UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

Apresentação em tema: "UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ"— Transcrição da apresentação:

1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
QUÍMICA DOS NÃO -METAIS Alunos: Alessandra Gregio Fonseca – 15712 João Victor de Novaes Pacheco Prof. Dr. Élcio Barrak

2 Sumário Conceitos gerais Hidrogênio e suas propriedades
Grupo 8A: gases nobres Grupo 7A: halogênios Oxigênio Outros elementos do grupo 6A Nitrogênio Outros elementos do grupo 5A Fósforo Carbono Outros elementos do grupo 4A Silício Boro

3 Conceitos gerais: tendências periódicas e reações químicas
 Eletronegatividade Sólidos iônicos: metais e não-metais Compostos moleculares: não-metais e não-metais

4 IMPORTANTE: A química exibida pelo primeiro membro de um grupo pode diferir de várias maneiras importantes da dos membros subseqüentes. Exemplo: O 1º elemento em um grupo pode formar ligações π mais facilmente que os membros mais abaixo no grupo. Carbono, nitrogênio e oxigênio freqüentemente formam ligações duplas. Os elementos dos períodos 3, 4, 5 e 6 da tabela tendem a formar apenas ligações simples.

5 REAÇÕES QUÍMICAS Reações de combustão com O2 Compostos contendo hidrogênio produzem H2O Compostos contendo carbono produzem CO2 Compostos contendo nitrogênio tendem a formar N2 H2O, CO2 e N2: altas estabilidades termodinâmicas devido às altas energias de ligação para as suas ligações.

6 HIDROGÊNIO “produtor de água”
Elemento mais abundante no universo. A maior parte encontra-se associada ao oxigênio. Importante componente do petróleo, da celulose, do amido, dos alcoóis, dos ácidos e de muitos outros materiais. Isótopos: Prótio: isótopo mais comum do hidrogênio. Constitui 99,9844% do H2 natural. Seu núcleo consiste em um único próton.

7 Deutério: Constitui 0,0156% do hidrogênio natural e não é radioativo.
D2O – óxido de deutério, conhecido como água pesada. Deuteração: processo de substituição do prótio pelo deutério. Tem efeito nas velocidades das reações, num fenômeno chamado efeito cinético de isótopo. Trítio: É radioativo e tem meia-vida de 12,3 anos. É formado continuamente na atmosfera mais alta. PF PE D2O 3,81ºC 101,42ºC H2O 0,00ºC 100,00ºC

8 Propriedades do hidrogênio
À temperatura ambiente é um gás incolor, inodoro e sem sabor, composto de moléculas diatômicas (H2); H2: molécula apolar com PF e PE baixos; Forma ligações covalentes fortes com muitos elementos. Utilização Síntese de amônia (NH3) pelo processo de Harber Fabricação do metanol (CH3OH) CO(g) + 2 H2(g) CH3OH(g)

9 Compostos binários de hidrogênio
Hidretos iônicos: Hidrogênio + metais alcalinos ou metais alcalino-terrosos mais pesados (Ca, Sr, Ba) Ex: CaH2 – hidreto de cálcio (inflar barcos salva-vidas) Hidretos metálicos: Hidrogênio + metais de transição. Esses compostos mantêm a condutividade metálica e outras propriedades dos metais. Hidretos moleculares: Hidrogênio + não-metais ou semi-metais. Sob condições-padrão são gases ou líquidos.

10 Grupo 8A – Gases nobres Compostos de gás nobre
São quimicamente não-reativos Possuem estabilidade  altas energias de ionização São todos gases à temperatura ambiente e compõem a atmosfera da Terra (exceto Rn) Hélio: mais importante dos gases nobres. Tem o ponto de ebulição mais baixo de todas as substâncias e é encontrado em concentrações relativamente altas em muitas fontes naturais. Compostos de gás nobre Gases nobres: extremamente estáveis  sofrem reações apenas sob condições rigorosas Como os elementos do grupo 8A (exceto He) já contêm 8 elétrons em seus níveis de valência, a formação de ligações covalentes necessitará de um nível de valência expandido. O Xenônio (Xe) é o gás nobre que forma compostos mais facilmente.

11 Grupo 7A : Halogênios Afinidades eletrônicas muito negativas;
Atingem com freqüência a configuração de gás nobre; Têm as mais altas eletronegatividades; Moléculas diatômicas; À temperatura ambiente e 1 atm de pressão: I2 é sólido, Br2 é líquido, Cl2 e F2 são gases Cl, Br e I são encontrados como haletos na água do mar e em depósitos de sal; Flúor: ocorre nos minerais fluorita, criolita e fluorapatita, mas apenas a fluorita é uma fonte comercial importante desse elemento

12 Utilização dos halogênios
Flúor  Usado para a preparação dos fluorcarbonos, compostos muito estáveis usados como refrigerantes, lubrificantes e plásticos. O Teflon™ é um fluorcarbono polimérico de alta estabilidade térmica e deficiência de reatividade química. Cloro  É o halogênio mais importante comercialmente. É usado na fabricação de compostos orgânicos como o cloreto de vinila (C2H3Cl) e seu plástico, conhecido como PVC. Também tem aplicação como agente alvejante e no tratamento da água. Bromo  Brometo de prata, usado em filmes fotográficos Iodo  aparece como KI no sal de cozinha. O sal iodado fornece a pequena quantidade de iodo necessária na alimentação. Carência de Iodo: bócio

