Química dos não-metais

1. Química dos não-metais Hanneli Carolina Andreazzi Tavante – 14449 Antonio Ribeiro Alves Júnior – 13305

2. Introdução • Esta apresentação visa à introdução de alguns aspectos da química descritiva para o estudo sistemático de elementos não-metálicos. • A importância do estudo de tais elementos dá-se pelo fato de os mesmos formarem compostos comercialmente importantes e indispensáveis à vida.

3. Tópicos a serem abordados • 1. Conceitos gerais; • 2. Hidrogênio; • 3. Os gases nobres (Grupo 8A); • 4. Elementos do grupo 7A - halogênios • 5. Elementos do grupo 6A - calcogênios • 6. Nitrogênio; • 7. Elementos do grupo 5A; • 8. Elementos do grupo 4A; • 9. Boro; • 10. Referências bibliográficas;

4. Conceitos gerais • A divisão dos elementos em metais, metalóides e não-metais relaciona-se com as tendências das propriedades de cada elemento. • Dentre os não-metais, a habilidade de um átomo formar ligações π é um fator importante na determinação de sua estrutura.

5. Por exemplo, SiO2 possui apenas ligações simples, enquanto CO2 possui ligações duplas.

6. Hidrogênio • O nome hidrogênio foi designado ao respectivo elemento pelo químico francês Lavoisier. Do grego, hydro (água), gennao (produzir) “aquele que produz água”. • De fato, o hidrogênio é o elemento mais abundante do universo. Porém, constitui apenas 0,87% da massa da Terra. A maior parte encontra-se associada ao oxigênio. • Possui três isótopos: prótio, deutério e trítio.

7. Algumas propriedades do hidrogênio • Não é membro de família alguma na tabela periódica. • À temperatura ambiente, existe na forma de H2, um gás incolor. A molécula é rapidamente ativada por calor, irradiação ou catálise. • Átomos de hidrogênio são muito reativos, podendo formar ligações covalentes fortes com muitos elementos. • Uma pequena quantidade de H2 é suficiente para tornar o ar explosivo. O hidrogênio pode ser usado como combustível para foguetes.

8. Quando se necessita de H2 em pequenas quantidades, geralmente pode-se obtê-lo através da reação: • Sendo H2 insolúvel, ele pode ser coletado como no esquema abaixo:

9. O hidrogênio também é indispensável para o processo de Haber (síntese da amônia): • O hidrogênio reage podendo formar: • Hidretos iônicos (hidrogênio reage com metais alcalinos e alcalino-terrosos mais pesados); • Hidretos metálicos (H reage com metais de transição); • Hidretos moleculares (H reage com não metais ou semimetais);

10. Os gases nobres (Grupo 8A) • Os elementos do grupo 8A são quimicamente não reativos. São todos gases à temperatura ambiente e possuem altas energias de ionização. • Sendo estáveis, apenas reagirão sob condições rigorosas. A formação de ligações covalentes necessitará de um nível de valência expandido. A tabela a seguir traz alguns exemplos:

12. Elementos do Grupo 7A - halogênios • A maioria dos halogênios apresenta afinidade eletrônica muito negativa, existindo do estado de oxidação -1. Outros podem exibir nox até +7, combinando-se com O, por exemplo. • Em condições normais, existem como moléculas diatômicas, mantidas por forças de London. • A tabela a seguir traz algumas informações:

13. Na prática, por exemplo, F2 não pode ser feito por oxidação eletrolítica de soluções aquosas porque a água é oxidada mais rapidamente do que F-. O que se faz é oxidar-se KF em HF anidro:

14. Utilização dos halogênios • O flúor é importante na composição de fluorcarbonetos (refrigerantes, lubrificantes e plásticos). • Grande parte da produção de Cl2 é utilizada na fabricação de compostos orgânicos, tais como o cloreto de vinila,C2H3Cl, essencial para a fabricação do polivinil (PVC). • O sal iodado fornece a pequena quantidade de iodo indispensável à alimentação.

