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 1 de 48 gAUGSA

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 gAUGSA

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

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 4 de 48

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 5 de 48

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 6 de 48

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

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 8 de 48

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 9 de 48

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

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 11 de 48

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

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

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

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

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 16 de 48

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

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 18 de 48

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

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

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

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

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 23 de 48

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 24 de 48

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 25 de 48

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 26 de 48

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 27 de 48

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 28 de 48

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

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

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 31 de 48

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

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 33 de 48

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 34 de 48

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 35 de 48

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 36 de 48

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 37 de 48

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 38 de 48

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

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 40 de 48

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

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

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 43 de 48

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 44 de 48

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. SiO4-4 Si2O7-6 Si2O6-4 Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 45 de 48

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 46 de 48

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 47 de 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 48 de 48