicos, ,

generalmente incoloro, solubles en agua

Propiedades de los metales

alcalinotérreos

(14)

(15)

Propiedades químicas de los

metales alcalinotérreos

Be(s) + 2H₂O(l) Be(OH)₂(s) + H₂(g) Ca(s) + 2H₂O(l) Ca(OH)₂(s) + H₂(g) Ba(s) + 2H₂O(l) Ba(OH)₂(s) + H₂(g) Sr(s) + 2H₂O(l) Sr(OH)₂(s) + H₂(g)

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BERILIO

Historia

Nombre inicial Glucinio

Berilo ciclosílicato Be₃Al₂(SiO₃)₆ Louis Vauquelin 1798 Óxido de berilio BeO Compuestos de sabor dulce

(17)

Obtención

del

Obtención

del

Berilio

Berilo ciclosílicato Be₃Al₂(SiO₃)₆ Acido sulfúrico H₂SO₄ BeSO₄ 1400 °C Óxido de Berilio Compuestos de Berilio

(18)

Obtención

del

Obtención

del

Berilio

Cloruro de berilio BeCl₂ Fluoruro de berilio BeF₂ Cloruro de berilio BeCl₂ Reducción Na y Mg

(19)

Propiedades

del

Propiedades

del

Berilio

 Es un elemento químico de Es un elemento químico de

símbolo Be y numero atómico 4.

 Metal de color blanco argentino. Metal de color blanco argentino.

 Es el menos reactivo con relación Es el menos reactivo con relación

a los de su grupo.

(20)

Usos del Berilio

 Elemento de aleación, en aleaciones cobre berilio Elemento de aleación, en aleaciones cobre berilio

con una gran variedad de aplicaciones en el

diagnóstico con rayos X.

 Delgadas láminas de berilio para filtrar la Delgadas láminas de berilio para filtrar la

radiación visible.

 En la litografía de rayos X para la reproducción En la litografía de rayos X para la reproducción

de circuitos integrados.

(21)

Usos del Berilio

 Moderador de neutrones en reactores nucleares.Moderador de neutrones en reactores nucleares.

 El óxido de berilio se emplea cuando son necesarias El óxido de berilio se emplea cuando son necesarias

elevadas conductividades térmicas y propiedades elevadas conductividades térmicas y propiedades

mecánicas. mecánicas.

(22)

Minerales del

Berilio

Berilo

Apariencia masa cristalina

Color: Blanco, verde, rojo, azul,

amarillo.

Fórmula: Ciclosilicato

Fórmula: Ciclosilicato BeBe₃₃AlAl₂₂(SiO(SiO₃₃))₆₆

Sistema: Cristales hexagonales

(23)

Minerales del

Berilio

Bertrandita

Apariencia masa cristalina

Color: Incoloro, amarillo pálido.

Fórmula: Ciclosilicato

Fórmula: Ciclosilicato BeBe₄₄SiSi₂₂OO₇₇(OH)(OH)₆₆

Sistema: Cristales hexagonales

(24)

•El berilio se encuentra en 30 minerales diferentes,

siendo los más importantes berilo y bertrandita.

•Principales fuentes del berilio comercial, crisoberiloy

fenaquita.

•Actualmente la mayoría del metal se obtiene mediante

reducción de fluoruro de berilio con magnesio.

Abundancia y

Obtención

Nesosilicato Be₂SiO₄ BeAl₂O₄

(25)

•Las formas preciosas del berilo son el aguamarina y la

esmeralda.

•Geográficamente, las mayores reservas se encuentran

en los Estados Unidos que lidera también la producción mundial de berilio (65%), seguido de Rusia (40%) y China (15%).

•Las reservas mundiales se estima que superan las

80.000 toneladas.

Abundancia y

Obtención

(26)

•Los efectos dependen del nivel y de la duración de la exposición.

•Si el nivel es suficientemente alto, por encima de 1000 μg/m3 _{en el aire}

respirado, puede provocar una enfermedad aguda por berilio o beriliosis aguda.

•El riesgo de la población general a contraer estas enfermedades es muy bajo ya que los niveles de berilio en entornos no laborales son muy bajos (0,00003-0,0002 μg/m3_).

•El contacto del berilio con la piel tras un rasguño o corte, puede causar eczema y úlceras cutáneas.

•La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer ha determinado que el berilio es un carcinógeno humano.

