1. Grupo 1: Metales Alcalinos

2. Grupo 2: Metales Alcalinotrreos

Recopilado por:Eliana Martza Tulcn Meja

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Poseen una configuracin electrnica de

valencia en el estado fundamental ns2.

Poca informacin se encuentra sobre el

Ra. Es un elemento radiactivo y se

forma como 88226 en la serie de

desintegracin del 92238 . Las

propiedades del Ra pueden deducirse

por extrapolacin a partir de los

correspondientes compuestos de Ca, Sr

y Ba. 2

Be

Su fuente es la gema o mineralBe3Al2[Si6O18], que se presenta en

varios colores, a consecuencia de la

presencia de impurezas.

Color azul claro, se denomina agua marina

Verde oscuro, se denomina esmeralda

El metal se obtiene por electrlisis deuna mezcla de BeCl2 y BeF2 a 800C.

PROPIEDADES

Nombre Berilio

Smbolo Be

Nmero atmico 4

Masa atmica 9.012 g

Estado de oxidacin 2+

Electronegatividad 1.5

Radio atmico 1.12

Radio inico 0.31

Configuracin electrnica 1s 2s

Punto de fusin 1278C

Punto de ebullicin 2970C

Densidad 1.848g/mL

Estructura cristalina Cbica

Color Blanco plateado3

Se utiliza en forma de aleaciones de Cu para dar fuerza y resistencia al Cu que seusa en los interruptores elctricos y en distintas maquinas.

En estado puro se utiliza en los reactores nucleares, en los que su transparencia,resistencia mecnica y baja densidad lo hacen recomendable como material

estructural.

Una desventaja es que tanto el metal como sus compuestos son venenosos.

El Be2+ tiene un tamao tan pequeo y una carga tan alta, en proporcin, que atraea los electrones de los tomos de N de las protenas y con ello destruye la estructura

y la funcin de los tejidos que forman el cuerpo.

El Be en cualquier forma es especialmente txico si penetra en cortes o es inhalado. 4

Mg y Ca

Son el octavo y quinto elemento msabundante, de la corteza terrestre; el Mg el

tercero ms abundante en el mar.

El Mg no se encuentra en estado libre sinoque forma parte de numerosos compuestos,

en su mayora xidos y sales.

El Mg en contacto con el aire se vuelvemenos lustroso. Es un metal altamente

inflamable.

La abundancia natural del Be, Sr y Ba esmucho menor que la de Mg y Ca.

PROPIEDADES

Nombre Magnesio Calcio

Smbolo Mg Ca

Nmero atmico 12 20

Masa atmica 24.324 40,078

Estado de oxidacin 2+ 2+

Electronegatividad 1.31 1.00

Radio atmico 160 pm 194 pm

Radio inico 72 pm ---

Configuracin electrnica [Ne] 3s2 [Kr] 4s2

Punto de fusin 650C 842C

Punto de ebullicin 1090C 1527C

Densidad 1738g/mL 1550 g/mL

Estructura cristalina Hexagonal fcc

Color Blanco plateado Grisceo

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El Ca se torna levemente amarillentocuando se expone al aire, luego se

vuelve gris por la formacin del

hidrxido, al reaccionar con la

humedad del ambiente.

Los elementos Mg, Ca, Sr y Ba estnampliamente distribuidos en minerales y

como sales disueltas en el agua de mar.

PROPIEDADES

Nombre Estroncio Bario

Smbolo Sr Ba

Nmero atmico 38 56

Masa atmica 87.62 137.327

Estado de oxidacin 2+ 2+

Electronegatividad 0.95 0.89

Radio atmico 219 pm 253 pm

Configuracin electrnica [Kr] 5s2 [Xe] 6s2

Punto de fusin 777C 842C

Punto de ebullicin 1382C C

Densidad 2630 g/mL g/mL

Estructura cristalina fcc bcc

Color Plateado Plateado6

Minerales importantes: Dolomita CaCO3MgCO3 magnesita MgCO3 Olivina ((Mg,Fe)2SiO4)

Carnalita (KClMgCl26H2O)

CaCO3 en forma de caliza

Yeso CaSO42H2O

Celestita SrSO4 Estroncianita SrCO3 Baritina BaSO4.

