QUÍMICA · GRUPO 2
Berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio: seis metales con dos electrones externos. Compara 30 compuestos y resuelve casos de fórmulas, hidratos, precipitación y neutralización.
Los elementos alcalinotérreos son berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario y radio. Son los seis metales del grupo 2 de la tabla periódica, llamado también IIA. Su configuración externa característica es ns²: tienen dos electrones en el nivel más externo.
En sus compuestos habituales presentan número de oxidación +2; el metal sin combinar tiene número de oxidación 0. Muchos forman iones M²⁺, aunque algunos compuestos, especialmente los del berilio, tienen importante carácter covalente.
Por ejemplo, Ca es el elemento, Ca²⁺ es un ion y CaCO₃ es un compuesto. No hay que confundir esta familia con los metales alcalinos del grupo 1, como sodio y potasio.
ELEMENTO 1
Be · Z = 4 · [He] 2s²
El berilio es un metal gris plateado, distinto de los minerales que lo contienen. Un ejemplo es el berilo, Be₃Al₂Si₆O₁₈. Su pequeño tamaño favorece la polarización de los enlaces: BeCl₂ tiene un marcado carácter covalente.
Be suele presentar número de oxidación +2 en sus compuestos, pero eso no convierte todos sus enlaces en iónicos. Su capa superficial protectora impide atribuirle la reacción rápida con agua de otros miembros del grupo.
ELEMENTO 2
Mg · Z = 12 · [Ne] 3s²
El magnesio forma Mg²⁺ en muchas sales, como MgCl₂ y MgSO₄. El metal es ligero y se utiliza en aleaciones; el ion participa en procesos biológicos. En la clorofila, el magnesio está coordinado dentro de una estructura orgánica.
Mg²⁺ tiene 10 electrones: el átomo neutro tiene 12 y pierde dos. El agua de mar contiene magnesio disuelto; no contiene trozos del metal.
ELEMENTO 3
Ca · Z = 20 · [Ar] 4s²
El calcio aparece combinado en calcita, CaCO₃, yeso, CaSO₄·2H₂O, y fluorita, CaF₂. El metal recién expuesto tiene aspecto plateado; una roca blanca con calcio no es calcio metálico.
En CaF₂, un Ca²⁺ compensa dos F⁻. El carbonato CaCO₃, el óxido CaO y el hidróxido Ca(OH)₂ son tres sustancias distintas.
ELEMENTO 4
Sr · Z = 38 · [Kr] 5s²
El estroncio forma compuestos como SrCl₂ y Sr(NO₃)₂. Algunas de sus sales se utilizan para producir color rojo en señales luminosas y pirotecnia. En minerales puede encontrarse como celestina, SrSO₄, o estroncianita, SrCO₃.
Sr(NO₃)₂ contiene dos grupos nitrato: en total, 1 Sr, 2 N y 6 O. El subíndice fuera del paréntesis multiplica todo el grupo.
ELEMENTO 5
Ba · Z = 56 · [Xe] 6s²
El bario tiene masa atómica relativa aproximada de 137,327. Entre sus compuestos están el cloruro BaCl₂, el carbonato BaCO₃ y el sulfato BaSO₄. Este último es poco soluble y forma el mineral baritina.
Compartir el elemento Ba no implica compartir solubilidad ni toxicidad. Las sales que liberan bario soluble son tóxicas; no se deduce un uso seguro a partir de una fórmula o de una fotografía.
ELEMENTO 6
Ra · Z = 88 · [Rn] 7s²
El radio es un metal del grupo 2 y todos sus isótopos son radiactivos. Ra-226 tiene una semivida de aproximadamente 1600 años; su desintegración alfa produce Rn-222. Químicamente se parece al bario y su estado de oxidación habitual es +2.
[226] indica un número másico de referencia, no una masa atómica estándar. Que el metal sea sólido a temperatura ambiente no significa que sus núcleos sean estables.