Efectos sobre la salud

(27)

MAGNESIO

Historia

El nombre procede de magnesia (periclasa), que en griego designaba una región de Tesalia.

Joseph Black 1755 Sr Humprey Davy₁₈₀₈ Mezcla de magnesia Oxido mercurico HgO Magnesia MgO

(28)

OBTENCION

(29)

Proceso de

Dow

(30)

Propiedades

del

Propiedades

del

Magnesio

símbolo Mg y número atómico

12.

 Metal de color blanco plateado. Metal de color blanco plateado.

 Es Es un un buen buen conductor conductor de de

electricidad y calor.

(31)

Propiedades

del

Propiedades

del

Magnesio

 Es un elemento maleable y dúctil Es un elemento maleable y dúctil

cuando se calienta.

 Posee una densidad mas baja que Posee una densidad mas baja que

otro metal, motivo para

construcción de estructuras.

(32)

Propiedades

del

Propiedades

del

Magnesio

 El oxígeno, agua y bases no El oxígeno, agua y bases no

atacan al metal a temperatura

ambiente.

 Reacciona con ácidos. Reacciona con ácidos.

 Reacciona con el oxígeno a 800 Reacciona con el oxígeno a 800 °C.°C.  Color de la llama blanco radiante.Color de la llama blanco radiante.

(33)

Usos del

Magnesio

 Aleaciones (Mg-Al-Cu) material Aleaciones (Mg-Al-Cu) material

liviano para la elaboración de

piezas de aviones.

 Equipos Equipos como como aspiradoras, aspiradoras,

instrumentos ópticos, carretillas,

cortadoras de césped, caullos.

(34)

Usos del

Magnesio

 El metal se utiliza en flash El metal se utiliza en flash

fotográfico.

 El metal se usa en bombillas.El metal se usa en bombillas.

 Es un buen agente reductor, se Es un buen agente reductor, se

utiliza en metalurgia.

(35)

Usos del

Magnesio

 La facilidad de oxidación del La facilidad de oxidación del

metal, se usa como protección

catódica.

 Fuegos artificiales.Fuegos artificiales.

 Es un buen agente reductor, se Es un buen agente reductor, se

utiliza en varios procesos

metalúrgicos.

(36)

Usos del

Magnesio

 Los haluros del metal, como el Los haluros del metal, como el

cloruro de magnesio (MgCl)

fundido se utiliza para obtener

magnesio metálico, proteger la

madera, cementos especiales,

cerámicas, sales refrigerantes.

(37)

Usos del

Magnesio

 El óxido de magnesio se usa como El óxido de magnesio se usa como

material refractario en hornos

para la producción de hierro y

acero.

 Aleación de Mg-Al construcción Aleación de Mg-Al construcción

de latas para bebidas gaseosas.

(38)

Usos del

Magnesio

 Resistencia tipo tubular, son los Resistencia tipo tubular, son los

elementos calefactores más

utilizados para aplicaciones a

nivel industrial.

(39)

• En los frutos secos: girasol, sésamo, almendras,

pistacho, avellanas y nueces.

• Entre los cereales: germen de trigo, levadura, mijo,

arroz y trigo.

• En las legumbres: soja, alubias, garbanzos y lentejas. • De lo que comemos, solo del 30 - 40 % es absorbido

por nuestro cuerpo y depositado en el intestino delgado.

(40)

El magnesio es un tranquilizante natural que mantiene el equilibrio energético en las neuronas y actúa sobre la transmisión nerviosa, manteniendo al sistema nervioso en buena salud. Ampliamente recomendado para los tratamientos antiestrés y antidepresión. Es además un relajante muscular.

Otros beneficios:

•El magnesio ayuda a fijar el calcio y el fósforo en los huesos y dientes. •Previene los cálculos renales ya que moviliza al calcio.

•El magnesio actúa como un laxante suave y antiácido.

•Es también efectivo en las convulsiones del embarazo: previene los partos prematuros manteniendo al útero relajado.