13 Haletos de hidrogênio Compostos Inter- halogênios
TODOS os halogênios formam moléculas diatômicas estáveis com o hidrogênio.  Preparação: Sal do haleto + ácido não-volátil forte CaF2(s) + H2SO4(l) HF(g) + CaSO4(s) Compostos Inter- halogênios Suas moléculas são formadas por átomos de halogênios diferentes; são extremamente reativos; têm como átomos centrais Cl, Br ou I, rodeados por átomos de flúor. Exemplos: IF3, IF5, IF7, BrF3, BrF5, ClF3, ClF5  Geometria molecular: modelo RPENV

14 Oxiácidos e oxiânions Propriedades importantes:
Forças ácidas dos oxiácios aumentam com o aumento do estado de oxidação do átomo de halogênio central; Todos os oxiácios são agentes oxidantes fortes; Oxiânions: formados pela remoção de H+ dos oxiácidos. Geralmente são mais estáveis que os oxiácidos. Exemplos: Sais de hipoclorito: alvejantes e desinfetantes Ácido perclórico e seus sais: mais estáveis oxiácidos. São oxidantes vigorosos quando aquecidos.

15 Oxigênio É encontrado na combinação com outros elementos;
É o elemento mais abundante em massa na crosta terrestre e no corpo humano; Atua como agente oxidante para o metabolismo dos alimentos; Tem dois alótropos: O2 e O3 (ozônio) À temperatura ambiente, o O2 é um gás incolor e inodoro; Praticamente todo o oxigênio comercial é obtido do ar; Muito do O2 da atmosfera é reabastecido pela fotossíntese; Utilização: Indústria de aço  remoção das impurezas do aço Medicina  amenização das dificuldades respiratórias

16 Ozônio Gás azul-claro, venenoso, com odor irritante.
Sua molécula dissocia-se facilmente, formando átomos de oxigênio reativos O3(g) O2(g) + O(g) É agente oxidante mais forte que o O2 Não pode ser armazenado por muito tempo porque se decompõe rapidamente em O2 É um importante componente da atmosfera superior, onde bloqueia as radiações UV Na atmosfera baixa é considerado um poluente do ar Utilização: Tratamento da água em substituição ao cloro Preparação de medicamentos e lubrificantes sintéticos, entre outros compostos orgânicos.

17 Óxidos Peróxidos e Superóxidos Não-metais  óxidos covalentes
Óxidos ácidos (anidridos ácidos): são óxidos que reagem com água para formar ácidos. Óxidos básicos (anidridos básicos): são óxidos iônicos que se dissolvem em água e reagem para formar hidróxidos. Peróxidos e Superóxidos Peróxidos: são compostos contendo ligações O - O e oxigênio com estado de oxidação -1. Ex: Na2O2, CaO2, SrO2, BaO2, H2O2* Superóxidos: nos superóxidos o oxigênio tem estado de oxidação -1/2 Ex: KO2, RbO2, CsO2

18 Outros elementos do grupo 6A: S, Se, Te e Po
Configuração eletrônica mais externa geral: ns2 np4 (2 ≤ n ≤ 6) Com exceção do oxigênio, podem ser encontrados com estado de oxidação de até +6 e podem ter níveis de valência expandidos; Ex: SF6, SeF6 e TeF6 Enxofre (S) É amarelo, sem sabor e quase inodoro. Possui vários alótropos; Forma mais estável: enxofre rômbico S8 É utilizado na fabricação de H2SO4 e na vulcanização da borracha Selênio (Se) Tem condutividade elétrica baixa no escuro, mas aumenta muito com a exposição à luz; Células fotoelétricas, medidores de luz e fotocopiadoras.

19 Processo de Frasch  Grandes depósitos no subsolo são a principal fonte de enxofre elementar. O processo de Frasch é usado para obter o elemento a partir desses depósitos. Sulfetos (S2-) O elemento que se liga ao enxofre é menos eletronegativo que ele. Pirita  minérios com o íon dissulfeto S2-2 Ex: FeS2 (pirita de ferro)

20 Nitrogênio Descoberto em 1771 pelo botânico Daniel Rutherford;
Representa 78% em volume da atmosfera da Terra; Destilação fracionada do ar líquido.

21 Nitrogênio Gás incolor, inodoro. Composto de moléculas de N2;
Propriedades Gás incolor, inodoro. Composto de moléculas de N2; Baixa reatividade (ligações triplas); Óxidos e oxiânions são agente oxidantes fortes. Utilização Embalagem de alimentos; Produção de dispositivos eletrônicos; Fabricação de fertilizantes; N2(l) é empregado como um líquido refrigerante para resfriar alimentos rapidamente;

22 Nitrogênio Amônia (NH3) Compostos de nitrogênio com hidrogênio
→ Gás tóxico, incolor e com odor irritante; → Produção comercial pelo processo de Haber; → Usada para fertilizantes. Hidrazina (N2H4) → Tóxica; → Quando pura, líquido oleoso incolor que explode com aquecimento ao ar.