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Para la preparacin del estroncio metlico, puedenemplearse mtodos similares a los utilizados para el

calcio. Generalmente es obtenido por electrolisis del

cloruro.

El hidrxido de Sr se emplea en la refinacin delazcar y en nitrato en la preparacin de fuegos de

artificios.

La baritina, BaSO4, opaca a los rayos X; se utilizapara examinar por rayos X el sistema gastrointestinal.

El Ra se oxida rpidamente en el aire, tiene efectosnocivos sobre las clulas vivas, y la exposicin excesiva

produce quemaduras. Se emplea en tratamiento de

algunos tipos de cncer.

PROPIEDADES

Nombre Radio

Smbolo Ra

Nmero atmico 88

Masa atmica 226.025

Estado de oxidacin 2+

Electronegatividad 0.9

Radio atmico 215 pm

Configuracin electrnica [Rn] 7s2

Punto de fusin 700C

Punto de ebullicin 1737C

Densidad 5500 g/mL

Estructura cristalina bcc

Color Blanco brillante8

EL Mg Se fabrica a gran escala. Por descomposicin de dolomita:

2 + 2 + 2 + 24 +

Por electrlisis de MgCl2 fundido, se aplica en la extraccin del metal a partir de aguade mar. Primero se precipita el Mg(OH)2 por adicin de Ca(OH)2, posteriormente se

neutraliza con HCl y se evapora el agua para dar MgCl2xH2O. Despus, al calentarlo a

990 K, da el cloruro anhidro. Por ltimo, el MgCl2 fundido se somete a electrlisis y se

solidifica para completar el proceso.

2 + ()2 2 + 22

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El Be se obtiene a partir del berilo, calentndolo en primer lugar con Na2SiF6,extrayendo el BeF2 formado, soluble en agua y precipitando Be(OH)2.

El Be se produce entonces, por electrlisis de BeCl2 o por reduccin de BeF2, Ec-5.

2 + 1550 +2 Ec-5.

La produccin de Ca es por electrlisis de CaCl2 y CaF2 fundidos.

Sr y Ba se extraen por reduccin de los correspondientes xidos con Al o porelectrlisis de MCl2, donde M = Sr, Ba.

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Be

Metal ligero, no es magntico, tiene una elevada conductividad trmica y punto defusin alto.

No se oxida al aire libre, lo que lo hace importante a nivel industrial.

Se emplea en la fabricacin de fuselaje en aviones de alta velocidad y misiles, y ensatlites de comunicacin.

Posee baja densidad electrnica, por lo que absorbe radiacin electromagntica; esempleado en cmaras de rayos X.

Su elevado punto de fusin y baja seccin eficaz para la captura de neutroneshacen que sea til en la industria de la energa nuclear.

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Mg

La presencia de Mg en aleaciones Mg/Al imparte una mayor fuerza mecnica yresistencia a la corrosin, y mejora las propiedades de fabricacin.

Estas aleaciones se emplean en fuselaje de aviones y automviles y herramientas ligeras

Usos variados: bengalas, fuegos artificiales y flases fotogrficos, aplicacionesmdicas como preparados para la indigestin (leche de magnesia, Mg(OH)2) y un

purgante (sal de Epsom, MgSO47H2O).

Mg2+ y Ca2+ son catalizadores para las transformaciones difosfto-trifosfto ensistemas biolgicos.

Mg2+ es un constituyente esencial de las clorofilas en las plantas verdes. 12

Ca

Los usos de los compuestos de calcio son mucho mayores que los del metal. El xido de Ca o cal viva se prepara por calcinacin de la piedra caliza, CaCO3. Un uso

principal es como un componente de mortero en construccin.

La mezcla arena seca y CaO puede ser almacenada y transportada; al aadir agua yabsorberse CO2, el mortero fragua como CaCO3 slido. La cal es un agente conglomerante.

() + 2() ()2()

()2 + 2() 3() + 2()

La cal, tambin es empleada en la industria del acero, fabricacin de pulpa ypapel y extraccin de Mg.

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El CaCO3 se emplea en la fabricacin de acero, vidrio, cemento, hormign yen el proceso Solvay.

El CaF2 se encuentra en la naturaleza como mineral espato flor o fluorita; escomercialmente importante como materia prima para la fabricacin de HF y

F2.

2 + 224 2 + (4)2 Se emplea CaF2 para las ventanas de prismas y celdas de espectrofotmetros.

