Para os elementos alcalinoterrosos (exceto o Be e Ra), qual elemento terá o sulfato mais insolúvel? E qual será o metal mais mole?
Explique por que os sais dos metais alcalinoterrosos com íons mononegativos tendem a ser solúveis, enquanto os com íons dinegativos tendem a ser insolúveis.

Passo 1

O enunciado pede, para os metais alcalinoterrosos do grupo 2 (exceto o berílio e o rádio), (a) qual sulfato é o mais insolúvel e (b) qual metal é o mais mole, e em seguida explica por que sais com ânions mononegativos tendem a ser solúveis enquanto os com ânions dinegativos tendem a ser insolúveis. Vamos usar tendências periódicas de solubilidade (energia reticular vs. entalpia de solvatacão) e de dureza/metalicidade (força de ligação metálica e raio atômico).

Passo 2

Comparando as solubilidades dos sulfatos \mathrm{MSO_4} para M=\mathrm{Mg},\mathrm{Ca},\mathrm{Sr},\mathrm{Ba}:
\mathrm{MgSO_4} e \mathrm{CaSO_4} são razoavelmente solúveis (CaS O_{4} é pouco solúvel, mas ainda mais solúvel que os seguintes).
\mathrm{SrSO_4} já é classificado como praticamente insolúvel.
\mathrm{BaSO_4} é altamente insolúvel em água (usado em exames radiológicos por não se dissolver).
Logo, o sulfato mais insolúvel entre esses metais alcalinoterrosos é o sulfato de bário, \mathrm{BaSO_4}.

Passo 3

A maleabilidade (ou “moleza”) de um metal aumenta ao descer o grupo porque o raio atômico cresce, aumentando o volume do “mar de elétrons” e reduzindo a força de ligação metálica. Assim, entre \mathrm{Mg}, \mathrm{Ca}, \mathrm{Sr} e \mathrm{Ba}, o bário é o mais mole.

Passo 4

Por que sais com ânions mononegativos \mathrm{Cl^-},\mathrm{NO_3^-} etc.) são quase sempre solúveis, mas com dinegativos ( \mathrm{SO_4^{2-}},\mathrm{CO_3^{2-}} etc.) tendem a ser insolúveis?
Entalpia de solvatação (hidratacão) vs. energia reticular:
  1. Energia reticular U escala aproximadamente como
U\propto\frac{q^+\,q^-}{r^+ + r^-}\,,
onde q^+ e q^- são as cargas dos íons e r^+, r^- seus raios. Dinegativos duplicam \lvert q^-\rvert, aumentando fortemente U.
2. Entalpia de solvatação cresce com carga, mas menos rápido que a energia reticular para ânions com carga -2, especialmente quando o cátion é grande (como \mathrm{Ba^{2+}}.
3. Para ânions mononegativos, a energia reticular é baixa o suficiente para a água hidrolisar o sólido e dissolvê-lo.
4. Para ânions dinegativos, a energia reticular torna-se muito alta e não é compensada pela solvatação, resultando em baixa solubilidade.

Resposta

O sulfato mais insolúvel é o de bário \mathrm{BaSO_4} e o metal mais mole também é o bário. Salts com ânions mononegativos têm energia reticular menor e são facilmente hidrolisados pela água, enquanto com ânions dinegativos a elevada energia reticular impede a dissolução.

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