(41)

Minerales del Magnesio

Carnalita

Apariencia masa cristalina Apariencia masa cristalina

Fórmula: KMgCl Fórmula: KMgCl₃₃.6H.6H₂₂OO Sistema Ortorrómbico Sistema Ortorrómbico Langbeinita Langbeinita

Apariencia masa cristalina Apariencia masa cristalina

Fórmula: K

Fórmula: K₂₂MgMg₂₂(SO(SO₄₄))₃₃ Sistema Ortorrómbico Sistema Ortorrómbico

(42)

Minerales del Magnesio

Polihalita

Apariencia: Masa cristalina de color blanco Apariencia: Masa cristalina de color blanco

Fórmula: K

Fórmula: K₂₂CaCa₂₂Mg(SOMg(SO₄₄))₄₄.2H.2H₂₂OO Sistema Triclinico

Sistema Triclinico

Dolomita

Apariencia: Sólido color rosa Apariencia: Sólido color rosa

Fórmula: CaMg(CO Fórmula: CaMg(CO₃₃))₂₂

Sistema: Trigonal. Sistema: Trigonal.

(43)

Minerales del Magnesio

Magnesita

Apariencia: Masa sólido incoloro, banco. Apariencia: Masa sólido incoloro, banco.

Fórmula: Mg(CO Fórmula: Mg(CO₃₃))₂₂

(44)

CALCIO

Historia

El nombre deriva del latín calix (cal)

Sr Humprey Davy 1808

Cal (MgO) Amalgama de Hg

(45)

Propiedades

del

Propiedades

del

Calcio

símbolo Ca y número atómico 20.

 Metal de color blanco plateado Metal de color blanco plateado

recién cortarlo pero se torna

levemente de color amarillo con el

aire.

 Reacciona con agua formando Reacciona con agua formando

hidróxido de calcio Ca(OH)

hidróxido de calcio Ca(OH)₂₂ de _de

color grisáceo.

(46)

Propiedades

del

Propiedades

del

Calcio

 Es un metal blando, dúctil y maleable. Es un metal blando, dúctil y maleable.

 Color de la llama rojo, formando óxido y nitruro de Color de la llama rojo, formando óxido y nitruro de

calcio.

 Está presente en los huesos como hidroxiapatito de Está presente en los huesos como hidroxiapatito de

calcio, Ca

calcio, Ca₁₀₁₀(OH)(OH)₂₂(PO(PO₄₄))₆₆ El ion Ca El ion Ca2+2+ interviene en la _{interviene en la}

contracción muscular.

(47)

Abundancia del elemento Calcio

(48)

• El compuesto carbonato de calcio CaCO₃ es el componente principal de la piedra caliza.

•Cal apagada hidróxido de calcio Ca(OH)₂ y cal viva óxido de calcio CaO.

•El yeso cuya fórmula CaSO₄.2H₂O

•Por electrólisis con cloruro de calcio fundido.

Obtención de Calcio

(49)

Usos del Calcio

• Agente reductor en la extracción de otros metales _{Agente reductor en la extracción de otros metales}

como el uranio, circonio y torio.

• Desoxidante, desulfurizador, o descarburizador _{Desoxidante, desulfurizador, o descarburizador}

para varias aleaciones ferrosas y no ferrosas.

• Agente de aleación utilizado en la producción de _{Agente de aleación utilizado en la producción de}

aluminio, berilio, cobre, plomo y magnesio.

(50)

Usos del Calcio

• La cal viva se utiliza en metalurgia, también en _{La cal viva se utiliza en metalurgia, también en}

agricultura para reducir la acidez de los suelos .

• En la actualidad se usa la cal viva para tratar los _{En la actualidad se usa la cal viva para tratar los}

lagos contaminados con lluvia ácida.

• El calcio metálico se utiliza como agente en _{El calcio metálico se utiliza como agente en}

aleaciones con metales como aluminio y cobre,

también en la preparación de berilio a partir de

sus compuestos.

(51)

Usos del Calcio

•Aplicación en muchos productos lácteos o _{Aplicación en muchos productos lácteos o}

medicamentos para el refuerzo de los huesos

humanos, compuestos de calcio . Si tenemos falta de

calcio en nuestros huesos facilitaremos la aparición

de enfermedades como la osteoporosis.

(52)

Usos del Calcio

(53)

Usos del Calcio

•Aplicación de la caliza materiales de construcción._{Aplicación de la caliza materiales de construcción.}

•Cemento Porland es una mezcla de silicatos y _{Cemento Porland es una mezcla de silicatos y}

aluminatos de calcio.

•El carbonato de potasio puro se utiliza en la _{El carbonato de potasio puro se utiliza en la}

fabricación de papel para proporcionarle brillo,

opacidad, suavidad y capacidad de absorber bien la

tinta.

