Metais alcalino-terrosos

Os metais alcalino-terrosos são um conjunto de elementos localizados no grupo 2 da tabela periódica. Sendo assim, são considerados metais alcalino-terrosos os seguintes elementos:

• berílio,
• magnésio,
• cálcio,
• estrôncio,
• bário e
• rádio.

Metais alcalino-terrosos são elementos com grande força redutora, condutores elétricos, maleáveis, porém, frágeis. Dada sua reatividade, não são encontrados na forma pura na natureza. São empregados em diversos usos, como na confecção de ligas metálicas, peças de aeronaves e na produção de insumos para construção civil, como argamassa e gesso. Dos metais alcalino-terrosos, apenas um não é encontrado na natureza na forma mineral, que é o rádio, já que se trata de um elemento instável.

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Resumo sobre metais alcalino-terrosos

• Os metais alcalino-terrosos são elementos químicos que pertencem ao grupo 2 da tabela periódica.
• São eles: berílio, magnésio, cálcio, estrôncio, bário e rádio.
• São bons condutores elétricos e maleáveis, entretanto, esses elementos são frágeis.
• Metais alcalino-terrosos são bons agentes redutores, e sua reatividade não permite que eles sejam encontrados na forma pura, na natureza.
• São usados na produção de peças de aeronaves, insumos para construção civil e ligas metálicas, por exemplo.
• O rádio é o único metal alcalino-terroso que não ocorre na forma mineral, pois se trata de um elemento radioativo obtido a partir de processos nucleares.

O que são os metais alcalino-terrosos?

Os metais alcalino-terrosos compõem um grupo de elementos representativos localizados no grupo 2 da tabela periódica. O nome “alcalino-terroso” é oriundo de duas propriedades de seus óxidos (antigamente chamados de “terras”): o fato de serem encontrados no solo (terras) e de formarem uma solução alcalina (básica) quando misturados com água.

Quais são os metais alcalino-terrosos?

Atualmente, são considerados metais alcalino-terrosos:

• berílio, Be, Z = 4;
• magnésio, Mg, Z = 12;
• cálcio, Ca, Z = 20;
• estrôncio, Sr, Z = 38;
• bário, Ba, Z = 56;
• rádio, Ra, Z = 88.

Características dos metais alcalino-terrosos

De modo geral, os metais alcalino-terrosos possuem valores muito altos para a terceira energia de ionização, o que impede a formação de íons de carga +3. Por conta disso, observa-se que tais elementos formam compostos com carga +2, quando perdem os dois elétrons do subnível s das suas respectivas camadas de valências.

Embora todos os elementos possam ser encontrados na natureza, não ocorrem na natureza de forma pura, mas sempre ligados a algum outro elemento. Os alcalino-terrosos são fortes agentes redutores. Como metais, são condutores elétricos, maleáveis e capazes de sofrer extrusão, porém, são bem frágeis. Be e Mg apresentam uma coloração acinzentada, enquanto os demais apresentam uma coloração prateada.

Na sua forma metálica, todos os metais alcalino-terrosos (MAt) reagem com o gás oxigênio presente na atmosfera e/ou com a água, formando um revestimento que protege o metal de continuar sofrendo oxidação.

2 MAt + O₂ → 2 MAtO

Amálgamas de magnésio produzem gás hidrogênio na reação com a água, uma vez que uma camada de óxido não é formada na sua superfície. O magnésio reage com vapor ou água quente:

Mg + 2 H₂O → Mg(OH)₂ + H₂

Tanto berílio quanto magnésio dissolvem rapidamente em ácidos não oxidantes, como HCl. Já o Mg sofre ataques do ácido nítrico, enquanto o Be consegue reagir com o mesmo ácido, porém diluído, sendo rapidamente passivado. O berílio pode ainda reagir com soluções alcalinas, formando hidróxidos de caráter anfótero. Cálcio, estrôncio e bário apresentam um comportamento químico mais similar, o que lembra, de certa forma, o sódio, porém sendo bem menos reativos. Assim, reagem com água e ácidos com a liberação de H₂, assim como podem ser dissolvidos em NH₃ líquido.

Sob calor, todos os metais do grupo 2 reagem com O₂, N₂, enxofre ou halogênios. Embora quimicamente semelhantes, até por conta da carga, as diferenças de tamanho (raio atômico) podem impactar algumas das propriedades que os distinguem. É o caso do berílio que, embora apresente uma tendência dominante para o comportamento iônico, suas características indicam a presença de algum comportamento covalente.

