QUÍMICA                              A Ciência Central                                 9                                 9...
Conceitos gerais:                         tendencias periódicas e                            reações químicas• Dividimos a...
Conceitos gerais:                         tendencias periódicas e                            reações químicas© 2005 by Pea...
Conceitos gerais:                         tendencias periódicas e                            reações químicas• A eletroneg...
Conceitos gerais:                         tendencias periódicas e                            reações químicas• O primeiro ...
Conceitos gerais:                         tendencias periódicas e                            reações químicas© 2005 by Pea...
Conceitos gerais:                         tendencias periódicas e                            reações químicas             ...
Conceitos gerais:                         tendencias periódicas e                            reações químicas             ...
Hidrogênio                                      g                      Isótopos do hidrogênio• Existem três isótopos para ...
Hidrogênio                                    g                      Isótopos do hidrogênio• Deuteração (substituição de H...
Hidrogênio                                    g                  Propriedades do hidrogênio• O hidrogênio pode ganhar um e...
Hidrogênio                                     g                  Propriedades do hidrogênio• Já que o H2 é apolar e tem a...
Hidrogênio                                    g                    Preparação do hidrogênio• No laboratório, o hidrogênio ...
Hidrogênio                                   g© 2005 by Pearson Education                Capítulo 22
Hidrogênio                                    g                    Preparação do hidrogênio• Em grandes quantidades, o hid...
Hidrogênio                                    g                     Utilização do hidrogênio• O hidrogênio é usado para a ...
Grupo 8A: gases nobres                            p      g• Os gases nobres são muito pouco reativos.• Todos os elementos ...
Grupo 8A: gases nobres                            p      g                     Compostos de gás nobre• Os fluoretos de xen...
Grupo 7A: halogênios                                 p          g• Configurações eletrônicas mais externas: ns2np6.• T d o...
Grupo 7A: halogênios                                 p          g     Propriedades e preparação dos halogênios        p   ...
Grupo 7A: halogênios                                 p          g     Propriedades e preparação dos halogênios        p   ...
Grupo 7A: halogênios                                 p          gPropriedades e preparação dos halogênios• A água é oxidad...
Grupo 7A: halogênios                                 p          g                    Utilização dos halogênios• O NaOCl é ...
Grupo 7A: halogênios                                 p          g                     Os haletos de hidrogênio• O HF reage...
Grupo 7A: halogênios                                 p          g                     Os haletos de hidrogênio            ...
Grupo 7A: halogênios                                 p          g                  Compostos i t h l ê i                  ...
Grupo 7A: halogênios                                 p          g                       Oxiácidos e oxiânions• O flúor for...
Grupo 7A: halogênios                                 p          g                       Oxiácidos e oxiânions© 2005 by Pea...
Grupo 7A: halogênios                                 p          g                       Oxiácidos                       O ...
Grupo 7A: halogênios                                 p          g                       Oxiácidos                       O ...
Oxigênio                                     g                    Propriedades do oxigênio• O oxigênio tem dois alótropos:...
Oxigênio                                    g                      Preparação d oxigênio                      P       ã do...
Oxigênio                                        g                              Usos d oxigênio                            ...
Oxigênio                                    g                              Ozônio                              O ô i• O oz...
Oxigênio                                 g© 2005 by Pearson Education              Capítulo 22
Oxigênio                                     g                              Óxidos•   O oxigênio é o segundo elemento mais...
Oxigênio                                   g                     Peróxidos e superóxidos• Peróxidos: têm uma ligação O-O e...
Oxigênio                                   g                     Peróxidos e superóxidos• Superóxidos: têm uma ligação O-)...
Outros elementos do grupo                         6A: S Se Te e Po                             S, Se, Te,Características g...
Outros elementos do grupo                         6A: S Se Te e Po                             S, Se, Te,Características g...
Outros elementos do grupo                         6A: S Se Te e Po                             S, Se, Te,         Ocorrênc...
Outros elementos do grupo                         6A: S Se Te e Po                             S, Se, Te,© 2005 by Pearson...
Outros elementos do grupo                         6A: S Se Te e Po                             S, Se, Te, Propriedades e u...
Outros elementos do grupo                         6A: S Se Te e Po                             S, Se, Te, Propriedades e u...
Outros elementos do grupo                         6A: S Se Te e Po                             S, Se, Te,       Óxidos, ox...
Outros elementos do grupo                         6A: S Se Te e Po                             S, Se, Te,       Óxidos, ox...
Outros elementos do grupo                         6A: S Se Te e Po                             S, Se, Te,         Óxidos, ...
Outros elementos do grupo                         6A: S Se Te e Po                             S, Se, Te,       Óxidos, ox...
Nitrogênio                                     g                   Propriedades do nitrogênio                   P    i d d...
Nitrogênio                                     gPropriedades do nitrogênio   p                 g• Diversos estados de oxid...
Nitrogênio                                     g          Preparação e utilização d nitrogênio          P       ã     tili...
Nitrogênio                                   g          Preparação e utilização d nitrogênio          P       ã     tili  ...
Nitrogênio                                    g       Compostos de nitrogênio com hidrogênio• A amônia é um dos compostos ...
Nitrogênio                                     g       Compostos d nitrogênio com hidrogênio       C     t de it     ê i  ...
Nitrogênio                                   g       Compostos d nitrogênio com hidrogênio       C     t de it     ê i    ...
Nitrogênio                                     g       Compostos de nitrogênio com hidrogênio          p              g   ...
Nitrogênio                                   g              Óxidos              Ó id e oxiácidos do nitrogênio            ...
Nitrogênio                                   g     Óxidos e oxiácidos do           nitrogênio             it  ê i• Ela oco...
Nitrogênio                                     g             Óxidos e oxiácidos do nitrogênio             Ó• O nitrogênio ...
Nitrogênio                                     g              Óxidos              Ó id e oxiácidos do nitrogênio          ...
Outros elementos do grupo                         5A: P As Sb e Bi                             P, As, Sb,Características g...
Outros elementos do grupo                         5A: P As Sb e Bi                             P, As, Sb,Características g...
Outros elementos do grupo                         5A: P As Sb e Bi                             P, As, Sb,Ocorrência, isola...
Outros elementos do grupo                         5A: P As Sb e Bi                             P, As, Sb,                 ...
Outros elementos do grupo                         5A: P As Sb e Bi                             P, As, Sb,                 ...
Outros elementos do grupo                         5A: P As Sb e Bi                             P, As, Sb,© 2005 by Pearson...