Estos 30 ejemplos muestran cinco familias de compuestos de los seis elementos. La última columna indica la proporción formal de metal y grupo aniónico que hace neutra la fórmula al asignar +2 al metal. No afirma que todos tengan el mismo tipo de enlace: BeCl₂ es una excepción importante al modelo puramente iónico.
Las fórmulas se escriben sin agua de cristalización. Un hidrato necesita indicarla, como MgSO₄·7H₂O. Los compuestos de radio son radiactivos y aparecen aquí para comparar fórmulas, no como materiales de uso cotidiano.
| Compuesto | Fórmula | Metal : grupo |
|---|---|---|
| 1. Hidróxido de berilio | Be(OH)₂ | 1:2 |
| 2. Hidróxido de magnesio | Mg(OH)₂ | 1:2 |
| 3. Hidróxido de calcio | Ca(OH)₂ | 1:2 |
| 4. Hidróxido de estroncio | Sr(OH)₂ | 1:2 |
| 5. Hidróxido de bario | Ba(OH)₂ | 1:2 |
| 6. Hidróxido de radio | Ra(OH)₂ | 1:2 |
| Compuesto | Fórmula | Metal : grupo |
|---|---|---|
| 7. Cloruro de berilio | BeCl₂ | 1:2 |
| 8. Cloruro de magnesio | MgCl₂ | 1:2 |
| 9. Cloruro de calcio | CaCl₂ | 1:2 |
| 10. Cloruro de estroncio | SrCl₂ | 1:2 |
| 11. Cloruro de bario | BaCl₂ | 1:2 |
| 12. Cloruro de radio | RaCl₂ | 1:2 |
| Compuesto | Fórmula | Metal : grupo |
|---|---|---|
| 13. Sulfato de berilio | BeSO₄ | 1:1 |
| 14. Sulfato de magnesio | MgSO₄ | 1:1 |
| 15. Sulfato de calcio | CaSO₄ | 1:1 |
| 16. Sulfato de estroncio | SrSO₄ | 1:1 |
| 17. Sulfato de bario | BaSO₄ | 1:1 |
| 18. Sulfato de radio | RaSO₄ | 1:1 |
| Compuesto | Fórmula | Metal : grupo |
|---|---|---|
| 19. Fosfato de berilio | Be₃(PO₄)₂ | 3:2 |
| 20. Fosfato de magnesio | Mg₃(PO₄)₂ | 3:2 |
| 21. Fosfato de calcio | Ca₃(PO₄)₂ | 3:2 |
| 22. Fosfato de estroncio | Sr₃(PO₄)₂ | 3:2 |
| 23. Fosfato de bario | Ba₃(PO₄)₂ | 3:2 |
| 24. Fosfato de radio | Ra₃(PO₄)₂ | 3:2 |
| Compuesto | Fórmula | Metal : grupo |
|---|---|---|
| 25. Nitrato de berilio | Be(NO₃)₂ | 1:2 |
| 26. Nitrato de magnesio | Mg(NO₃)₂ | 1:2 |
| 27. Nitrato de calcio | Ca(NO₃)₂ | 1:2 |
| 28. Nitrato de estroncio | Sr(NO₃)₂ | 1:2 |
| 29. Nitrato de bario | Ba(NO₃)₂ | 1:2 |
| 30. Nitrato de radio | Ra(NO₃)₂ | 1:2 |
Por ejemplo, un sulfato necesita un metal por grupo SO₄²⁻; un nitrato necesita dos NO₃⁻ por metal. En los fosfatos, tres metales de +2 compensan dos grupos de −3: +6 − 6 = 0.
CASO RESUELTO 1
BeCl₂: (+2) + 2(−1) = 0
La fórmula es neutra porque la suma de números de oxidación es cero. Sin embargo, BeCl₂ tiene enlaces con carácter covalente: escribir +2 sobre Be no demuestra la existencia de iones Be²⁺ libres en el sólido.
La cuenta formal ayuda a formular. Para describir el enlace hay que considerar también la estructura y la polarización, especialmente en los compuestos del berilio.