Por mais que seja difícil explicar o comportamento único do berílio, aparentemente sua grande relação carga/raio, alta eletronegatividade em relação aos demais e baixa carga nuclear podem contribuir para o fenômeno anteriormente citado. Na formação da ligação do berílio com outros elementos, como o átomo de hidrogênio, por exemplo, a baixa diferença de eletronegatividade torna propícia a formação de ligações muito pouco polares, o que pode permitir que se formem ligações covalentes em vez de iônicas.

Outra diferença marcante é vista no rádio, que não possui isótopos estáveis e, assim sendo, é radioativo. Porém, seu isótopo de massa 226 (²²⁶Ra) possui uma meia-vida de 1622 anos. Mas, mesmo assim, a sua característica radioativa mantém a sua química ainda pouco explorada e, por isso, algumas de suas propriedades podem ser inferidas por meio de extrapolação de propriedades dos metais mais leves do grupo.

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Propriedades dos metais alcalino-terrosos

Para que servem os metais alcalino-terrosos?

• Berílio

Um dos metais mais leves, é não magnético e tem alto ponto de fusão e alta condutividade térmica. Tais propriedades, combinadas com sua boa resistência à oxidação causada pelo ar, garantem ao berílio importância industrial, por exemplo, na confecção de partes de aeronaves de alta velocidade, mísseis e satélites de comunicação. É ainda usado na indústria de eletrônicos, como na produção de dissipadores de calor e contatos de chips de computador, além de fios de alta condução e resistência.

• Magnésio

É usado para formar ligas com o alumínio e como agente redutor na formação de metais como titânio, zircônio, háfnio, urânio e berílio. A presença do Mg nas ligas Mg/Al garantem grande resistência mecânica e à corrosão, além de incrementarem as propriedades de fabricação. Assim, tais ligas são usadas em partes de aeronaves e automóveis, uma vez que são também leves.

O magnésio também é utilizado na indústria para confecção de peças a partir de sua fundição sob pressão. Também podemos citar seus usos como protetor de cátodos, na dessulfurização do ferro e do aço, além da produção de fogos de artifício, sinalizadores, flashes fotográficos e até como medicamento, como é o caso do leite de magnésia e como purgante.

• Cálcio

Os usos dos seus compostos se destacam mais, pois são bem maiores do que os do metal. O óxido de cálcio, CaO, produzido a partir da calcinação do calcário, CaCO₃, é um dos componentes majoritários na produção da argamassa. O CaO também é importante na indústria do aço, na confecção de papel e na extração do magnésio.

O carbonato de cálcio tem grande demanda para confecção de aço, vidro, cimento e concreto. É essencial para o Processo Solvay, em que se faz a produção da barrilha (Na₂CO₃). Carbonato de cálcio e hidróxido de cálcio possuem também função ambiental, auxiliando nos processos de dessulfurização.

• Estrôncio

O uso de estrôncio decaiu com os anos, uma vez que seu óxido era utilizado em televisões de tubo coloridas, com função de bloquear emissões de raio-X provenientes do tubo catódico. Como tais aparelhos estão praticamente obsoletos, sua demanda caiu vertiginosamente. Atualmente, é utilizado em pirotecnia, ímãs cerâmicos de ferrite, ligas metálicas e pigmentos.

• Bário

Boa parte do consumo de bário, na forma de barita (BaSO₄) é para ser utilizado como material de lastreamento em fluidos obtidos a partir da perfuração de poços de petróleo e gás natural. Um uso muito comum, embora minoritário, é como contraste radiológico para geração de imagens do trato gastrointestinal. Dada sua boa reatividade com O₂ e N₂, o bário pode ser usado, ainda, em câmaras de vácuo, sequestrando tais elementos.

• Rádio

O rádio chegou a ser empregado na confecção de tintas que produzem sua própria luz, em decorrência da emissão da radiação. A vantagem é que tais tintas brilham no escuro e era comum sua utilização em mostradores de relógio. Obviamente que a natureza radioativa fez com que esse produto deixasse de ser usado.

Os usos do rádio atualmente são mais restritos, como na produção de nêutrons em processos radioativos. Por muito tempo, foi utilizado no tratamento de alguns tipos de câncer, porém, foi sendo substituído por fontes mais seguras e poderosas, como é o caso do cobalto-60.