Outros elementos do grupo                         5A: P As Sb e Bi                             P, As, Sb,                 ...
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Outros elementos do grupo                         5A: P As Sb e Bi                             P, As, Sb,                 ...
Carbono              Formas elementares do carbono• O carbono constitui aproximadamente 0,027 % da crosta terrestre.• É o ...
Carbono              Formas elementares do carbono• Formas Microcristalinas e amorfas do C:   – Carbono preto (CH4(g) + O2...
Carbono                          Óxidos de carbono• O carbono forma CO e CO2.• CO é muito tóxico (se liga irreversivelment...
Carbono                          Óxidos de carbono• O CO é um bom agente redutor (por exemplo, Fe3O4(s) + 4CO(g)  → 3Fe(s)...
Carbono                          Óxidos de carbono• A fermentação do açúcar para produzir álcool também produz CO2:       ...
Carbono                Ácido                Á id carbônico e carbonatos                        bô i        b   t• Quando o...
Carbono                Ácido carbônico e carbonatos• A temperaturas elevadas o CaCO3 decompõe-se:                    CaCO3...
Carbono                              Carbetos• Os carbetos são compostos binários entre C e metais, metalóides e  determin...
Carbono     Outros compostos inorgânicos de carbono• A química inorgânica é o estudo dos compostos dos elementos  diferent...
Carbono     Outros compostos inorgânicos de carbono               p          g• O CS2 é um importante solvente para ceras ...
Outros elementos do grupo                         4A: Si Ge Sn, e Pb                             Si, Ge, Sn    Tendências ...
Outros elementos do grupo                         4A: Si Ge Sn, e Pb                             Si, Ge, Sn    Tendências ...
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Boro• Boranos: compostos de boro e hidrogênio.• O BH3 reage com ele mesmo para formar diborano, B2H6.• Hidrogênio aparece ...
Fim do Capítulo 22                  Fi d C ít l                Química dos não-metais                Q           não-© 200...
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22 quimica dos-nao_metais_capitulo 22

  1. 1. QUÍMICA A Ciência Central 9 9ª Edição Capítulo 22 Química dos não-metais não- David P. White© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  2. 2. Conceitos gerais: tendencias periódicas e reações químicas• Dividimos a tabela periódica em metais, não-metais e metalóides.• O caráter metálico aumenta para baixo em um grupo e ao longo do át táli t b i l d período.• O elemento mais metálico está localizado no lado inferior esquerdo da tabela periódica.• Os metalóides ficam em uma diagonal do B para o At. At• Com exceção do H, os não-metais são encontrados no lado supe o direito da be pe ód c . superior d e o d tabela periódica.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  3. 3. Conceitos gerais: tendencias periódicas e reações químicas© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  4. 4. Conceitos gerais: tendencias periódicas e reações químicas• A eletronegatividade é importante quando determinamos se um elemento é um metal: quanto menor a eletronegatividade mais alto eletronegatividade, é o caráter metálico.• Os compostos formados entre não metais tendem a ser não-metais moleculares.• Ao descermos na tabela periódica as ligações variam. p g ç• Do terceiro período para a frente existem orbitais d disponíveis que podem participar de ligações.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  5. 5. Conceitos gerais: tendencias periódicas e reações químicas• O primeiro membro de um grupo pode formar ligações π mais facilmente do que os membros subseqüentes. subseqüentes• O Si é bem maior do que o C e o orbital 3p é bem maior do que o orbital 2p, logo, a superposição entre orbitais 3p para formar uma ligação π3p é significativamente pior do que para uma ligação π2p.• Já que a ligação π Si-Si é bem mais fraca do que a ligação π C-C, o q g ç q g ç , Si tende a formar ligações σ.• Exemplo: o CO2 é um gás, o SiO2 é uma rede sólida.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  6. 6. Conceitos gerais: tendencias periódicas e reações químicas© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  7. 7. Conceitos gerais: tendencias periódicas e reações químicas Reações químicas• Neste capítulo, focaremos nas reações envolvendo O2 (oxidação ou combustão) e H2O (especialmente transferência de prótons).• A reações d combustão normalmente formam H2O ( As õ de b ã l f (com compostos contendo H), CO ou CO2 (compostos contendo C), e N2 ou NO (com compostos contendo N). N)© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  8. 8. Conceitos gerais: tendencias periódicas e reações químicas Reações químicas• Á Água, nitrogênio e CO2 são termodinamicamente estáveis, com grandes energias de ligação para as ligações H-O, N≡N, e C=O.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  9. 9. Hidrogênio g Isótopos do hidrogênio• Existem três isótopos para o hidrogênio: Prótio 11H, deutério 21H, e trítio 31H H.• O deutério (D) é cerca de 0,0156 % da abundância natural do H.• O trítio (T) é radioativo com uma meia-vida de 12,3 anos. meia vida 12 3 anos• O deutério e o trítio são substituídos por H em compostos para fornecer um marcador molecular. Esses compostos são marcados, molecular marcados por exemplo D2O.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  10. 10. Hidrogênio g Isótopos do hidrogênio• Deuteração (substituição de H por D) resulta em variações cinéticas nas reações (efeito isótopo cinético). cinético) Propriedades de hidrogênio• O hidrogênio é único.• O hid ê i tem uma configuração eletrônica 1s1, l hidrogênio fi ã l ô i 1 logo, ele é l colocado acima do Li na tabela periódica.• E t t t o H é significativamente menos reativo do que os Entretanto, i ifi ti t ti d metais alcalinos.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  11. 