23 Nitrogênio Óxidos e oxiácidos de nitrogênio
Óxido nítrico(NO): neurotransmissor no corpo humano; Óxido nitroso (N2O): anestésico geral (gás hilariante), aerossóis e espumas; Dióxido de nitrogênio (NO2): tóxico e odor sufocante; Ácido nítrico (HNO3): usado na produção de fertilizantes, drogas, plásticos e explosivos (trinitrotolueno); - Processo de Ostwald (3 etapas) : 1ª : conversão catalítica de NH3 em NO; 2ª : NO reage rapidamente com O2, formando NO2; 3ª : NO2 dissolvido em H2O forma ácido nítrico (HNO3). Ácido nitroso (HNO2).

24 Outros elementos do grupo 5A
Configuração eletrônica mais externa ns2np3 ; Forma um octeto elétrons por ligação covalente; Número de oxidação variando de -3 a +5; Fósforo(P) Ocorre na forma de minerais de fosfato; Alótropos: - Fósforo branco: Tetraedros de P4. Alta reatividade .Explode espontaneamente quando exposto ao ar. - Fósforo vermelho: Obtido através do aquecimento do fósforo branco (400ºC) na ausência de ar. Mais estável.

25 Fósforo Haletos de fósforo PX3 (tri-haletos) e PX5 (penta-haletos);
Tricloreto de fósforo (PCl3): sabão, detergente e inseticida. Compostos oxi de fósforo Oxidação do fósforo branco: → Pouco oxigênio = P4O6 (óxido de fósforo (III)); → Excesso oxigênio = P4O10 (óxido de fósforo (V)); Ácido fosforoso (H3PO3); Ácido fosfórico (H3PO4); Tendência a sofrer reações de condensação quando aquecidos; Importantes nos sistemas biológicos, pois estão no RNA, DNA e ATP.

26 Arsênio na água potável
AsO43- , AsO33- , HAsO42- e HAsO32- ; Norma: 10 ppb de As (10 µg/L); Alto risco de câncer de pulmão e bexiga; - 3 ppb por dia → 1 em 1000; - 10 ppb por dia → 3 em 1000; Pré-oxidação da água potável .

27 Carbono Constitui apenas 0,027% da crosta terrestre;
Existe em três formas cristalinas: - Grafite → sólido, macio, preto e conduz eletricidade; - Diamante → sólido, duro, transparente; - Fulerenos → C60 (buckybola) e C70 . Existe em três formas microcristalinas : - Carbono preto; - Carvão vegetal; - Carvão mineral (coque).

28 Carbono Óxidos de Carbono Monóxido de carbono (CO)
- Incolor, inodoro, insípido e tóxico; - Produzido por motores de automóveis; - Combustível e agente redutor. Dióxido de carbono (CO2) - Incolor e inodoro; - Produzido pela queima de substâncias, que contêm carbono, com excesso de oxigênio; - Produção de bebidas e gelo seco; - Efeito estufa.

29 Carbono Ácido carbônico e carbonatos Carbetos
H2CO3: ácido fraco Neutralização do ácido carbônico - Parcial → HCO3- (bicarbonato); - Completa → CO32- (carbonato). Carbetos Compostos binários de carbono com metais, metalóides alguns não-metais. Ocorrem em 3 tipos: Iônicos: metais mais ativos; Intersticiais: metais de transição; Covalentes: boro e silício. Outros compostos inorgânicos de carbono Cianeto de hidrogênio (HCN): nylon; Dissulfeto de carbono (CS2): solvente industrial.

30 Outros elementos do grupo 4A
Eletronegatividade geralmente baixa ; Grande maioria são ligados covalentemente; Configuração eletrônica do nível mais externo = ns2np2 . Silício (Si) Segundo elemento mais abundante; Ocorre como SiO2 e forma silicatos; Si elementar tem estrutura de diamante; Semicondutor; Fabricação de transístores e células solares.

31 Silício Silicatos Compostos que possuem um átomo de Si rodeado de maneira tetraédrica por 4 oxigênios; Usados para construir estruturas minerais; Amianto: - Silicatos fibrosos; - Isolantes; - Fibras minúsculas podem causar doenças. Amianto de serpentina

32 Silício Vidros Produzido a partir do líquido resultante da fusão do quartzo (SiO2) 1600ºC . Substâncias podem ser adicionadas ao SiO2 para baixar seu PF: - Vidro de garrafa (SiO2 + CaO + Na2O) Silicone Cadeias de O—Si—O; Posições de ligação restantes do Si ocupadas por grupos orgânicos ; Lubrificantes, polidores de carro, seladores.

33 Boro Configuração eletrônica [He]2s22p1 ; Boranos:
- Moléculas que possuem apenas boro e hidrogênio; - B2H6 (diborano) : inflamável ao ar; - Combustíveis para foguetes. Óxido bórico (B2O3), anidrido do H3BO3 .

34 Referências bibliográficas
Química: A Ciência Central, 9ª ed. Brown, LeMay, Bursten;