Produtos Químicos – Produção nos EUA
Classificação Produto Químico Milhões de toneladas 1 Ácido sulfúrico 36,64 2 Etileno 25,41 3 Cal 20,12 4 Propileno 16,17 5 Ácido fosfórico 11,00 6 Cloro 10,85 7 Amônia 10,74 8 Carbonato de sódio 10,21 11 Dicloro etileno 9,56 10 Hidróxido de sódio 8,03
Classificação Produto Químico Milhões de toneladas 11 Ácido nítrico 7,38 12 Nitrato de amônio 7,31 13 Etilbenzeno 5,66 14 Uréia 5,63 15 Estireno 5,10 16 Ácido Clorídrico 4,34 17 Cumeno 3,70 18 Óxido de etileno 3,42 19 Sulfato de amônio 2,84 20 1,3-Butadieno 1,81
Be ocorre na forma de silicatos e aluminossilicatos como
o berilo – Be3Al2Si6O16 e a fenacita – Be2SiO4
Mg ocorre como carbonatos, sulfatos, cloretos e
hidroxissilicatos: ex: Dolomita MgCO3·CaCO3
OCORRÊNCIA
A calcita (CaCO3), a hidroxiapatita
(Ca5(PO4)3(OH)), a fluorapatita e a fluorita (CaF2) são os principais minérios do cálcio
Celestita e a Barita são sulfatos de estrôncio e de bário
calcita
dolomita
celestita barita fluoritas vermelha e verde
os metais desse grupo não podem ser obtidos facilmente por
redução química, porque eles próprios são fortes redutores, além de reagirem com carbono formando carbetos
são fortemente eletropositivos e reagem com água →→→→ os elementos
podem ser obtidos por eletrólise de seus cloretos fundidos;
BERÍLIO
extraído dos silicatos por tratamento com HF, o que leva à
formação de Na2[BeF4] →→→→ Be(OH)2 →→→→ BeO material cerâmico usado em
reatores nucleares;
berílio metálico é obtido pela eletrólise de BeCl2 fundido, obtido pelo
tratamento térmico de Be(OH)2 na presença de carbono e Cl2; Be
também pode ser obtido pela redução de BeF2 com Mg;
berílio é usado na obtenção de ligas. Be-Cu (2% de berílio aumenta
a resistência de 5 a 6 vezes). Be-Ni →→→→ usada na fabricação de molas e
contatos elétricos. O berílio possui uma capacidade de absorção muito baixa, sendo usado na fabricação de janelas dos tubos de raios-X.
Magnésio
o magnésio é único elemento do grupo 2 produzido em larga
escala.
É um material estrutural de baixa densidade (1,74 g.cm-3
compare com aço 7,8 e Al 2,7)
usado na fabricação de ligas contendo Al, Zn, Mn, Pr, Nd e Th
usado na fabricação de estruturas e peças de aeronaves e
motores de automóveis.
o magnésio é importante em síntese orgânica, sendo usado na
Magnésio
magnésio pode ser obtido pela redução de dolomita calcinada
com liga ferrossilício a 1150 oC, à pressão reduzida: (Método Pidgeon)
calor Fe/Si
[CaCO3.MgCO3] →→→→ 2(CaO.MgO) →→→→ 2Mg + Ca2SiO4 + Fe
magnésio também pode ser obtido por eletrólise de MgCl2
fundido ou parcialmente hidratado. O MgCl2 é obtido da dolomita ou da água do mar que contém 0,13% de íons Mg2+
Ca(OH)2(aq) + MgCl2(aq) →→→→ Mg(OH)2(s) + CaCl2(aq) Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) →→→→ MgCl2(aq) + 2H2O(l)
Cálcio
o cálcio é obtido por eletrólise de CaCl2 fundido (obtido como
subproduto do processo Solvay ou a partir da reação entre CaCO3 e HCl).
o cálcio puro é usado para a produção de ligas com Al, confecção
de mancais, na indústria do aço para controlar a quantidade de carbono e na remoção de P, O e S. Também é usado como redutores na obtenção de Zr, Cr, Th e U.