11. Hidrogênio g Propriedades do hidrogênio• O hidrogênio pode ganhar um elétron para formar H-, o qual tem a configuração eletrônica do He. Conseqüentemente, o H poderia ser He Conseqüentemente colocado acima dos halogênios.• Entretanto, a afinidade eletrônica do H é mais baixa do que qualquer halogênio.• O hidrogênio elementar é um gás incolor e inodoro na temperatura g g p ambiente.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  12. 12. Hidrogênio g Propriedades do hidrogênio• Já que o H2 é apolar e tem apenas dois elétrons, as forças intermoleculares são fracas (ponto de ebulição -253 C, ponto de 253°C fusão -259°C).• A entalpia de ligação H H é alta (436 kJ/mol). Logo, as reações H-H kJ/mol) com hidrogênio são lentas e é necessário um catalisador.• Quando o hidrogênio reage com o ar, ocorre uma explosão Q g g , p (Hindenburg explodiu em 1937):2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) ΔH = -571,7 kJ© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  13. 13. Hidrogênio g Preparação do hidrogênio• No laboratório, o hidrogênio geralmente é preparado pela redução de um ácido. ácido• O Zn é adicionado à uma solução ácida e forma-se bolhas de hidrogênio. hidrogênio• Hidrogênio borbulha para fora da solução e é coletado em um frasco.• O frasco de coleta geralmente é preenchido com água, então o volume de hidrogênio coletado é o volume de água deslocado.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  14. 14. Hidrogênio g© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  15. 15. Hidrogênio g Preparação do hidrogênio• Em grandes quantidades, o hidrogênio pode ser preparado pela redução do metano na presença de vapor à 1100 C: 1100°C: CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3H2(g) CO(g) + H2O(g) → CO2(g) + H2(g) Utilização Utili ação do hidrogênio• O hidrogênio é usado para a produção de amônia e para hidrogenar óleos vegetais para a fabricação de margarina e gordura. ól t i f bi ã d i d© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  16. 16. Hidrogênio g Utilização do hidrogênio• O hidrogênio é usado para a fabricação de metanol: CO( ) + 2H2( ) → CH3OH( ) CO(g) (g) OH(g) Compostos binários de hidrogênio• Três tipos de compostos binários de hidrogênio são formados: – híbridos iônicos (por exemplo, LiH, preparado a partir de metais e H) t i H); – híbridos metálicos (por exemplo, TiH2, preparado a partir de metais de transição e H) e – híbridos moleculares (por exemplo, CH4, preparado a partir de não metais não-metais e metalóides e H) H).© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  17. 17. Grupo 8A: gases nobres p g• Os gases nobres são muito pouco reativos.• Todos os elementos têm altas energias de ionização. ionização• O He é o gás nobre mais importante, uma vez que o hélio líquido é usado como um líquido refrigerante. refrigerante Compostos de gás nobre• Os gases nobres mais pesados reagem mais facilmente que os mais leves. leves• Os compostos mais comuns de gases nobres são os fluoretos de xenônio. xenônio© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  18. 18. Grupo 8A: gases nobres p g Compostos de gás nobre• Os fluoretos de xenônio têm o Xe nos estados de oxidação +2 a +8.• N presença d á Na de água, os fl fluoretos de xenônio formam oxifluoretos: t d ô i f ifl t XeF6(s) + H2O(l) → XeOF4(l) + 2HF X F6( ) + 3H2O(l) → X O3( ) + 6HF XeF (s) XeO (aq)• O único outro composto de gás nobre conhecido é o KrF2, que se decompõe à -10°C. 10°C• Os fluoretos de xenônio são mais estáveis do que os óxidos e do que os oxifluoretos oxifluoretos.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  19. 19. Grupo 7A: halogênios p g• Configurações eletrônicas mais externas: ns2np6.• T d os halogênios têm grandes afinidades eletrônicas. Todos h l ê i tê d fi id d l tô i• O estado de oxidação mais comum é -1, mas os estados de oxidação +1, +3, +5 e +7 são possíveis. +1 +3 possíveis• Os halogênios são bons agentes de oxidação.• Todos os isótopos do At são radioativos. p© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  20. 20. Grupo 7A: halogênios p g Propriedades e preparação dos halogênios p p p ç g© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  21. 21. Grupo 7A: halogênios p g Propriedades e preparação dos halogênios p p p ç g• As propriedades dos halogênios variam regularmente com o seu número atômico.• Cada halogênio é o elemento mais eletronegativo em seu período.• A entalpia de ligação do F2 é baixa. p g ç• Conseqüentemente, o flúor é muito reativo.• O potencial de redução do flúor é muito alto. p ç© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  22. 22. Grupo 7A: halogênios p gPropriedades e preparação dos halogênios• A água é oxidada mais facilmente do que o flúor, logo o F2 não pode ser preparado por eletrólise de uma solução de sal.• O Cl2 é produzido por eletrólise do NaCl(aq) ou do NaCl(aq). Utilização dos halogênios• Os CFCs são usados como refrigerantes.• Os fluorocarbonos são usados como lubrificantes e plásticos (teflon).• O cloro é usado em plásticos (PVC), no dicloroetano e em outros reagentes químicos orgânicos, na indústria têxtil e de papel. orgânicos papel© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  23. 23. Grupo 7A: halogênios p g Utilização dos halogênios• O NaOCl é o ingrediente ativo dos alvejantes.• O N B é usado em f t NaBr d fotografia. fi Os h l t d hid O haletos de hidrogênio ê i• O HF tem um alto ponto de ebulição em virtude das fortes ligações de d H no lí id líquido.• A facilidade de oxidação aumenta F- > Cl- > Br- > I-.• Os haletos de hidrogênio podem ser formados pela hidrólise de haletos moleculares: S B 4( ) + 3H2O(l) → H2S O3( ) + 4HB ( ) SeBr (s) SeO (aq) 4HBr(aq).© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  24. 24. Grupo 7A: halogênios p g Os haletos de hidrogênio• O HF reage com silicatos (e deve ser armazenado em recipientes de plástico): SiO2(s) + 6HF(aq) → H2SiF6(aq) + 2H2O(l)• O NaI e o NaBr podem ser oxidados pela adição de ácido sulfúrico. sulfúrico• Após a adição do ácido, o I2 violeta e o Br2 amarelo podem ser claramente vistos. vistos• A maioria dos haletos de hidrogênio são preparados pelo tratameto do sal co ácido sulfúrico: s com c do su ú co:© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  25. 