15. Todos os halogênios são estáveis formando ligações com o hidrogênio. A maneira mais importante para prepará-los é através da reação de um sal do mesmo haleto com um ácido não-volátil forte: • Os haletos de hidrogênio formam soluções halídricas com a água. Essas exibem propriedades características dos ácidos.

16. Compostos inter-halogênios são aqueles formados por átomos de halogênios diferentes, como o CIF. • Tais compostos terão como átomos centrais Cl, Br ou I, circundados por 3, 5 ou 7 átomos de flúor.

17. Elementos do Grupo 6A - calcogênios O oxigênio • Oxigênio significa “formador de ácido”. É o elemento mais abundante na crosta terrestre e também no corpo humano. • Possui dois alótropos: O2 e O3 (ozônio). • Um método comum para preparar O2 consiste em:

18. O ozônio é um gás azul claro que pode causar irritação aos olhos e vias respiratórias dos seres humanos. • Atualmente vem sendo usado para o tratamento de água, em substituição ao cloro. • Também é utilizado no preparo de medicamentos e para romper ligações duplas entre dois carbonos.

19. O estado de oxidação -2 é o mais comum ao oxigênio. Os não-metais formam ácidos covalentes. Geralmente combinam-se com a água formando oxiácidos. Por exemplo: • A reação acima é responsável pela formação de chuva ácida. • Os óxidos que reagem com água para formar ácidos são denominados anidridos ácidos. Ao contrário destes, os muitos óxidos metálicos, que reagem em água formando hidróxidos, são denominados anidridos básicos.

20. Ainda no grupo 6A, há os elementos enxofre, selênio, telúrio e polônio. O estado de oxidação -2 permite que atinjam a configuração eletrônica de um gás nobre. Com níveis de valência expandidos, podem ser encontrados até em estados de oxidação positivos de +6 (SF6, por exemplo). • Para obtenção de enxofre, utiliza-se o processo Frasch, dado o baixo ponto de fusão e a baixa densidade do elemento. Água superaquecida funde o S, e ar comprimido força o enxofre para cima até que chegue à superfície:

22. Descoberto em 1772 pelo escocês Daniel Ruthenford 78% do volume da atmosfera terrestre é N2 Ponto de fusão -210C Ponto de ebulição -196C Configuração eletrônica : [He]2s2 2p3 Nitrogênio

24. Nitrogênio • NaNO3 e KNO3 Outras formas de se encontrar o nitrogênio são os compostos naturais salitre da Índia (KNO3), e salitre do Chile (NaNO3) C12H22O11 + KNO3 CO2 + H2O + N2 + K2CO3 + KOH

25. Nitrogênio N2H4 N2 NH3 amônia NO NO2 HNO3 NH4+ NO2- NO3-

26. Elementos do Grupo 4A Carbono • Constituinte de apenas 0,027% da crosta terrestre • Grande parte como CaCO3 • Apresenta-se em três alótropos: • Grafite • Diamante • Fulerenos

27. Óxidos de Carbono • Monóxido de Carbono – CO • 2 CO + O2 → 2 CO2 • Fe3O4 + 4 CO → 3 Fe + 4 CO2 • Dióxido de carbono – CO2 • Grande uso como refrigerante • Outro uso importante na fabricação de soda (carbonato de sódio) e bicarbonato de sódio

28. Características gerais do Grupo 4A

29. Silício • Segundo elemento mais abundante na crosta terrestre • Encontrado na forma SiO2 e outros mineirais silicatos • Características semicondutoras Silício elementar

30. Silício – Silicatos • São compostos constituídos de um átomo de Si rodeados por átomos de O • Compõem mais de 90% da crosta terrestre • Exemplos: • Si2O76-, SiO44- Mg3Al(SiO4)3

31. Boro • Único não-metal de seu Grupo 3A • Ponto de fusão: 2.300oC • Configuração eletrônica: [He] 2s2 2p2 • Boranos: BH3, B2H6 Amostra de Boro

32. Referências bibliográficas • BROWN. Química, a ciência central. Pearson, Prentice Hall. São Paulo, 2007. • http://www.quimlab.com.br/ • http://www.nakka-rocketry.net/