ESTRÔNCIO E BÁRIO
o estrôncio e bário metálicos são produzidos em quantidades bem
menores, por eletrólise dos cloretos fundidos ou pela redução de seus óxidos com alumínio (reação termita ou aluminotermina):
M2+
(MCl2) + 2e- →→→→ M(s)
6MO(s) + 2Al(s) + calor →→→→ 3M(s) + M
3Al2O6 (M = Sr ou Ba)
Metais alcalinos versus alcalino-terrosos
-1305 -1443 -1577 -1921 -2494 -293 -326 -352 -435 -544 ∆ ∆ ∆ ∆H hid kJ mol-1 Raio metal Å Raio iônico Å PF oC 1a E.I. kJ. mol-1 2a E.I. kJ. mol-1 d g.cm-3 Li 1,52 0,76 181 520 7296 0,54 Na 1,86 1,02 98 496 4563 0,97 K 2,27 1,38 63 419 3069 0,86 Rb 2,48 1,52 39 403 2650 1,53 Cs 2,65 1,67 29 376 2420 1,90 Be 1,12 0,31 1287 899 1757 1,85 Mg 1,60 0,72 649 737 1450 1,74 Ca 1,97 1,00 839 590 1145 1,55 Sr 2,15 1,18 768 549 1064 2,63 Ba 2,22 1,35 727 503 965 3,62
os metais do grupo 2 têm cor prateada; possuem dois elétrons
de valência que podem participar de ligações metálicas;
os átomos são menores que os elementos do grupo 1 devido ao
aumento da carga nuclear efetiva →→→→ são mais densos;
os íons M2+ são mais duros, possuem maior relação carga/raio;
as energias de ligação e os pontos de ebulição são muito mais
elevados que os dos metais do grupo 1;
os pontos de fusão não variam de modo regular, porque os
metais assumem diferentes estruturas cristalinas;
1aEI + 2aEI é quase quatro a cinco vezes maior que a energia
necessária para formar um íon M+ a partir dos elementos do grupo 1
→ →→
→ a energia liberada na formação do retículo cristalino é muito
grande para estabilizar os íons M2+
a terceira energia de ionização (EI) é tão elevada que os íons M3+
nunca são formados;
a EI do berílio é muito alta →→→→ forma compostos covalentes;
compostos formados por Mg, Ca, Sr e Ba são predominantemente
iônicos
Energias de hidratação
os valores de são 4 a 5 vezes maior que as dos correspondentes
íons do grupo 1. Isto se deve principalmente ao menor tamanho e maior carga;
as energias de hidratação decrescem de cima para baixo dentro do
grupo, com o aumento do raio;
os compostos cristalinos do grupo 2 contêm mais moléculas de
água de cristalização que os correspondentes compostos do grupo 1 Exemplo:
NaCl e KCl são anidros
MgCl2·6H2O, CaCl2·H2O e BaCl2·2H2O
O COMPORTAMENTO ANÔMALO DO BERÍLIO
O berílio difere dos demais elementos do grupo por três motivos:
o berílio é muito pequeno, e as regras de Fajans estabelecem que
íons pequenos de carga elevada tendem a formar compostos covalentes;
berílio possui uma eletronegatividade relativamente elevada →→→→
quando reage com outros átomos, a diferença de eletronegatividade é diminui →→→→ favorece a formação de complexos covalentes;
os orbitais disponíveis para ligação são 2s e 2p →→→→ o Berílio forma no
máximo quatro ligações →→→→ número de coordenação máximo = 4;
moléculas lineares só existem na fase gasosa;
as moléculas de BeX2 podem polimerizar-se formando cadeias contendo átomos de halogênio em ponte, por exemplo (BeF2)n, (BeCl2)n;
Metais alcalino-terrosos
SOLUBILIDADE E ENERGIA RETICULAR