25. Grupo 7A: halogênios p g Os haletos de hidrogênio CaF2(s) + H2SO4(l) → 2HF(g) + CaSO4(s) N Cl( ) + H2SO4(l) → HCl( ) + N HSO4( ) NaCl(s) HCl(g) NaHSO (s)• Essas reações não podem ser usadas para o preparo de HBr ou HI. Compostos Inter-halogênios• Moléculas diatômicas contendo dois halogênios diferentes são chamadas de compostos inter-halogênios.• Os compostos inter-halogênios têm o halogênio mais eletronegativo no estado de oxidação -1 e o outro no estado de oxidação +1.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  26. 26. Grupo 7A: halogênios p g Compostos i t h l ê i C t inter-halogênios• Existem também compostos inter-halogênios poliatômicos.• A maioria dos inter-halogênios poliatômicos tem Cl, Br, ou I como inter halogênios Cl Br o átomo central circundado por 3, 5 ou 7 átomos de F.• Quanto maior é o halogênio, mais compostos inter-halogênios ele Q g , p g pode formar (por exemplo, ClF5 e BrF7 não são conhecidos).• O composto ICl3 é único. Nenhum outro halogênio é grande o suficiente para acomodar 3 átomos de Cl. Cl© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  27. 27. Grupo 7A: halogênios p g Oxiácidos e oxiânions• O flúor forma apenas um oxiácido: HFO. O oxigênio está no estado de oxidação zero.• A força do ácido aumenta à medida que o estado de oxidação do halogênio h l ê i aumenta.• Todos são agentes de oxidação fortes.• Todos são i á i e se decompõem facilmente. d instáveis d f il• Os oxiânions são mais estáveis do que os oxiácidos.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  28. 28. Grupo 7A: halogênios p g Oxiácidos e oxiânions© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  29. 29. Grupo 7A: halogênios p g Oxiácidos O iá id e oxiânions iâ i• Os sais de hipoclorito são usados em alvejantes e desinfetantes.• Os percloratos são particularmente instáveis na presença de material orgânico.• O perclorato de amônio é um potente oxidante. l t d ô i t t id t• Na presença de alumínio em pó, o NH4ClO3 é usado para o lançamento de ônibus espaciais. espaciais• Cada lançamento utiliza 700 toneladas de clorato de amônio.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  30. 30. Grupo 7A: halogênios p g Oxiácidos O iá id e oxiânions iâ i• Os ácidos periódico (HIO4) e paraperiódico (H5IO6) têm o iodo no estado de oxidação +7. t d d id ã +7• O ácido periódico é um ácido forte, o ácido paraperiódico é um ácido fraco (Ka1 = 2,8 × 10-2, Ka2 = 4,9 × 10-9) 28 2 49 9).• O grande átomo de iodo permite 6 átomos de oxigênio à sua volta.• Os halogênios menores não conseguem formar esse tipo de composto.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  31. 31. Oxigênio g Propriedades do oxigênio• O oxigênio tem dois alótropos: O2 e O3.• O O2 é um gás incolor e inodoro na temperatura ambiente. á i l i d t t bi t• A configuração eletrônica é [He]2s22p4, o que significa que o estado de oxidação dominante é -2. 2• A ligação O=O é forte (entalpia de ligação 495 kJ/mol). Preparação do oxigênio• Comercialmente: obtido por destilação fracionária do ar. (o ponto de ebulição normal do O2 é -183°C e do N2 é -196°C.)© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  32. 32. Oxigênio g Preparação d oxigênio P ã do i ê i• A preparação do oxigênio no laboratório é a decomposição catalítica do KClO3 na presença d M O2: t líti d de MnO 2KClO3(s) → 2KCl(s) + 3O2(g).• O oxigênio atmosférico é reabastecido pela fotossíntese (processo i ê i t fé i b t id l f t í t ( nas plantas onde CO2 é convertido em O2 na presença da luz solar).© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  33. 33. Oxigênio g Usos d oxigênio U do i ê i• Amplamente utilizado como um agente oxidante (Por exemplo, na indústria d i dú t i de aço para a remoção de impurezas.) ã d i )• O oxigênio é usado na medicina.• El é usado com acetileno, C2H2 para a solda de oxiacetileno: Ele d til ld d i til 2C2H2(g) + 5O2(g) → 4CO2(g) + 2H2O(g) Ozônio• Gás venenoso, azul claro.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  34. 34. Oxigênio g Ozônio O ô i• O ozônio se decompõe para formar oxigênio: O3(g) → O2(g) + O(g), ΔH° = 107 kJ.• O ozônio é um agente oxidante mais forte do que o oxigênio: O3(g) + 2H+(aq) + 2e- → O2(g) + H2O(l), E° = 2,07 V O2(g) + 4H+(aq) + 4e- → 2H2O(l), E° = 1,23 V.• O ozônio pode ser preparado pela passagem de uma corrente elétrica através do O2 seco: 3O2(g) → 2O3(g)© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  35. 35. Oxigênio g© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  36. 36. Oxigênio g Óxidos• O oxigênio é o segundo elemento mais eletronegativo.• Óxidos: composto com oxigênio no estado de oxidação -2. 2• Óxidos de não-metais: covalentes.• Óxidos metálicos: iônicos. iônicos• Óxidos básicos: óxidos que reagem com água para formar bases.• Exemplo: BaO em água o qual p p g q produz Ba(OH)2. ( ) BaO(s) + H2O(l) → Ba(OH)2(aq)© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  37. 37. Oxigênio g Peróxidos e superóxidos• Peróxidos: têm uma ligação O-O e O no estado de oxidação -1. – O peróxido d hidrogênio é instável e se decompõe em água e ó id de hid ê i i tá l d õ á oxigênio: 2H2O2(l) → 2H2O(l) + O2(g) ΔH = -196,0 kJ (g), 196 0 kJ. – O oxigênio produzido matará bactérias. – Os peróxidos são importantes na bioquímica: ele é produzido quando o O2 é metabolizado.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  38. 38. Oxigênio g Peróxidos e superóxidos• Superóxidos: têm uma ligação O-) e O em um estado de oxidação - ½ (o íon superóxido é O2-)). – Normalmente se formam com metais ativos (KO2, RbO2 e CsO2) ).• O desproporcionamento ocorre quando um elemento é simultaneamente oxidado e reduzido: 2H+(aq) + H2O2(aq) + 2e- → 2H2O(l), E° = 1,78 V O2(g) + 2H+(aq) + 2e- → 2H2O2(aq), E° = 0,68 V e• Desproporcionamento: 2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g), E° = 1,10 V.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  39. 