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A Química dos Não-metais

Universidade Federal de Itajubá. Química Geral: Professor Élcio. A Química dos Não-metais. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 1 de 48 . Universidade Federal de Itajubá. Sumário.

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A Química dos Não-metais

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Presentation Transcript

  1. Universidade Federal de Itajubá Química Geral: Professor Élcio A Química dos Não-metais Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 1 de 48

  2. Universidade Federal de Itajubá Sumário • Conceitos Gerais. Tendências Periódicas e Reações Químicas; • Hidrogênio; • Grupo 8A: Os Gases Nobres; • Grupo 7A: Os Halogênios; • Oxigênio; • Outros Elementos do Grupo 6A; • Nitrogênio ; • Outros Elementos do Grupo 5A; • Carbono; • Outros Elementos do Grupo 4A; • Boro. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 2 de 48

  3. Universidade Federal de Itajubá Conceitos Gerais. Tendência Periódicas e Reações Químicas Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 3 de 48

  4. Universidade Federal de Itajubá Hidrogênio Isótopos do Hidrogênio • Raramente chamado de prótio, constitui 99,9844% do hidrogênio natural. • O deutério constitui 0,0156% do hidrogênio natural. Não é radioativo. Comumente simbolizado por “D”. • O trítio é radioativo e têm meia-vida de 12,3 anos. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 4 de 48

  5. Universidade Federal de Itajubá Hidrogênio • O trítio pode ser preparado pela reação: Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 5 de 48

  6. Universidade Federal de Itajubá Hidrogênio Propriedades do Hidrogênio • Energia de ionização 1312 kJ • Eletronegatividade E=-73kJ O H2 : • Ponto de fusão: -259 °C • Ponto de ebulição: -253 °C Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 6 de 48

  7. Universidade Federal de Itajubá Hidrogênio Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 7 de 48

  8. Universidade Federal de Itajubá Hidrogênio Obtenção do hidrogênio por equações químicas: • Em laboratório (Pequena quantidade): • Em larga escala: Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 8 de 48

  9. Universidade Federal de Itajubá Hidrogênio • (a) hidretos iônicos; • (b) hidretos metálicos; • (c) hidretos moleculares. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 9 de 48

  10. Universidade Federal de Itajubá Grupo 8A: Os Gases Nobres Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 10 de 48

  11. Universidade Federal de Itajubá Grupo 8A: Os Gases Nobres • Neil Bartlett , em 1963, preparou o primeiro composto de gás nobre: • Os outros gases nobres formam compostos com muito maior dificuldade que o xenônio. Só se conhece com certeza o composto binário de criptônio, que se decompõe a -10°C. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 11 de 48

  12. Universidade Federal de Itajubá Grupo 7A: Os Halogênios Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 12 de 48

  13. Universidade Federal de Itajubá Grupo 7A: Os Halogênios • Configuração Eletrônica externa: ns²np5, n variando de 2 a 6. • Estado de oxidação do F: -1. Outros halogênios: -1 a 7. • Cloro , bromo e iodo encontram-se como haletos no mar e em depósitos de sal. O flúor ocorre principalmente no CaF2 (fluorespato). • Todos os isótopos de astatínio são radioativo. O de vida mais longa é o astatínio 210, com meia-vida 8,1 h. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 13 de 48

  14. Universidade Federal de Itajubá Grupo 7A: Os Halogênios • O potencial de redução destes elementos é muito alto. Utilização • O flúor é muito utilizado em compostos muito estáveis com o carbono. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 14 de 48

  15. Universidade Federal de Itajubá Grupo 7A: Os Halogênios • O Hipoclorito de sódio ,NaClO, é ingrediente ativo de muitos alvejantes. • O bromo e o iodo não são muito utilizados pela indústria como o flúor e o cloro. • O iodo, na forma de KI, é utilizado na iodização do sal de mesa para proporcionar a pequena quantidade de iodo indispensável a dieta humana. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 15 de 48