CASO RESUELTO 2
Be(OH)₂ + 2 H⁺ → Be²⁺ + 2 H₂O
En medio ácido, Be(OH)₂(s) se disuelve al consumir H⁺(aq). La notación Be²⁺(aq) representa el ion hidratado de forma abreviada. En una base fuerte, puede formar el complejo [Be(OH)₄]²⁻(aq): Be(OH)₂(s) + 2 OH⁻(aq) → [Be(OH)₄]²⁻(aq).
Anfótero significa que reacciona tanto con ácidos como con bases en condiciones adecuadas. En la segunda ecuación, la carga total es −2 a ambos lados.
CASO RESUELTO 3
Mg(s) + H₂O(g) → MgO(s) + H₂(g)
Al reaccionar el magnesio caliente con vapor se forman óxido e hidrógeno. En oxígeno: 2 Mg(s) + O₂(g) → 2 MgO(s). En nitrógeno, a temperatura suficiente: 3 Mg(s) + N₂(g) → Mg₃N₂(s).
La combustión en aire puede producir óxido y nitruro porque el aire contiene ambos gases. La reacción lenta con agua fría no permite predecir la rapidez con vapor y metal caliente.
CASO RESUELTO 4
CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g)
La calcinación del carbonato a temperatura elevada produce cal viva y dióxido de carbono. Después, CaO(s) + H₂O(l) → Ca(OH)₂(s) representa la hidratación que libera calor. La parte que se disuelve forma agua de cal; el exceso permanece sólido.
Con masas molares redondeadas, 100,09 g de CaCO₃ corresponden a 56,08 g de CaO y 44,01 g de CO₂. La suma conserva los 100,09 g si se contabiliza también el gas.
CASO RESUELTO 5
Ba²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) → BaSO₄(s)
Cuando las concentraciones superan el límite de solubilidad, los iones forman sulfato de bario sólido. La proporción es 1:1 y la carga neta, cero. Una fuente de Ba²⁺ puede ser una disolución de BaCl₂.
En gravimetría se determina sulfato a partir de la masa del precipitado bajo condiciones analíticas controladas. BaCl₂ actúa como reactivo precipitante; ese uso no lo convierte por sí mismo en patrón primario.
CASO RESUELTO 6
Epsomita: MgSO₄·7H₂O
Una unidad de fórmula incluye 1 Mg, 1 S, 4 O del sulfato y 7 moléculas de agua de cristalización. El total es Mg₁S₁O₁₁H₁₄: los siete oxígenos del agua también cuentan.
El punto separa el agua de cristalización de la sal. MgSO₄ y MgSO₄·7H₂O no tienen la misma masa molar; tampoco se puede abreviar el agua como H₂, que sería hidrógeno.
CASO RESUELTO 7
Ca₃(PO₄)₂: 3(+2) + 2(−3) = 0
Se necesitan tres Ca²⁺ y dos grupos PO₄³⁻ para obtener una fórmula neutra. Hay 3 Ca, 2 P y 8 O. Los paréntesis conservan el grupo fosfato y el 2 multiplica sus cuatro oxígenos.
Ca₃(PO₄)₂ es fosfato de calcio. No es la fórmula completa del mineral de huesos y dientes, basado principalmente en apatitas, como la hidroxiapatita Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂.
CASO RESUELTO 8
Mg(OH)₂(s) + 2 H⁺(aq) → Mg²⁺(aq) + 2 H₂O(l)
El hidróxido de magnesio, poco soluble en agua, puede reaccionar con un ácido: cada unidad de fórmula consume dos H⁺. Por ejemplo, 0,020 mol de Mg(OH)₂ consumen 0,040 mol de H⁺ si la reacción es completa.
Solubilidad, fuerza básica y velocidad de reacción no son sinónimos. No se puede recomendar toda la familia de hidróxidos como material seguro para neutralizar derrames.
Para calcio: Ca(s) + 2 H₂O(l) → Ca(OH)₂ + H₂(g). Se deja la fase del hidróxido sin fijar porque puede haber fracción disuelta y sólido: depende de la cantidad de agua y de la saturación. Periodicidad y reactividad.