39. Outros elementos do grupo 6A: S Se Te e Po S, Se, Te,Características gerais dos elementos do grupo 6aC t í ti i d l t d 6• Configuração eletrônica externa: ns2np4.• Estado de oxidação dominante: -2 (ns2np6).• Outros estados de oxidação observados: até +6 (por exemplo, SF6, SeF TeF ). S F6, T F6)• Há uma variação regular nas propriedades com o aumento do número atômico. atômico© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  40. 40. Outros elementos do grupo 6A: S Se Te e Po S, Se, Te,Características gerais dos elementos do grupo 6aC t í ti i d l t d 6© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  41. 41. Outros elementos do grupo 6A: S Se Te e Po S, Se, Te, Ocorrências e preparação de S Se e Te S,• Processo de Frasch: recuperação de depósitos subterrâneos de S.• A água superaquecida é forçada para dentro do depósito para fundir o S.• O ar comprimido é então injetado dentro do depósito de enxofre, o p j p , que força o S(l) para a superfície.• Ocorrência de S: vastamente como minerais de sulfato e sulfeto.• Ocorrência de Se e Te: minerais raros (Cu2Se, PbSe, Ag2Se, Cu2Te, PbTe, Ag2Te, e Au2Te) e constituintes secundários em minerais de sulfeto. sulfeto© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  42. 42. Outros elementos do grupo 6A: S Se Te e Po S, Se, Te,© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  43. 43. Outros elementos do grupo 6A: S Se Te e Po S, Se, Te, Propriedades e usos de enxofre, selênio e telúrio enxofre• O enxofre é amarelo, sem sabor e quase inodoro.• O enxofre é insolúvel em água. f i lú l á• O enxofre existe como alótropos (anéis rômbicos de S8, enxofre plástico). plástico)• O enxofre usado na fabricação de ácido sulfúrico e na vulcanização da borracha. borracha• Tanto o Se como o Te formam cadeias helicoidais de átomos nos c s s. cristais.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  44. 44. Outros elementos do grupo 6A: S Se Te e Po S, Se, Te, Propriedades e usos de enxofre, selênio e telúrio enxofre• Existe algum compartilhamento de pares de elétrons entre as cadeias.• O Se é usado em células fotoelétricas, fotocopiadoras e medidores de luz porque ele conduz eletricidade na presença de luz. Óxidos, oxiácidos e oxiânions de enxofre• O ácido sulfúrico é um poderoso agente de desidratação, ácido forte e oxidante moderado.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  45. 45. Outros elementos do grupo 6A: S Se Te e Po S, Se, Te, Óxidos, oxiácidos e oxiânions de enxofre Ó• O ácido sulfúrico remove a H2O do açúcar, deixando uma massa preta de C. Produz-se vapor porque a reação é muito exotérmica. t d C P d ã it té i• O SO2 é produzido pela reação entre ácido e um sal de sulfito: 2H+(aq) + SO32-(aq) → SO2(g) + H2O(l) 2 ou quando o S sofre combustão no ar.• O SO2 é tóxico para fungos e é usado para esterilizar frutas secas. secas• O SO2 em água produz ácido sulfuroso, H2SO3.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  46. 46. Outros elementos do grupo 6A: S Se Te e Po S, Se, Te, Óxidos, oxiácidos e oxiânions de enxofre Ó• O Na2SO3 e o NaHSO3 são usados como preservantes.• Quando o enxofre queima no ar, são formados tanto SO2 (produto principal) quanto SO3.• A oxidação do SO2 a SO3 necessita de um catalisador (normalmente V2O5 ou Pt).• O SO3 é usado para produzir H2SO4: d d i SO3(g) + H2SO4(l) → H2S2O7(l) [ácido polissulfúrico] H2S2O7(l) + H2O(l) → 2H2SO4(l)© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  47. 47. Outros elementos do grupo 6A: S Se Te e Po S, Se, Te, Óxidos, oxiácidos e oxiânions de enxofre• O ácido sulfúrico comercial é 98 % de H2SO4.• Apenas o primeiro próton é removido do H2SO estequiometricamente: H2SO4(aq) → HSO4-(aq) + H(aq)• Conseqüentemente, sais de sulfato (SO42-) e de bissulfato (HSO4-) são importantes (“ácido seco” na limpeza de piscinas e banheiros).© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  48. 48. Outros elementos do grupo 6A: S Se Te e Po S, Se, Te, Óxidos, oxiácidos e oxiânions de enxofre• O íon sulfato é o SO42- e o íon tiossulfato é o S2O32- (tio = um átomo de O substituído por S): 8SO3-(aq) + S8(s) → 8S2O32 (aq) 2-• O hipossulfito (usado em fotografia) é o Na2S2O3.5H2O. – O filme fotográfico é uma mistura de cristais de AgBr em gelatina. – A exposição à luz faz com que o AgBr se decomponha em prata. – Quando o filme é suavemente reduzido (revelado) apenas os íons Ag+ próximos à prata formam uma imagem de p g p p g prata p preta metálica.• O filme é tratado com hipossulfito para remover o AgBr não exposto. exposto© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  49. 49. Nitrogênio g Propriedades do nitrogênio P i d d d it ê i• Gás incolor, inodoro e sem gosto constituído de moléculas de N2.• Não reativo por causa da forte ligação tripla.• Exceção: a queima de Mg ou Li ao ar (78 % nitrogênio): 3Mg(s) + N2(g) → Mg3N2(s) 6Li(s) + N2(g) → 2Li3N(s)• O N3- é uma base de Lewis forte (forma NH3 em água): Mg3N2(s) + 6H2O(l) → 2NH3(aq) + 3Mg(OH)3(s)© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  50. 50. Nitrogênio gPropriedades do nitrogênio p g• Diversos estados de oxidação comuns (de -3 a +5). Mais comum +5, 0 e -3 (configuração eletrônica [He]2s22p3).© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  51. 51. Nitrogênio g Preparação e utilização d nitrogênio P ã tili ã do it ê i• O N2 é produzido pela destilação fracionária do ar.• O nitrogênio é usado como um gás inerte para excluir oxigênio de alimentos acondicionados, fabricação de reagentes químicos, fabricação de metais e produção de aparelhos eletrônicos. eletrônicos• O nitrogênio é fixado pela formação de NH3 (processo de Haber).• O NH3 é convertido em outros químicos úteis (NO, NO2, nitritos e (NO nitratos).© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  52. 52. Nitrogênio g Preparação e utilização d nitrogênio P ã tili ã do it ê i© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  53. 53. Nitrogênio g Compostos de nitrogênio com hidrogênio• A amônia é um dos compostos de nitrogênio mais importantes.