  16. Universidade Federal de Itajubá Grupo 7A: Os Halogênios • Preparação de haletos de hidrogênio: • Compostos interalogenados • Ex: ClF. Estado de oxidação do F é -1 e do Cl é +1. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 16 de 48

  17. Universidade Federal de Itajubá Oxigênio • O oxigênio existe sob duas formas alotrópicas, o O2 e o O3. O primeiro dioxigênio, que é a forma normal do elemento e o segundo o ozônio. • Na temperatura ambiente o dioxigênio é gás incolor e inodoro. Condensa-se a -183 °C e congela-se a -218 °C. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 17 de 48

  18. Universidade Federal de Itajubá Oxigênio Preparação de O2 • Por destilação fracionado do ar liquefeito. • Fotossíntese. • Em laboratório: • Utilizado na indústria de aços, para remoção de impurezas. • Em medicina (auxiliar de respiração). Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 18 de 48

  19. Universidade Federal de Itajubá Oxigênio O ozônio • Gás venenoso, azul-pálido, com cheiro acre e irritante.A exposição a 0,1 a 1 ppm provoca dor de cabeça, irritação dos olhos e vias respiratórias. • É importante componente da alta atmosfera .Na baixa atmosfera o ozônio é considerado poluente. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 19 de 48

  20. Universidade Federal de Itajubá Oxigênio • O estado de oxidação do oxigênio é sempre negativo, exceto nos compostos com o flúor, OF2 e O2F2. • A maior parte dos óxidos dos não-metais combina-se com água e forma oxiácidos. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 20 de 48

  21. Universidade Federal de Itajubá Oxigênio • Óxidos que reagem com água e formam ácidos são anidridos ácidos ou óxidos ácidos. • Óxidos que dissolvem em água e formam hidróxidos são anidridos alcalinos ou óxidos básicos. • Óxidos que não dissolvem em água são neutros. • Óxidos que exibem propriedades ácidas e alcalinas são anfóteros. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 21 de 48

  22. Universidade Federal de Itajubá Oxigênio • Os compostos com ligações O-O e oxigênio com NOX -1 são peróxidos. Ex: KO2, RbO2. • O peróxido mais importante da química é o H2O2. É empregado como anti-séptico suave em baixa concentração e em soluções mais concentradas em alvejantes de algodão lã e seda. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 22 de 48

  23. Universidade Federal de Itajubá Outros Elementos do Grupo 6A: S, Se, Te e Po. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 23 de 48

  24. Universidade Federal de Itajubá Outros Elementos do Grupo 6A: S, Se, Te e Po. • Configuração eletrônica ns2np4, com n variando de 2 a 6. • Estado de oxidação mais comum é -2.Mas também se encontram em estados de oxidação positivos, até 16. • Podem ter camada de valência expandida. Ex: SF6, SeF6 e TeF6. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 24 de 48

  25. Universidade Federal de Itajubá Outros Elementos do Grupo 6A: S, Se, Te e Po. • A principal fonte de enxofre são grandes depósitos subterrâneos de enxofre elementar. • Também ocorre na forma de sulfetos e sulfatos minerais. Estão presentes no carvão mineral e petróleo. • O selênio e o telúrio comparecem em minerais raros como Cu2Se, PbSe, Ag2Se. São também componentes minoritários de sulfetos minerais de cobre, ferro, níquel e chumbo. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 25 de 48

  26. Universidade Federal de Itajubá Outros Elementos do Grupo 6A: S, Se, Te e Po. • O enxofre têm várias formas alotrópicas. A forma termodinamicamente estável , na temperatura ambiente, é o enxofre rômbico, S8. • As formas alotrópicas mais estáveis do selênio e do telúrio são cristalinas constituídas por cadeias helicoidais. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 26 de 48