Metais alcalino-terrosos na tabela periódica

Os metais alcalino-terrosos estão localizados no grupo 2 da tabela periódica e, assim sendo, são considerados como elementos representativos. O berílio, que é o elemento que abre a série, está localizado no segundo período, enquanto o rádio é o metal alcalino-terroso mais pesado que se conhece até então, de modo que:

Quais as diferenças entre metais alcalino-terrosos e metais alcalinos?

Embora consigam apresentar algumas semelhanças em termos de reação química, os metais alcalinos se diferem dos metais alcalino-terrosos não só no nome, mas também na posição da tabela periódica e em outras propriedades de interesse. Os metais alcalinos são todos os elementos localizados no grupo 1, com exceção do hidrogênio. Por isso, são considerados como metais alcalinos o lítio (Li), sódio (Na), potássio (K), rubídio (Rb), césio (Cs) e o frâncio (Fr).

Além disso, apresentam estado de oxidação +1, uma vez que sua camada de valência é composta pelo subnível s¹. Os metais alcalinos, na sua forma pura, reagem mais violentamente com a água, com grande liberação de energia e, além disso, seus compostos são solúveis em água, diferentemente de diversos compostos de metais alcalino-terrosos.

Onde são encontrados os metais alcalino-terrosos?

Os metais alcalino-terrosos podem ser encontrados através de compostos minerais presentes na crosta terrestre. Cálcio e magnésio são os mais abundantes, enquanto o berílio é o elemento mais raro.

O rádio é o único composto que não apresenta origem mineral, sendo obtido durante a série de decaimento radioativo de alguns elementos instáveis, como o urânio.

Saiba mais: Afinal, quais elementos químicos são radioativos?

Exercícios resolvidos sobre metais alcalino-terrosos

Questão 1. (UECE – 1ª Fase/2025.2)

A água mineral é formada no momento em que as águas das chuvas penetram no solo e vão atravessando diversas camadas até chegar às camadas impermeáveis, onde estacionam. Nesse trajeto por baixo do solo, a água passa por várias rochas cheias de substâncias minerais, como o carbonato e o sulfato de cálcio, que se diluem na água, enriquecendo-a e fazendo com que ela adquira propriedades medicinais valiosas. Existem sais minerais presentes na água mineral, dentre eles, os sais de cálcio, potássio, magnésio e sódio.

Com relação a esses minerais, sejam as duas afirmativas a seguir:

( ) Sódio e potássio são metais alcalinos e, na classificação periódica, estão no mesmo período.

( ) Magnésio e cálcio são metais alcalinos terrosos e, na classificação periódica, estão em períodos diferentes.

Marcando com V a afirmativa verdadeira e com F a afirmativa falsa, assinale a sequência correta de cima para baixo.

(A) F, F.

(B) F, V.

(C) V, F.

(D) V, V.

Resposta: Letra C.

A primeira afirmativa é falsa, pois sódio e potássio, de fato, são metais alcalinos, mas não estão no mesmo período e sim no mesmo grupo, em períodos diferentes.

Questão 2. (UEMS/2023)

O rótulo de uma garrafa de água mineral traz as informações apresentadas na figura abaixo:

Segundo as informações da tabela, é correto afirmar que a massa total de íons de metais alcalino-terrosos dissolvidos em 1 L dessa água, em mg, é igual a:

(A) 4,180.

(B) 8,474.

(C) 17,575.

(D) 8,132.

(E) 0,682.

Resposta: Letra B.

Observando o rótulo dessa água, podemos destacar os seguintes metais alcalino-terrosos: cálcio, estrôncio e magnésio. A composição química já apresenta a massa de cada elemento em mg para 1 L de água, assim, podemos dizer que a massa total de metais alcalino-terrosos dissolvidos é igual ao somatório de 7,792 mg de cálcio, com 0,342 mg de estrôncio, com 0,340 mg de magnésio, totalizando 8,474 mg.

Fontes

HAYNES, W. M. (ed.) CRC Handbook of Chemistry and Physics. 95^a ed. CRC Press: 2014.

HOUSECROFT, C. E.; SHARPE, A. G. Inorganic Chemistry. 4. ed. Harlow (Inglaterra): Pearson Education Limited, 2012.

LEUNG, W.; QUEENIE, W. I. Alkali Metais: Inorganic Chemistry. In: Encyclopedia of Inorganic Chemistry. Nova Jérsei: Wiley, 2005.

MIESSLER, G. L.; FISCHER, P. J.; TARR, D. A. Química Inorgânica. 5. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2014.