• A amônia é um gás tóxico incolor com um aroma pungente. pungente• No laboratório, a amônia é produzida pela reação entre o NaOH e um sal de amônio: NH4Cl(aq) + NH3(aq) → NH3(g) + H2O(l) + NaCl(aq)• A amônia é preparada comercialmente pelo processo de Haber. Haber© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  54. 54. Nitrogênio g Compostos d nitrogênio com hidrogênio C t de it ê i hid ê i• A hidrazina, N2H4, contém uma ligação simples N-N.• A hidrazina (venenosa) é preparada pela reação entre a amônia e o hipoclorito: 2NH3( ) + OCl-( ) →N2H4( ) + Cl-( ) + H2O(l) (aq) (aq) N (aq) (aq)• O NH2Cl venenoso é um intermediário na reação (ele borbulha para fora da solução quando amônia caseira e alvejante são misturados).© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  55. 55. Nitrogênio g Compostos d nitrogênio com hidrogênio C t de it ê i hid ê i© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  56. 56. Nitrogênio g Compostos de nitrogênio com hidrogênio p g g• A hidrazina pura é um líquido oleoso que explode quando aquecido: N2H4(l) + O2(g) → N2(g) + 2H2O(g) ΔH° = -534 kJ Óxidos e oxiácidos do nitrogênio• Três óxidos comuns: N2O (gás hilariante, usado como um anestésico), NO ( á tóxico e incolor, pode ser preparado através té i ) (gás tó i i l d d t é da redução do HNO3 pelo Cu) e NO2 (gás amarelado, constituinte p principal da névoa, e venenoso). p )© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  57. 57. Nitrogênio g Óxidos Ó id e oxiácidos do nitrogênio iá id d it ê i• Preparação: NH4NO3( ) → NO2( ) + 2H2O( ) (s) (g) O(g) 3Cu(g) + 2NO3-(aq) + 8H+(aq) → 3Cu2+(aq) + 2NO(g) + 4H2O(l) 4NH3(g) +5O2(g) → 4NO(g) + 6H2O(g) (processo de Ostwald) 4HNO3(aq) → 4NO2(g) + O2(g) + 2H2O(l) (na presença de luz)• O processo de Ostwald é a rota comercial para o NO: 4NH3(g) +5O2(g) → 4NO(g) + 6H2O(g) (processo de Ostwald)© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  58. 58. Nitrogênio g Óxidos e oxiácidos do nitrogênio it ê i• Ela ocorre em 3 etapas: – oxidação da NH3 pelo oxigênio para formar NO (normalmente é usado um catalisador Pt) d t li d Pt); – oxidação do NO pelo oxigênio para formar NO2 (o NO que não reagiu é reciclado); – NO2 é dissolvido em água para formar ácido nítrico.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  59. 59. Nitrogênio g Óxidos e oxiácidos do nitrogênio Ó• O nitrogênio desproporciona-se na produção de ácido nítrico: 3NO2(g) + H2O(l) → 2H+(aq) + 2NO3-(aq) + NO(g)• O NO é um neurotransmissor muito importante (faz com que os músculos que recobram os vasos sanguíneos relaxem).• Ácidos comuns: HNO3 (nítrico) e HNO2 (nitroso).• O ácido nítrico é um ácido forte. © 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  60. 60. Nitrogênio g Óxidos Ó id e oxiácidos do nitrogênio iá id d it ê i• O ácido nítrico concentrado oxidará a maior parte dos metais: NO3-(aq) + 2H+(aq) + e- → NO2(g) + H2O(l), E° = 0,79 V NO3-(aq) + 4H+(aq) + 3e- → NO2(g) + 2H2O(l), E° = 0,96V• O ácido nítrico é usado para a fabricação de fertilizantes (NH4NO3), remédios, plásticos e explosivos.• O á id nitroso (fraco, Ka = 4 5 × 10-4) não é estável e ácido i (f 4,5 4 ã á l desproporciona-se em NO e HNO3.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  61. 61. Outros elementos do grupo 5A: P As Sb e Bi P, As, Sb,Características gerais dos elementos do grupo 5AC t í ti i d l t d• Configuração eletrônica do orbital mais externo ns2np3.• Estado de oxidação mais comum -3. Outros estados de oxidação comuns -1, +1, +3 e +5.• A variação nas propriedades atômicas é muito impressionante. i ã i d d tô i it i i t• As entalpias de ligação X-X não são confiáveis.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  62. 62. Outros elementos do grupo 5A: P As Sb e Bi P, As, Sb,Características gerais dos elementos do grupo 5A© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  63. 63. Outros elementos do grupo 5A: P As Sb e Bi P, As, Sb,Ocorrência, isolamento e propriedades do fósforo• Existem dois alótropos do fósforo: vermelho e branco.• O fósforo branco é altamente reativo (reage espontaneamente com oxigênio ao ar).• Conseqüentemente, o fósforo branco é armazenado na água.• Se o fósforo branco é aquecido à 400°C na ausência de ar, ele se converte em fósforo vermelho.• O fósforo vermelho é o alótropo mais estável e normalmente não é armazenado sob água.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  64. 64. Outros elementos do grupo 5A: P As Sb e Bi P, As, Sb, Haletos de fósforo• O fósforo forma uma variedade de tri- e pentahaletos.• O mais importante: PCl3 usado em sabão, detergente, plástico e na produção de inseticida.• Preparação de haletos de fósforo: 2P(s) + 3Cl2(g) → 2PCl3(l)• Na presença de cloro em excesso: PCl3(l) + Cl2(g) PCl5(s)© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  65. 65. Outros elementos do grupo 5A: P As Sb e Bi P, As, Sb, Haletos d fó f H l t de fósforo• Exceção: uma vez que o F2 é um oxidante forte, obtemos 2P(s) + 5F2(g) → 2PCl5(g)• Na presença de água a hidrólise ocorre facilmente: PF3(g) + 3H2O(l) → H3PO4(aq) + 3HF(aq) PCl5(l) + 4H2O(l) → H3PO4(aq) + 5HCl(aq) Compostos oxi de fósforo• Os compostos de fósforo contendo oxigênio são extremamente importantes.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  66. 66. Outros elementos do grupo 5A: P As Sb e Bi P, As, Sb,© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  67. 67. Outros elementos do grupo 5A: P As Sb e Bi P, As, Sb, Compostos oxi de fósforo• O óxido de fósforo(III), P4O6 é preparado através da reação de fósforo branco com ar.• O óxido de fósforo(V), P4O10 é preparado através da reação de fósforo com excesso de oxigênio. fó f d i ê i• O óxido de fósforo(V), P4O10 é também preparado através da oxidação do P4O6.• No caso de ambos os óxidos de fósforo, os átomos de P ainda adotam a estrutra tetraédrica. (Isto é, os átomos de P se encontram tetraédrica é nos vértices de um tetraedro.)© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  68. 