  27. Universidade Federal de Itajubá Outros Elementos do Grupo 6A: S, Se, Te e Po. • O SO2 se forma na combustão do enxofre ao ar. É um gás sufocante e venenoso. • O H2SO4 é ácido forte, e têm a maior produção dentre os produtos químicos. • Existem também o SeO2 e o TeO2. O primeiro reage com água para formar ácido selenioso, H2SeO3 . O segundo é insolúvel em água, mas formam sais como NaHTeO3 e Na2TeO3. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 27 de 48

  28. Universidade Federal de Itajubá Nitrogênio • Gás incolor, inodoro e insípido, N2. • O Ponto de fusão é -210 °C e o ponto de ebulição é -196 °C. • Muito pouco reativo em virtude da ligação tripla forte em os átomos. A entalpia de formação é 942 kJ/mol. • Atinge estados de oxidação variado de -3 a +5. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 28 de 48

  29. Universidade Federal de Itajubá Nitrogênio • Utilizado principalmente na fabricação de fertilizantes nitrogenados. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 29 de 48

  30. Universidade Federal de Itajubá Nitrogênio • A amônia, NH3, é um dos mais importantes compostos de nitrogênio. • Pode ser preparado em laboratório de acordo com a equação: • A produção industrial se faz pelo processo Haber: Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 30 de 48

  31. Universidade Federal de Itajubá Nitrogênio • O nitrogênio forma três óxidos comuns: N2O, NO e NO2. • O óxido nitroso, N2O, é gás hilariante, incolor, usada como anestésico geral. • O óxido nítrico, NO, é gás incolor e ligeiramente tóxico. Pode ser preparado em laboratório pela seguinte equação: Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 31 de 48

  32. Universidade Federal de Itajubá Nitrogênio • O processo industrial de obtenção do NO é a oxidação catalítica: • O óxido nítrico reage facilmente com oxigênio para formar NO2: Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 32 de 48

  33. Universidade Federal de Itajubá Nitrogênio • Dois oxiácidos comuns do nitrogênio são o HNO3 e HNO2. • O ácido nítrico, HNO3, é líquido incolor e corrosivo. È ácido forte. Seu maior uso é a fabricação de NH4NO3 para fertilizantes. • O ácido nitroso, HNO2, é menos estável que o HNO3 tendendo ao desproporcionamento em NO e HNO3. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 33 de 48

  34. Universidade Federal de Itajubá Outros Elementos do Grupo 5A: P, As, Sb, e Bi • Os elementos possuem configuração eletrônica na camada externa do tipo ns2np3, com n variando de 2 a 6. • Seu estado de oxidação varia de -3 a +5. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 34 de 48

  35. Universidade Federal de Itajubá Outros Elementos do Grupo 5A: P, As, Sb, e Bi • O fósforo ocorre principalmente nos fostatos minerais sendo a principal fonte a rocha fosfática, que contém, em sua maioria, o Ca3(PO4). • É obtido industrialmente de acordo com a equação: • Fósforo branco, P4: Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 35 de 48

  36. Universidade Federal de Itajubá Outros Elementos do Grupo 5A: P, As, Sb, e Bi • Os compostos mais importantes que contém fósforo são os trialetos (tralogenetos) e os pentaletos (Pentalogenetos). • Dentre os óxidos de fósforo o óxido de fósforo (III), P4O6, e o óxido de fósforo (V), P4O10. Esses dois óxidos representam os dois estados de oxidação mais comum do P,+3 e +5. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 36 de 48

  37. Universidade Federal de Itajubá Outros Elementos do Grupo 5A: P, As, Sb, e Bi Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 37 de 48

  38. Universidade Federal de Itajubá Outros Elementos do Grupo 5A: P, As, Sb, e Bi • O arsênio, o antimônio e o bismuto ocorrem na natureza na forma de sulfetos minerais, como As2S3, Sb2S3 e Bi2S3. • O arsênio e o antimônio possuem formas alotrópicas semelhante ao fósforo, sob formas de tetraedro: As4 e Sb4. • O bismuto é metal, possuí aparência branco-avermelhada e não tem aparência metálica. Forma liga com muitos outros metais. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 38 de 48