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Sr

Las fuentes minerales de Sr son el sulfato, celestita, y el carbonato, estroncianita.

El Sr esta presente como SrO y presenta la ventaja de incrementar la calidad deimagen del televisor.

Otros usos: imanes cermicos de ferrita y pirotecnia.

Ba

La baritina es la forma mineral de BaSO4. Su uso principal es como materialsuplementario en los fluidos de perforacin de pozos de petrleo o de gas.

Debido a su elevada reactividad con gases, que incluyen O2 y N2, se emplea comocaptador en tubos de vaco.

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Respecto al grupo 1, la carga nuclear efectiva es ms elevada y hay una mayorcontraccin de los orbitales atmicos. Son ms densos.

Tienen dos electrones de valencia que participan en el enlace metlico, por lo queson ms duros.

La tendencia general en los valores decrecientes de EI1 y EI2 al bajar en el grupo, serompe con el aumento al pasar del Ba al Ra; esto se atribuye al efecto

termodinmico del par inerte 6s.

Los elevados valores de EI3 excluyen la formacin de iones M3+.

Los valores de energa de reduccin estndar, E, para el par M2+/M son constantes,a excepcin de Be, lo cual es atribuido al tamao atmico.

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Son menos reactivos que los metales alcalinos, pero lo suficiente como para noexistir libres en la naturaleza.

Son menos electropositivos y ms bsicos.

Forman compuestos inicos. El berilio muestra diferencias significativas con losrestos de los elementos.

Forman compuestos diamagnticos e incoloros.

Son poderosos agentes reductores, es decir, se desprenden fcilmente de loselectrones.

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Los espectros de emisin para los metales del grupo 2, son fcilmenteobservables y se pueden utilizar ensayos la llama para distinguir compuestos

de Ca, Sr y Ba.

Be: No da color

Mg: blanco resplandeciente

Ca: rojo anaranjado

Sr: carmes

Ba: verde manzana

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Be y Mg son metales grisceos, mientras que los dems metales son blandos yde color plateado.

Los mtela son maleables, dctiles y bastantes quebradizos

Conducen bien la electricidad y cuando se calientan arden fcilmente en elaire.

Al aire, la superficie brillante de estos metales se empaa rpidamente.

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Be y Mg

Se pasivan y son inertes cinticamente al O2 y H2O a temperatura ambiente.

La amalgama de Mg libera H2 del agua, ya que se forma un recubrimientode xido en su superficie

El metal Mg reacciona con vapor o agua caliente.

+ 22 ()2 + 2

Se disuelven fcilmente en cidos no oxidantes. El Mg es atacado por el cido ntrico y no reacciona con lcali diluido.

El Be reacciona con HNO3 diluido y se pasiva con el cido ntrico concentrado; forma unhidrxido anftero.

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Algunas reacciones vinculadas del Mg son:

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Ca, Sr y Ba

Exhiben un comportamiento qumico similar parecindose en general, perosiendo menos reactivos que el Na.

Reaccionan con los cidos desprendiendo H2

Se asemejan con el Na, en que forman disoluciones en NH3 lquido para darsoluciones azules que contienen electrones solvatados.

A partir de estas disoluciones es posible aislar hexaaminas, [M(NH3)6] M= Ca, Sr, Ba.

Se descomponen lentamente en amiduros.

[(3)6 (2)2 + 43 + 2 M = Ca, Sr, Ba22

Algunas reacciones vinculadas del Ca son:

CaCl2

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Algunas reacciones vinculadas del Ba son:

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Al calentar todos los metales del grupo 2 se combinan con O2, N2, azufre ohalgenos forman:

2 + 2 2

3 + 2 32 8 + 8 8

+ 2 2 X = F, Cl, Br, I

Al calentar Ca, Sr y Ba con H2 forman hidruros salinos, MH2; pero el Mgreacciona solo a presin elevada.

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BeH2 se prepara a partir de alquil-berilio. El Be se combina con el C a elevadas temperaturas para dar Be2C. Los dems metales

forman carburos MC2 que contienen el ion [CC]2- y adoptan redes de NaCl que se extiende

a lo largo de un eje.

El CaH2 se utiliza como agente desecante y su reaccin con el agua es muyexotrmica.