68. Outros elementos do grupo 5A: P As Sb e Bi P, As, Sb, Compostos oxi de fósforo• O óxido de fósforo(III), P4O6 produz ácido fosforoso, H3PO3 em água.• O H3PO3 é um ácido diprótico fraco (o H ligado ao P não é ácido).• O óxido de fósforo(V), P4O10 produz ácido fosfórico, H3PO4.• O P4O10 é usado como um agente de secagem por causa de sua afinidade com a água. fi id d á• O ácido fosfórico é um dos ingredientes da Coca-Cola.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  69. 69. Outros elementos do grupo 5A: P As Sb e Bi P, As, Sb, Compostos oxi de fósforo• Os ácidos fosfórico e fosforoso sofrem reações de condensação.• O ácido fosfórico e seus sais são usados em detergentes (como Na5P3O10) e fertilizantes (de rochas fosfáticas extraídas de minas).• Os compostos de fósforo são importantes em sistemas biológicos como o trifosfato de adenosina (ATP) que armazena energia nas células. células© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  70. 70. Carbono Formas elementares do carbono• O carbono constitui aproximadamente 0,027 % da crosta terrestre.• É o principal constituinte da matéria viva. i i l tit i t d té i i• O estudo dos compostos de carbono é chamado de química orgânica. orgânica• Existem três formas cristalinas do carbono: – grafita (macia e preta) preta), – diamante (claro, duro e forma uma rede covalente) e – b k i t f l buckminsterfulereno (f (forma molecular d carbono, C60, as l l do b moléculas são parecidas com bolas de futebol).© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  71. 71. Carbono Formas elementares do carbono• Formas Microcristalinas e amorfas do C: – Carbono preto (CH4(g) + O2(g) → C(s) + 2H2O(g)): usado como um pigmento em tintas pretas e pneus de automóveis; – Carvão vegetal (formado pelo aquecimento da madeira na ausência de ar): carvão ativado é usado para a remoção de odores e impurezas do ar e da água e água, – Coque (formado pelo aquecimento de carvão na ausência de ar): usado como um agente de redução. redução© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  72. 72. Carbono Óxidos de carbono• O carbono forma CO e CO2.• CO é muito tóxico (se liga irreversivelmente ao Fe na hemoglobina, provocando parada respiratória).• O CO também tem um par solitário no C, o que não é normal.• O CO é uma boa base de Lewis (por exemplo, o Ni(CO)4 forma-se facilmente quando o Ni é aquecido em CO). f il d i id CO)• O CO pode ser usado como um combustível (por exemplo, 2CO(g) + O2( ) → 2CO2( ) ΔH = -566 kJ). (g) (g), 566 kJ)© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  73. 73. Carbono Óxidos de carbono• O CO é um bom agente redutor (por exemplo, Fe3O4(s) + 4CO(g) → 3Fe(s) + 4CO2(g)).• O CO2 é produzido quando compostos orgânicos são queimados em oxigênio: i ê i C(s) + O2(g) → CO2(g) C 4( ) + 2O2( ) → CO2( ) + 2 2O(l) CH (g) (g) (g) 2H C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l)• O CO2 é produzido pelo tratamento de carbonatos com ácido.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  74. 74. Carbono Óxidos de carbono• A fermentação do açúcar para produzir álcool também produz CO2: C6H12O6(aq) → 2C2H5OH(aq) + 2CO2(g)• Sob pressão atmosférica, o CO2 condensa-se para formar CO2(s) ou gelo seco.• O CO2 é usado como gelo seco (refrigeração), carbonação de bebidas, d ( b bid soda (Na2CO3.10H2O) e bi b 10 bicarbonato d sódio de ódi (NaHCO3.10H2O).© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  75. 75. Carbono Ácido Á id carbônico e carbonatos bô i b t• Quando o CO2 se dissolve em água (moderadamente solúvel), forma-se á id carbônico: f ácido bô i CO2(aq) + H2O(l) H2CO3(aq)• O á id carbônico é responsável por fornecer às bebidas ácido bô i á l f à b bid carbonadas um acentuado gosto ácido.• A neutralização parcial do H2CO3 produz hidrogeno carbonatos (bicarbonatos), e a neutralização completa produz carbonatos.• Muitos minerais contêm CO32-.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  76. 76. Carbono Ácido carbônico e carbonatos• A temperaturas elevadas o CaCO3 decompõe-se: CaCO3(s) → CaO(s) + 2CO2(g)• Essa reação é a fonte comercial de cal, CaO.• O CaO reage com água e com o CO2 para formar o CaCO3, que liga a areia na argamassa: CaO(s) + H2O(l) Ca2+(aq) + 2OH-(aq) Ca2+(aq) + 2OH-(aq) + CO2(aq) → CaCO3(s) + H2O(l)© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  77. 77. Carbono Carbetos• Os carbetos são compostos binários entre C e metais, metalóides e determinados não-metais.• Três tipos de carbetos: – iônico (formado por metais ativos, por exemplo, CaC2), – intersticial (formado por metais de transição, por exemplo, carbeto d tungstênio) e b de ê i ) – covalente (formado por B e Si, por exemplo, SiC).© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  78. 78. Carbono Outros compostos inorgânicos de carbono• A química inorgânica é o estudo dos compostos dos elementos diferentes de C.• Dois compostos inorgânicos de carbono interessantes são HCN e CS2.• O HCN (cianeto de hidrogênio) é um gás extremamente tóxico. tóxico• O HCN é produzido pela reação de um sal, por exemplo, NaCN, com ácido.• Os cianetos são usados na fabricação de plásticos como o náilon e o Orlon.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  79. 79. Carbono Outros compostos inorgânicos de carbono p g• O CS2 é um importante solvente para ceras e graxas.• O vapor de CS2 é muito tóxico.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  80. 80. Outros elementos do grupo 4A: Si Ge Sn, e Pb Si, Ge, Sn Tendências gerais dos elementos do grupo 4A• Configuração eletrôncia externa: ns2np2.• As eletronegatividades são baixas. baixas• Os carbetos (C4-) são raros.• O estado de oxidação dominante para Ge, Sn e Pb é +2. Ge +2• O carbono tem um número e coordenação 4, os outros membros têm números de coordenação mais altos. altos• As ligações C-C são muito fortes, logo, o C tende a formar longas cadeias.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  81. 