A Química dos Não-metais

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

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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 de 48 gAUGSA

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

4 Hidrogênio Isótopos do Hidrogênio
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 de 48

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

6 Hidrogênio Propriedades do Hidrogênio Energia de ionização 1312 kJ
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 de 48

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

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

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

11 Grupo 8A: Os Gases Nobres
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 de 48

12 Grupo 7A: Os Halogênios Universidade Federal de Itajubá
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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 de 48

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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 de 48

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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 de 48

16 Grupo 7A: Os Halogênios Preparação de haletos de hidrogênio:
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 de 48

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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 de 48

18 Oxigênio Preparação de O2 Por destilação fracionado do ar liquefeito.
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 de 48

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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 de 48

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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 de 48

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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 de 48

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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 de 48

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

24 Outros Elementos do Grupo 6A: S, Se, Te e Po.
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 de 48

25 Outros Elementos do Grupo 6A: S, Se, Te e Po.
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 de 48

26 Outros Elementos do Grupo 6A: S, Se, Te e Po.
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 de 48

27 Outros Elementos do Grupo 6A: S, Se, Te e Po.
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 de 48

28 Nitrogênio Gás incolor, inodoro e insípido, N2.
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 de 48

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Nitrogênio Utilizado principalmente na fabricação de fertilizantes nitrogenados. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento de 48

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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 de 48

31 Nitrogênio O nitrogênio forma três óxidos comuns: N2O, NO e NO2.
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 de 48

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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 de 48

33 Nitrogênio Dois oxiácidos comuns do nitrogênio são o HNO3 e HNO2.
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 de 48

34 Outros Elementos do Grupo 5A: P, As, Sb, e Bi
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 de 48

35 Outros Elementos do Grupo 5A: P, As, Sb, e Bi
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 de 48

36 Outros Elementos do Grupo 5A: P, As, Sb, e Bi
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 de 48

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

38 Outros Elementos do Grupo 5A: P, As, Sb, e Bi
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 de 48

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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 de 48

40 Carbono O carbono forma dois óxido principais: O CO e o CO2.
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 de 48

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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 de 48

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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 de 48

43 Outros elementos do grupo 4A: Si, Ge, Sn e Pb
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 de 48

44 Outros elementos do grupo 4A: Si, Ge, Sn e Pb
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 de 48

45 Outros elementos do grupo 4A: Si, Ge, Sn e Pb
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. SiO Si2O Si2O6-4 Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento de 48

46 Outros elementos do grupo 4A: Si, Ge, Sn e Pb
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 de 48

47 Boro Configuração eletrônica: [He]2s22p1.
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 de 48

48 Referências Bibliográficas
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 de 48