as energias reticulares são muito maiores que as dos
correspondentes do grupo 1, por causa do efeito da carga:
U αααα z+z-/r ο ο ο ο
a solubilidade depende da energia reticular do sólido e da energia de
hidratação dos íons;
descendo pelo grupo →→→→ os raios aumentam →→→→ energias de
hidratação e reticular diminuem;
energia reticular baixa favorece a solubilização, porém, energia de
hidratação baixa não favorece a dissolução →→→→ os fatores variam em
sentidos opostos;
na maioria dos casos, a energia de hidratação decresce mais rápido
que a energia reticular →→→→ compostos pouco solúveis a medida que o
água dura contém bicarbonatos e/ou sulfatos de magnésio e cálcio
dissolvidos;
Classificação da Dureza:
Temporária e Permanente
Temporária: devido-se à presença de Mg(HCO3)2 e Ca(HCO3)2
Pode ser eliminada pela fervura:
2HCO3-(aq) CO
32-(aq) + CO2(g) + H2O(l)
CO32-(aq) + Ca2+(aq) CaCO
3(s)
pode ser eliminada pela adição de cal hidratada:
Ca(HCO3)2(aq) + Ca(OH)2(aq) 2 CaCO3(s) + 2H2O(l)
Dureza Permanente:
Ocorre pela presença de sulfatos de magnésio e/ou cálcio;
Não pode ser eliminada pela fervura;
A eliminação requer a adição de carbonato de sódio
CO32-(aq) + Ca2+(aq) CaCO
3(s)
Se houver muito Mg2+, pode haver a precipitação na forma de
hidróxido:
CO32-(aq) + H
2O(l) HCO 3-(aq) + OH-(aq)
Mg2+(aq) + 2OH-(aq) Mg(OH)
2(s)
Dureza da Água
Dureza da Água
A dureza também pode ser tratada por destilação e passagem por
Água dura reduz a eficiência da limpeza;
Ca2+ e Mg2+ reagem com o sabão (estearato de sódio) = H3C(CH2)16-COO-Na+
e precipitam, prejudicando a formação de micelas;
A dureza pode ainda ser tratada pela adição de complexantes
como fosfatos inorgânicos, P2O74- ou P
3O105- ou edta =
etilenodiaminatetraacetato, que atuam como agentes quelatos
formando compostos de coordenação muito estáveis com os íons Ca2+ e Mg2+ e solúveis em água:
Dureza da Água
ânion pirofosfato tripolifosfato de sódio
COMPOSTOS IMPORTANTES
Carbonatos e bicarbonatos: CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
Sulfatos: CaSO4·1/2H2O(s) Gesso; BaSO4(s) contraste
Haletos: CaF2(s) Fluorita
Carbetos: CaO(s) + 3C(s) + calor CaC2(s) + CO(g)
CaC2(s) + 2H2O(l) Ca(OH)2 + C2H2(g)
CaC2(s) + N2(g) + calor CaNCN(s) + C(s)
cianamida cálcica
CaNCN(s) + H2O(l) CaCO3(s) + 2NH4OH(aq) CaNCN(s) + H2SO4(aq) + H2O(l) H 2NC(O)NH2(s)
uréia
COMPOSTOS ORGANOMETÁLICOS
Be e Mg formam compostos com ligação M-C;
Vitor Grignard (químico francês) recebeu o Prêmio Novel de
Química em 1912 por seus trabalhos pioneiros com os compostos organometálicos de Mg;
os reagentes de Grignard são obtidos pela reação de um haleto de
alquila ou arila com Mg em éter seco: Mg + RBr →→→→ RMgBr
todos os reagentes de Grignard são hidrolisados gerando
hidrocarbonetos:
2RMgBr + 2H2O →→→→ 2RH + Mg(OH)2 + MgBr2
Outras reações típicas dos reagentes de Grignard: RMgBr + CO2 + ácido →→→→ RCOOH RMgBr + R2C=O →→→→ R3COH RMgBr + RCHO →→→→ R2CHOH RMgBr + O2 + ácido →→→→ ROH RMgBr + S8 →→→→ RSH e R2S