  39. Universidade Federal de Itajubá Carbono • O carbono existe sob três formas cristalinas: grafite, diamante e fulerenos. • A grafite é um sólido macio, preto escorregadio, tem brilho metálico e conduz eletricidade. Folhas paralelas de átomos unidos pelas forças de London. • O diamante é um sólido duro e transparente na qual os átomos de carbono formam uma rede cristalina. • Os fulerenos são as formas moleculares de carbono. São moléculas individuais como C60, C70, lembram bolas de futebol. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 39 de 48

  40. Universidade Federal de Itajubá Carbono • O carbono forma dois óxido principais: O CO e o CO2. • O monóxido de carbono, CO, é gás incolor, inodoro e insípido. É tóxico pois tem afinidade com a hemoglobina e assim interferir no transporte de oxigênio. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 40 de 48

  41. Universidade Federal de Itajubá Carbono • O dióxido de carbono, CO2, é gás incolor e inodoro . É componente da atmosfera e principal contribuinte do Efeito Estufa. • Grande parte da produção de CO2 é utilizado para refrigeração na sua forma sólida, CO2(s), conhecido como Gelo Seco. Outra parte da produção destina-se a fabricação de soda e bicarbonato de sódio. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 41 de 48

  42. Universidade Federal de Itajubá Carbono • O CO2 é moderadamente solúvel em água na pressão atmosférica. Formando solução ácida. • Já o íon carbonato CO32-, forma solução básica com a água. Encontra-se, natureza, o íon carbonatos em diversos minerais sendo o principal deles a calcita CaCO3. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 42 de 48

  43. Universidade Federal de Itajubá Outros elementos do grupo 4A: Si, Ge, Sn e Pb • Possuem configuração eletrônica ns2np2. • Em sua maioria formam compostos ligados covalentemente. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 43 de 48

  44. Universidade Federal de Itajubá Outros elementos do grupo 4A: Si, Ge, Sn e Pb • Depois do oxigênio, o silício é o elemento mais abundante na crosta terrestre. Ocorre como SiO2 e também numa grande diversidade de silicatos minerais. • Cerca de 90% da crosta terrestre são constituídos compostos que contenham silício e oxigênio. Os silicatos são compostos com um átomo de silício circundado por quatro átomos de oxigênio. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 44 de 48

  45. Universidade Federal de Itajubá Outros elementos do grupo 4A: Si, Ge, Sn e Pb • O íon silicato SiO4-4 está no seu estado de oxidação mais comum +4. SiO4-4 Si2O7-6 Si2O6-4 Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 45 de 48

  46. Universidade Federal de Itajubá Outros elementos do grupo 4A: Si, Ge, Sn e Pb • Quando o quartzo é fundido, formando um líquido pegajoso, muitas ligações de sílicio e oxigênio são rompidas. Quando resfria rapidamente o líquido estas ligações se refazem porem os átomos não conseguem se organizar. Obtém-se então um sólido amorfo, o vidro de quartzo ou de silica. • Silicones são substâncias organizadas em cadeias deste tipo: Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 46 de 48

  47. Universidade Federal de Itajubá Boro • Configuração eletrônica: [He]2s22p1. • Moléculas constituídas apenas de boro e hidrogênio constituem a família dos boranos. Ex: BH3 e B2H6. • O ácido bórico H3BO3 é ácido muito fraco, comumente usado como medicamento oftálmico. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 47 de 48

  48. Universidade Federal de Itajubá Referências Bibliográficas • BROWN, Theodore; LEMAY, Eugene; BURSTEN, Bruce.Química: Ciência Central. Tradução: Horácio Macedo. Rio de Janeiro: Rio de Janeiro, 1999. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 48 de 48

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