(54)

Minerales del Calcio

Polihalita

Fórmula: K

Fórmula: K₂₂CaCa₂₂Mg(SOMg(SO₄₄))₄₄.2H.2H₂₂OO Sistema Triclinico

Sistema Triclinico

Dolomita

Apariencia: Sólido color rosa Apariencia: Sólido color rosa

Fórmula: CaMg(CO Fórmula: CaMg(CO₃₃))₂₂

(55)

Minerales del Calcio

Calcita

Fórmula: Ca(CO Fórmula: Ca(CO₃₃))₂₂

Sistema Trigonal, hexagonal. Sistema Trigonal, hexagonal.

Marmol

Apariencia: Sólido color blanco. Apariencia: Sólido color blanco.

Fórmula: Ca(CO

Fórmula: Ca(CO₃₃))₂₂ 90% resto impurezas. 90% resto impurezas. Sistema: Trigonal.

(56)

Minerales del Calcio

Alabastro (Yeso)

Fórmula: Ca(SO Fórmula: Ca(SO₄₄))₂₂ Sistema Monoclinico. Sistema Monoclinico. Apatito Apatito

Apariencia: Sólido color variable. Apariencia: Sólido color variable.

Fórmula: Ca

Fórmula: Ca₅₅(PO(PO₄₄))₃₃(F, Cl, OH)(F, Cl, OH) Sistema: Hexagonal.

(57)

DUREZA DEL AGUA

Si el agua contiene iones capaces de proporcionar cantidades

importantes para formar un precipitado se dice que el

importantes para formar un precipitado se dice que el agua agua es dura

es dura..

1000 ppm

Dureza del agua

Dureza Temporal

(58)

Dureza Temporal

El agua contiene iones bicarbonato HCO

El agua contiene iones bicarbonato HCO₃₃-- disueltos_disueltos

HCO

₃₃--

+

₊

calor

_calor

CO

₃₃-2-2

+ CO

_{+ CO}

2 2

Ca

+2+2

Mg

+2+2

CaCO

₃₃

+ MgCO

_{+ MgCO}

₃₃

+ CaO + MgO

Incrustación de

las calderas

HCO HCO₃₃-- + ₊OH_OH--

H

2 2

O + CO

33-2-2 Ablandamiento Ablandamiento del agua (Ca(OH)

(59)

ESTRONCIO

Historia

El estroncio fue identificado en las minas de plomo de la ciudad de Estrocia (Escosia), donde procede su nombre.

Aldair Crawford 1790

(60)

Propiedades

del

Propiedades

del

Estroncio

símbolo Sr y número atómico 38.

brillante, algo maleable.

(61)

Propiedades

del

Propiedades

del

Estroncio

 Se Se oxida oxida rápidamente rápidamente en en

presencia de aire.

 Gracias a su alta reactividad no se Gracias a su alta reactividad no se

encuentra solo en la naturaleza.

(62)

Propiedades químicas de los metales

alcalinotérreos

Be(s) + 2H₂O(l) Be(OH)₂(s) + H₂(g)

Mg(s) + 2H₂O(l) Ca(OH)₂(s) + H₂(g)

Ca(s) + 2H₂O(l) Ba(OH)₂(s) + H₂(g)

Sr(s) + 2H₂O(l) Sr(OH)₂(s) + H₂(g) Reacción lenta Reacción lenta Reacción (vapor) Reacción (vapor) Reacción (fría) Reacción (fría) Reacción (fría) Reacción (fría)

(63)

Propiedades

del

Propiedades

del

Estroncio

 Arde espontáneamente en el aire Arde espontáneamente en el aire

con llama rosada formando óxido

y nitruro.

 Cuando Cuando arde arde a a temperatura temperatura

ambiente forma el óxido.

 Debe conservarse en un solvente Debe conservarse en un solvente

que no contenga agua.

(64)

Usos del Estroncio

•_{Pirotecnia (nitrato).}_{Pirotecnia (nitrato).}

•_{Producción de imanes de ferrita.}_{Producción de imanes de ferrita.}

•_{El carbonato se usa en el refino del cinc (remoción}_{El carbonato se usa en el refino del cinc (remoción}

del plomo durante la electrólisis), y el metal en la del plomo durante la electrólisis), y el metal en la

desulfurización del acero. desulfurización del acero.