81. Outros elementos do grupo 4A: Si Ge Sn, e Pb Si, Ge, Sn Tendências T dê i gerais dos elementos do grupo 4A i d l t d• Uma vez que a ligação Si-O é mais forte do que a ligação Si-Si, o Si tende a formar óxidos (silicatos). t d f ó id ( ili t )© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  82. 82. Outros elementos do grupo 4A: Si Ge Sn, e Pb Si, Ge, Sn Ocorrência e preparação do silício• Bolachas de Si são cortadas de cristais cilíndricos de Si.• O silício tem muitos usos importantes na indústria eletrônica.• O Si é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre.• O Si elementar é preparado pela redução do SiO2: SiO2(l) + 2C(s) → Si(l) + 2CO(g)• O Si é um semicondutor e, deste modo, deve ser extremamente puro.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  83. 83. Outros elementos do grupo 4A: Si Ge Sn, e Pb Si, Ge, Sn Ocorrência e preparação d silício O ê i ã do ilí i• Para purificar, converta o Si impuro em SiCl4 (com Cl2), destile e então reduza o SiCl4 em Si puro: tã d SiCl4(g) + 2H2(g) → Si(s) + 4HCl(g)• O Si é então adicionalmente purificado pela refinação de zona. tã di i l t ifi d l fi ã d• A refinação de zona é usada para produzir Si ultrapuro.• O cristal de silício é colocado dentro de um tubo com uma i l d ilí i l d d d b atmosfera inerte.• U espiral de aquecimento é lentamente movida para baixo em Uma i ld i t l t t id b i Si.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  84. 84. Outros elementos do grupo 4A: Si Ge Sn, e Pb Si, Ge, Sn Ocorrência e preparação p p ç do silício• À medida que a espiral derrete o Si, Si quaisquer impurezas se dissolvem e descem pela espiral de p p aquecimento.• No fundo do cristal, a porção de Si contendo todas as impurezas é arrancada e descartada.• O cristal restante é ultrapuro. i l l© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  85. 85. Outros elementos do grupo 4A: Si Ge Sn, e Pb Si, Ge, Sn Silicatos• 90 % da crosta terrestre é constituída de compostos de Si e O.• Os silicatos são compostos onde o Si tem quatro átomos de O circundados em um arranjo tetraédrico.• O estado de oxidação do Si é +4.• Outros minerais, como o zircônio, ZrO4, têm uma estrutura similar.• O tetraedro de silicato são unidades básicas para estruturas mais complicadas.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  86. 86. Outros elementos do grupo 4A: Si Ge Sn, e Pb Si, Ge, Sn Silicatos• Se dois SiO42- se ligam, um átomo de O é compartilhado.• Esta estrutura é o íon disilicato, Si2O76-.• Para se determinar a carga no íon, g , precisamos olhar os estados de oxidação (+4 para o Si e -2 para o O): {[2×(+4)] +[7×(-20]} = -6. [7 ( 20]} 6© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  87. 87. Outros elementos do grupo 4A: Si Ge Sn, e Pb Si, Ge, Sn Silicatos• Tanto a torteveita (Sc2Si2O7) como a hardistonita (Ca2Zn(Si2O7)) contêm íons disilicato.• Muitos tetraedros de silicato podem se ligar para formar chapas, cadeias ou estruturas em 3D. d i 3D• Considere uma estrutura com dois vértices ligados a dois outros tetraedros: – uma cadeia simples de fios de silicato pode se formar com uma unidade de Si2O64- que se repete. repete – Exemplo: enstatito (MgSiO3).© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  88. 88. Outros elementos do grupo 4A: Si Ge Sn, e Pb Si, Ge, Sn Silicatos Sili t• Considere uma estrutura com dois vértices ligados a outros três tetraedros: t t d – resulta em uma chapa bidimensional. – resulta em talco mineral (talco, Mg3(Si2O5)2(OH)2) lt t l i l (t l M ). – os asbestos formam cadeias ou chapas de silicatos. – as chapas em asbestos são formadas em rolos. h b ã f d l – os rolos tornam os asbestos fibrosos. – as fibras podem ser tecidas em pano (roupas à prova de fogo).• O silicato tridimensional forma o quartzo.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  89. 89. Outros elementos do grupo 4A: Si Ge Sn, e Pb Si, Ge, Sn Silicatos© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  90. 90. Outros elementos do grupo 4A: Si Ge Sn, e Pb Si, Ge, Sn Vidro• Vidros são o resultado que se obtém quando silicatos são aquecidos (as li õ Si O ã ( ligações Si-O são quebradas) e depois resfriados rapidamente b d ) d i fi d id (as ligações Si-O são formadas outra vez antes que os átomos sejam capazes de se organizarem em um arranjo ordenado). j p g j )• São usados aditivos para reduzir o ponto de fusão do SiO2.• O vidro em janelas e garrafas é chamado vidro de soda-cal (CaO e Na N 2O são usados como aditivos). ã d di i )• O CaO e o Na2O formam calcário (CaCO3) e cinza de soda (Na2CO3) quando aquecidos.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  91. 91. Outros elementos do grupo 4A: Si Ge Sn, e Pb Si, Ge, Sn Vidro• As propriedades dos vidros são alteradas por aditivos: – CoO produz vidro de cobalto azul, – K2O produz um vidro mais resistente do que Na2O, – PbO produz vidro de cristal de chumbo (alto índice de refração) e – B2O3 é usado para fazer Pyrex e Kimax.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  92. 92. Outros elementos do grupo 4A: Si Ge Sn, e Pb Si, Ge, Sn Silicones• Os silicones consistem em cadeias de ligações O-Si-O com Si-R (R = grupo orgânico tal como CH3), preenchendo a valência de Si.• Os silicones podem ser materiais parecidos com óleo ou borracha, dependendo do comprimento da cadeia e do grau de ligação em cruz.• O silicones são usados em lubrificantes, ceras de polimento de Os ili d l b ifi d li d carros, lacradores, calafetagem e para a fabricação de tecidos à prova d água. d’água© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  93. 93. Boro• Boranos: compostos de boro e hidrogênio.• O BH3 reage com ele mesmo para formar diborano, B2H6.• Hidrogênio aparece para formar duas ligações.• O diborano é muito reativo: B2H6(g) + 3O2(g) → B2O3(s) + 3H2O(g), ΔH = -2030 kJ.• Alguns boranos são reativos (B5H9) enquanto outros são estáveis ao ar à temperatura ambiente (B10H14).• O B2O3 é o único óxido de boro importante.© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
  94. 94. Fim do Capítulo 22 Fi d C ít l Química dos não-metais Q não-© 2005 by Pearson Education Capítulo 22
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