El carburo Mg2C3 se forma calentando MgC2 o por reaccin de polvo de Mg convapor de pentano a 950 K. La reaccin de Mg2C3 con agua produce MeCCH.

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Berilio

Estos haluros son covalentes.

El BeF2 fundido es un no conductor de la electricidad, adopta una red tipo -cristobalita lo cual es consistente con que sea un slido covalente.

Soluble en agua, formando [Be(H2O)4]2+ termodinmicamente favorecida, y el intento dedeshidratacin de [Be(H2O)4]Cl2 da el hidrxido, no el cloruro:

[ 2)4 2 ()2 + 22 + 2

La forma anhidra puede prepararse mediante:2 + 4 1070 22 + 2

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El BeCl2 tiene una estructura lineal, forma cristales incoloros, delicuescentes, quecontienen cadenas infinitas. Se emplea como catalizador de Friedel-Crafts.

Estructura lineal del BeCl2 Estructura polimrica de BeCl2

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Mg, Ca, Sr y Ba

Los fluoruros de estos metales son inicos, tiene punto de fusin elevados y sonmoderadamente solubles en agua, aumentando ligeramente la solubilidad al

aumentar el tao del catin.

El MgF2 tiene una estructura cristalina de rutilo, mientras que CaF2, SrF2 yBaF2 cristalizan en la estructura de fluorita.

Excepto BeF2, los fluoruros metlicos no se comportan como cidos de Lewis.

La mayora de haluros son algo solubles en disolventes orgnicos polares,como piridina o teres, que contienen oxgeno, lo que se debe a la

coordinacin del catin.29

Se pueden obtener cloruro-hidruros mixtos de la frmula MClH, cuando los hidrurosy los cloruros de los metales alcalinotrreos se calientan juntos:

2 + 2 2

Los cloruros, bromuros y ioduros de los metales alcalinotrreos pueden obtenerse pordeshidratacin de los hidratos.

Algunos de stos haluros adopta una estructura cuasilineal, es decir, prefieren estructurasangulares. Esto sucede para los metales ms pesados combinados con F, Cl o Br.

Esto se explica en trminos de polarizacin inversa o interna: ocurre cuando el ion metlicoes polarizable y esta polarizado por F- o Cl-, o en menor medida por Br-.

Existen solo orbitales s y p en Be y Mg, que forman dihaluros gaseoso lineales. Se dispone deorbitales atmicos vacantes d en Ca, Sr y Ba, los cuales exhiben estructuras angulares.

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MCl2, MBr2 y MI2 anhidros, donde M = Ca, Sr y Ba, pueden prepararse pordeshidratacin de las sales hidratadas.

Estos haluros son higroscpicos. CaCl2 se emplea en el laboratorio como agentedesecante y para el deshielo de las carreteras.

El MgBr2 se utiliza como catalizador en reacciones de esterificacin en qumica orgnica.

El MgBr22Et2O es un catalizador para la conversin de epxidos alifticos en lascorrespondientes cetonas.

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El xido de Be, se forma por ignicin del Be o suscompuestos en O2.

Slido blanco, insoluble, adopta una red de wurtzita.

Los xidos de los dems metales se preparannormalmente por descomposicin trmica del

correspondiente carbonato.

3 + 2 Cristalizan en la red del NaCl.

Sus puntos de fusin disminuyen desde el Be hasta el Ba,debido a la disminucin de energa de red al aumentar el

tamao del catin.

El MgO tiene un elevado punto d fusin, cercano a 3000 K,lo que lo hace adecuado como material refractario. 32

Los xidos de Ca, Sr y Ba reaccionan con agua de forma exotrmica y absorben CO2de la atmsfera.

+ 3 2300 2 +

2 + 22 ()2 + 22 La accin del agua sobre el MgO lo convierte lentamente en Mg(OH)2, que es moderadamente

soluble.

Los perxidos, MO2, se conocen para Mg, Ca, Sr y Ba. Su estabilidad aumenta con eltamao del ion M2+ y son agentes oxidantes fuertes

2 +1

22

33

La variacin de energa libre normal se hace ms negativa, conforme aumenta el tamaodel catin M2+.

Perxido de Mg se obtiene al hacer reaccionar MgCO3 o MgO con H2O2 Perxido de Ca se obtiene por deshidratacin de CaO28H2O

La reaccin de SrO y BaO con O2 da SrO2 y BaO2, a elevadas temperaturas, 600 y350C respectivamente.