Be(OH)₂ es anfótero; Mg(OH)₂ es poco soluble; los hidróxidos de Ca, Sr y Ba muestran mayor solubilidad al descender por la familia en la comparación habitual. La porción disuelta de Ca(OH)₂ se disocia y da una disolución básica. Una solubilidad pequeña no equivale automáticamente a una base débil ni a una sustancia inocua. Propiedades del grupo 2.
Estos elementos se encuentran principalmente combinados en minerales y sales, incluidos iones disueltos en el mar. Sus metales reaccionan con el entorno y no deben confundirse con las rocas que los contienen. Los carbonatos y sulfatos de unos miembros pueden ser poco solubles aunque otras sales del mismo metal se disuelvan.
Valores de referencia de la Royal Society of Chemistry. Densidades del sólido a temperatura ambiente; temperaturas en °C. Aᵣ es masa atómica relativa y no lleva unidad; numéricamente permite aproximar la masa molar del elemento en g/mol.
| Elemento | Aᵣ o [A] | Densidad (g/cm³) | Fusión (°C) | Ebullición (°C) |
|---|---|---|---|---|
| Be | 9,012 | 1,85 | 1287 | 2468 |
| Mg | 24,305 | 1,74 | 650 | 1090 |
| Ca | 40,078 | 1,54 | 842 | 1484 |
| Sr | 87,62 | 2,64 | 777 | 1377 |
| Ba | 137,327 | 3,62 | 727 | 1845 |
| Ra | [226] | ≈5 | ≈696 | ≈1500 |
Los datos de radio se muestran como aproximados; [226] es el número másico de un isótopo y no una masa atómica estándar. Las propiedades tabuladas de un elemento radiactivo no implican estabilidad nuclear ni posibilidad de manipularlo como una muestra corriente.
Ra-226 se transforma principalmente por emisión alfa en Rn-222: ²²⁶₈₈Ra → ²²²₈₆Rn + ⁴₂He. Se conservan el número másico, 226 = 222 + 4, y el número atómico, 88 = 86 + 2. La semivida no es un tiempo de exposición seguro. NUBASE2020.
Magnesio y calcio son componentes abundantes de la corteza, pero un porcentaje o una posición en un ranking exige especificar qué parte de la Tierra se compara. En agua de mar de salinidad oceánica típica hay aproximadamente 1,3 g de magnesio por kilogramo; no es una concentración fija para cualquier agua salada. Minerales y distribución · Epsomita.
Las aleaciones de magnesio combinan baja densidad con propiedades mecánicas útiles. El magnesio también interviene en reactivos de Grignard y en algunas baterías. Su intensa emisión de luz al arder explica aplicaciones en bengalas y antiguos flashes; es una propiedad química, no una práctica doméstica. Usos del magnesio.
El calcio metálico se utiliza en determinadas aleaciones y como agente reductor en metalurgia. Su reactividad permite aplicaciones especializadas para retirar agua de ciertos disolventes, pero no es intercambiable con desecantes como CaCl₂ y no sirve para cualquier líquido. Usos del calcio.
La cal viva es CaO y la cal apagada o hidratada es Ca(OH)₂. La calcinación de caliza produce CaO; su hidratación libera calor. La industria usa estos compuestos en metalurgia, tratamiento de aguas y procesos de retirada de gases ácidos, como SO₂. Su uso requiere controlar dosis y condiciones del proceso. Compuestos de calcio.
Mg²⁺ participa en numerosas reacciones enzimáticas y el magnesio forma parte de la clorofila. Ca²⁺ interviene en señalización celular, contracción muscular y coagulación; huesos y dientes contienen sobre todo minerales de fosfato de calcio del tipo apatita, no metal. Las cantidades recomendadas varían según edad y situación, y un elemento esencial puede causar problemas en exceso: no se asigna a toda persona una dosis universal ni se considera inocuo cualquier compuesto que lo contenga. NIH: magnesio · NIH: calcio.