(65)

Usos del Estroncio

•El titanato de estroncio tiene un índice de refracción _{El titanato de estroncio tiene un índice de refracción}

extremadamente alto y una dispersión óptica mayor que la del

diamante, propiedades de interés en diversas aplicaciones

ópticas.

(66)

Usos del Estroncio

•Otros compuestos de estroncio se utilizan en la fabricación de _{Otros compuestos de estroncio se utilizan en la fabricación de}

cerámicas, productos de vidrio, pigmentos para pinturas

(cromato), lámparas fluorescentes (fosfato) y medicamentos

(cloruro y peróxido).

(67)

 Actualmente el estroncio se usa principalmente en Actualmente el estroncio se usa principalmente en

cristales para tubos de rayos catódicos de televisores

a color por las leyes que obligan a utilizar este metal

para filtar los rayos X.

 Su isótopo 89 se usa para tratar cáncer, el 85 se ha Su isótopo 89 se usa para tratar cáncer, el 85 se ha

utilizado en radiología y el 90 en generadores de

energía.

Usos del Estroncio

(68)

Abundancia del Elemento Estroncio

(69)

BARIO

Historia

El nombre deriva del griego barys (pesado)

Sr Humprey Davy 1808

(HgO)

(70)

símbolo Ba y número atómico 56.

 Metal blando.Metal blando.

Propiedades del

Bario

(71)

símbolo Ba y número atómico 56.

 Metal blando.Metal blando.

Propiedades del

Bario

(72)

 Se Se oxida oxida rápidamente rápidamente en en

presencia de aire.

 Gracias a su alta reactividad no se Gracias a su alta reactividad no se

encuentra solo en la naturaleza.

 Reacciona rápidamente con agua.Reacciona rápidamente con agua.

Propiedades del

Bario

(73)

 Se le encuentra siempre formando compuestos con Se le encuentra siempre formando compuestos con

halógenos, aunque también se halla formando

nitratos o sulfatos no soluble en agua.

 Las sales de Bario, expuestas al mechero de Bunsen, Las sales de Bario, expuestas al mechero de Bunsen,

colorean la llama de un verde intenso.

Propiedades del

Bario

(74)

Usos del

Bario

 El bario es también utilizado para los juegos El bario es también utilizado para los juegos

pirotécnicos.

 Suele utilizarse en determinaciones gravimétricas en Suele utilizarse en determinaciones gravimétricas en

forma de sales.

(75)

Usos del

Bario

 Algunos de sus compuestos se consideran gemas.

 El bario metálico tiene pocas aplicaciones prácticas,

aunque a veces se usa para recubrir conductores eléctricos en aparatos electrónicos y en sistemas de encendido de automóviles.

(76)

• El sulfato de bario (BaSOEl sulfato de bario (BaSO₄₄) se utiliza también como ) se utiliza también como material de relleno para los productos de caucho,

material de relleno para los productos de caucho,

en pintura.

• El nitrato de bario se utiliza en fuegos artificiales y _{El nitrato de bario se utiliza en fuegos artificiales y}

el carbonato de bario en venenos para ratas.

Usos del

Bario

(77)

Minerales del Bario

BARITA

Apariencia: Masa cristalina de color blanco,

marrón, azulado. marrón, azulado. Fórmula: Ba(SO Fórmula: Ba(SO₄₄))₂₂ Sistema Ortorrómbico. Sistema Ortorrómbico.

(78)

RADIO

Historia

El elemento radio del latín radius (rayo) donde procede su nombre.

Marie Curie 1898 Uraninita

(79)

 Es un elemento químico de símbolo Ra y Es un elemento químico de símbolo Ra y

número atómico 88.

 Metal de color blanco plateado brillante, Metal de color blanco plateado brillante, pero pero

se ennegrece con la exposición al aire.

Propiedades del

Radio

(80)

 Se encuentra a nivel de trazas en minas de uranio, Se encuentra a nivel de trazas en minas de uranio,

es extremadamente radiactivo, un millón de veces es extremadamente radiactivo, un millón de veces más que el uranio. Su isótopo más estable, Ra-226, más que el uranio. Su isótopo más estable, Ra-226, tiene un periodo de semi-desintegración de 1.602 tiene un periodo de semi-desintegración de 1.602

años y se transmuta dando radón. años y se transmuta dando radón.