La reaccin de perxidos con cidos genera H2O2:2 + 2 2 +22

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El Be(OH)2 es anftero, lo cual lo diferencia de los dems metales del grupo2 que son bsicos.

En presencia de un exceso de [OH]-, se comporta como un cido de Lewis.

La solubilidad en agua de M(OH)2, donde M = Mg, Ca, Sr, Ba, aumenta albajar en el grupo.

Su estabilidad trmica respecto a la descomposicin en MO y H2O, aumenta al bajar enel grupo.

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El Mg(OH)2 acta como base dbil, mientras que Ca(OH)2, Sr(OH)2 yBa(OH)2 son bases fuertes.

La cal sodada es una mezcla de NaOH y Ca(OH)2 y se fabrica a partir deCaO y NaOH acuoso.

Se utiliza como absorbente para el CO2 y en ensayos cualitativos para sales [NH4]+,amidas, imidas y compuestos relacionados, que desprenden NH3 al calentarlo con cal

sodada.

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La mayora de las sales de Be de oxocidos fuertes cristalizan como hidratossolubles.

El BeCO3 tiende a hidrolizarse dando una sal que contiene [Be(H2O)4]2+. Se puede aislar por precipitacin en atmsfera de CO2.

Los carbonatos de Mg y de los ltimos metales son moderadamente solubles Su estabilidad trmica aumenta con el tamao del catin.

Son ms solubles en solucin de CO2 que en agua, debido a la formacin de [HCO3]-.

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El agua dura contiene iones Mg2+ y Ca2+ que forman complejos con los ionesestearato de los jabones, produciendo espuma insoluble en baos y

fregaderos domsticos.

La dureza temporal se debe a la presencia de sales de hidrogenocarbonato y puedesolucionarse hirviendo, lo que desplaza el equilibrio haca la derecha:

(3)2() 3() + 2() + 2()

O, aadiendo una cantidad de Ca(OH)2

(3)2() + ()2() 23() + 2()

La dureza permanente es causada por otras sales de Mg2+ y Ca2+, como sulfatos. Elproceso de ablandamiento del agua implica hacer pasar el agua dura a travs de una

resina de intercambio de cationes. Existen agentes antical que eliminan los iones Mg2+ y

Ca2+ del agua de lavado: pueden ser polifosfatos o zeolitas.38

El CaCO3 se encuentra en la naturaleza como calcita y aragonito, metaestables. El aragonito, una forma cristalina del CaCO3, se prepara en el laboratorio por precipitacin

de CaCO3 a partir de una disolucin acuosa caliente.

El CaSO42H2O, yeso, se encuentra en la naturaleza. Sus cristales se parten confacilidad debido a la presencia de capas que se mantienen juntas mediante enlaces

de hidrgeno.

Cuando se calienta forma el hemididrato CaSO41

2H2O, y si se mezcla con agua se expande

ligeramente regenerndose en dihidrato.

El BaSO4 es moderadamente soluble en agua; la precipitacin de ste slido blancose utiliza como ensayo cualitativo de la presencia de iones sulfato en solucin

acuosa.39

En agua enriquecida con 17O, el intercambio entre agua de coordinacin y eldisolvente es lento en escala temporal de la espectroscopa de RMN, lo que

permite establecer la naturaleza del ion hidratado [Be(H2O)4]2+.

Posee estructura tetradrica

La densidad de carga del Be2+ es alta y las soluciones de sus sales son cidas

Empleando agua marcada con 17O es posible confirmar el nmero dehidratacin de [Mg(H2O)6]

2+, con esfera de coordinacin octadrica en varias

sales cristalinas; igualmente para [Ca(H2O)6]2+.

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Para los cationes Ca2+, Sr2+ y Ba2+, el intercambio entre agua decoordinacin y el disolvente es demasiado rpido en escala temporal de la

espectroscopa de RMN para tales estudios.

Los cationes hidratados de los ltimos metales, no estn ionizados de formaapreciable y las soluciones de sus sales derivados de cidos fuertes, son

neutras.

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NaCl Rutilo-cristobalita

SiO2

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Consulta:

Relacin entre Li y Mg

Relacin entre Be y Al

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