La llamada leche de magnesia es una suspensión de Mg(OH)₂, no magnesio metálico. MgO puede hidratarse: MgO(s) + H₂O(l) → Mg(OH)₂(s), con velocidad dependiente del material. Las formulaciones farmacéuticas son productos específicos; no equivalen a sustancias industriales con la misma fórmula. Compuestos de magnesio.
El nitrato de estroncio, Sr(NO₃)₂, interviene en señales luminosas rojas. Un hidróxido puede neutralizar un ácido carboxílico para formar su sal; eso no debe confundirse con la saponificación, que es la hidrólisis básica de un éster. Estroncio.
BaCl₂ se utiliza para aportar Ba²⁺ en la precipitación de sulfato como BaSO₄. La baja solubilidad de este precipitado explica su utilidad analítica; no autoriza a considerar inocuas todas las sales de bario. Bario · Precipitación.
El radio se empleó en pinturas luminiscentes cuya radiación excitaba un material emisor de luz. La emisión luminosa no es una prueba visual universal para reconocerlo. Se oscurece al reaccionar con el aire, pero la estabilidad química y la radiactividad son cuestiones distintas; reducir un tiempo de contacto o ponerse guantes no convierte su manipulación en segura. Radio y usos históricos.
Un mineral y el metal que contiene pueden tener aspectos y propiedades muy diferentes.
1. ¿Cuántos electrones tiene Mg²⁺?
10: el átomo neutro tiene 12 y el catión ha perdido dos. Sus 12 protones no cambian.
2. ¿El +2 del Be en BeCl₂ demuestra que todos sus enlaces son iónicos?
No. Es un número de oxidación formal; BeCl₂ tiene marcado carácter covalente.
3. Formula el fosfato de estroncio a partir de Sr²⁺ y PO₄³⁻.
Sr₃(PO₄)₂: 3(+2) + 2(−3) = 0. Contiene 3 Sr, 2 P y 8 O.
4. ¿Cuántos átomos de oxígeno hay por unidad de MgSO₄·7H₂O?
11: cuatro del sulfato y siete de las moléculas de agua. También contiene 14 H.
5. Completa Ca + 2 H₂O → Ca(OH)₂ + ___.
H₂. Hay 1 Ca, 4 H y 2 O a ambos lados. Con calcio sólido y agua líquida se desprende hidrógeno gaseoso; el hidróxido queda disuelto o como sólido según la cantidad de agua.
6. ¿Cuántos moles de BaSO₄ corresponden a 0,010 mol de sulfato precipitado?
0,010 mol: la proporción SO₄²⁻ : BaSO₄ es 1:1. Se supone bario suficiente y precipitación cuantitativa para el cálculo.
7. ¿Qué masa de CO₂ corresponde a la calcinación completa de 50,045 g de CaCO₃?
22,005 g, usando 100,09 g/mol para CaCO₃ y 44,01 g/mol para CO₂: 50,045 / 100,09 = 0,5000 mol; 0,5000 × 44,01 = 22,005 g, o 22,01 g redondeados a cuatro cifras significativas.
8. ¿Cuánto tarda Ra-226 en quedar al 25 % de sus núcleos iniciales?
Aproximadamente 3200 años: 100 % → 50 % → 25 % son dos semividas de 1600 años. Se supone que no se añade ni se produce nuevo Ra-226.
9. ¿Cuántos moles de H⁺ consumen 0,020 mol de Mg(OH)₂?
0,040 mol: hacen falta dos H⁺ por cada unidad de Mg(OH)₂ para la neutralización completa.
10. Comprueba la carga en Be(OH)₂ + 2 OH⁻ → [Be(OH)₄]²⁻.
A la izquierda: 0 + 2(−1) = −2. A la derecha: −2. Se conservan además 1 Be, 4 O y 4 H.
Consultadas el 7 de octubre de 2026. Ejemplos y ejercicios: Editorial Ejemplode. Datos físicos: RSC; datos nucleares: NUBASE2020.