Química dos nãometais
Hanneli Carolina Andreazzi Tavante – 14449
Antonio Ribeiro Alves Júnior – 13305
Introdução
• Esta apresentação visa à introdução de
alguns aspectos da química descritiva
para o estudo sistemático de elementos
não-metálicos.
• A importância do estudo de tais elementos
dá-se pelo fato de os mesmos formarem
compostos comercialmente importantes e
indispensáveis à vida.
Tópicos a serem abordados
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1. Conceitos gerais;
2. Hidrogênio;
3. Os gases nobres (Grupo 8A);
4. Elementos do grupo 7A - halogênios
5. Elementos do grupo 6A - calcogênios
6. Nitrogênio;
7. Elementos do grupo 5A;
8. Elementos do grupo 4A;
9. Boro;
10. Referências bibliográficas;
Conceitos gerais
• A divisão dos elementos em metais,
metalóides e não-metais relaciona-se com
as tendências das propriedades de cada
elemento.
• Dentre os não-metais, a habilidade de um
átomo formar ligações π é um fator
importante na determinação de sua
estrutura.
• Por exemplo,
SiO2 possui apenas
ligações simples,
enquanto CO2 possui
ligações duplas.
Hidrogênio
• O nome hidrogênio foi designado ao
respectivo elemento pelo químico francês
Lavoisier. Do grego, hydro (água), gennao
(produzir) “aquele que produz água”.
• De fato, o hidrogênio é o elemento mais
abundante do universo. Porém, constitui
apenas 0,87% da massa da Terra. A maior
parte encontra-se associada ao oxigênio.
• Possui três isótopos: prótio, deutério e
trítio.
Algumas propriedades do hidrogênio
• Não é membro de família alguma na tabela
periódica.
• À temperatura ambiente, existe na forma de H2,
um gás incolor. A molécula é rapidamente
ativada por calor, irradiação ou catálise.
• Átomos de hidrogênio são muito reativos,
podendo formar ligações covalentes fortes com
muitos elementos.
• Uma pequena quantidade de H2 é suficiente
para tornar o ar explosivo. O hidrogênio pode
ser usado como combustível para foguetes.
• Quando se necessita de H2 em pequenas
quantidades, geralmente pode-se obtê-lo
através da reação:
• Sendo H2 insolúvel, ele pode ser coletado
como no esquema abaixo:
• O hidrogênio também é indispensável para o
processo de Haber (síntese da amônia):
• O hidrogênio reage podendo formar:
– Hidretos iônicos (hidrogênio reage com metais
alcalinos e alcalino-terrosos mais pesados);
– Hidretos metálicos (H reage com metais de
transição);
– Hidretos moleculares (H reage com não metais
ou semimetais);
Os gases nobres (Grupo 8A)
• Os elementos do grupo 8A são
quimicamente não reativos. São todos
gases à temperatura ambiente e possuem
altas energias de ionização.
• Sendo estáveis, apenas reagirão sob
condições rigorosas. A formação de
ligações covalentes necessitará de um
nível de valência expandido. A tabela a
seguir traz alguns exemplos:
Elementos do Grupo 7A halogênios
• A maioria dos halogênios apresenta
afinidade eletrônica muito negativa,
existindo do estado de oxidação -1. Outros
podem exibir nox até +7, combinando-se
com O, por exemplo.
• Em condições normais, existem como
moléculas diatômicas, mantidas por forças
de London.
• A tabela a seguir traz algumas informações:
• Na prática, por exemplo, F2 não pode ser feito por
oxidação eletrolítica de soluções aquosas porque
a água é oxidada mais rapidamente do que F-. O
que se faz é oxidar-se KF em HF anidro:
Utilização dos halogênios
• O flúor é importante na composição de
fluorcarbonetos (refrigerantes,
lubrificantes e plásticos).
• Grande parte da produção de Cl2 é
utilizada na fabricação de compostos
orgânicos, tais como o cloreto de
vinila,C2H3Cl, essencial para a fabricação
do polivinil (PVC).
• O sal iodado fornece a pequena
quantidade de iodo indispensável à
alimentação.
• Todos os halogênios são estáveis formando
ligações com o hidrogênio. A maneira mais
importante para prepará-los é através da reação
de um sal do mesmo haleto com um ácido nãovolátil forte:
• Os haletos de hidrogênio formam soluções
halídricas com a água. Essas exibem
propriedades características dos ácidos.
• Compostos inter-halogênios são aqueles
formados por átomos de halogênios
diferentes, como o CIF.
• Tais compostos terão como átomos
centrais Cl, Br ou I, circundados por 3, 5
ou 7 átomos de flúor.
Elementos do Grupo 6A calcogênios
O oxigênio
• Oxigênio significa “formador de ácido”. É o
elemento mais abundante na crosta
terrestre e também no corpo humano.
• Possui dois alótropos: O2 e O3 (ozônio).
• Um método comum para preparar O2
consiste em:
• O ozônio é um gás azul claro que pode
causar irritação aos olhos e vias
respiratórias dos seres humanos.
• Atualmente vem sendo usado para o
tratamento de água, em substituição ao
cloro.
• Também é utilizado no preparo de
medicamentos e para romper ligações
duplas entre dois carbonos.
• O estado de oxidação -2 é o mais comum
ao oxigênio. Os não-metais formam
ácidos covalentes. Geralmente combinamse com a água formando oxiácidos. Por
exemplo:
• A reação acima é responsável pela
formação de chuva ácida.
• Os óxidos que reagem com água para
formar ácidos são denominados anidridos
ácidos. Ao contrário destes, os muitos
óxidos metálicos, que reagem em água
formando hidróxidos, são denominados
anidridos básicos.
• Ainda no grupo 6A, há os elementos enxofre,
selênio, telúrio e polônio. O estado de oxidação
-2 permite que atinjam a configuração eletrônica
de um gás nobre. Com níveis de valência
expandidos, podem ser encontrados até em
estados de oxidação positivos de +6 (SF6, por
exemplo).
• Para obtenção de enxofre, utiliza-se o processo
Frasch, dado o baixo ponto de fusão e a baixa
densidade do elemento. Água superaquecida
funde o S, e ar comprimido força o enxofre para
cima até que chegue à superfície:
Nitrogênio
•Descoberto em 1772 pelo escocês Daniel
Ruthenford
•78% do volume da atmosfera terrestre é N2
•Ponto de fusão -210C
•Ponto de ebulição -196C
•Configuração eletrônica : [He]2s2 2p3
Estados de Oxidação do Nitrogênio:
Estado:
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
Exemplo:
N2O5
NO3
NO2
NO
N2O
N2
NH2F
N2F4
NH3
Nitrogênio

NaNO3 e KNO3
Outras formas de se encontrar o nitrogênio são
os compostos naturais salitre da Índia (KNO3),
e salitre do Chile (NaNO3)
C12H22O11 + KNO3  CO2 + H2O + N2 + K2CO3 + KOH
Nitrogênio
N2H4
N2
NH3
amônia
NO
NO2
HNO3
NH4+
NO2-
NO3-
Elementos do Grupo 4A
Carbono
• Constituinte de
apenas 0,027% da
crosta terrestre
• Grande parte
como CaCO3
• Apresenta-se em
três alótropos:
– Grafite
– Diamante
– Fulerenos
Óxidos de Carbono
• Monóxido de Carbono – CO
– 2 CO + O2 → 2 CO2
– Fe3O4 + 4 CO → 3 Fe + 4 CO2
• Dióxido de carbono – CO2
– Grande uso como refrigerante
– Outro uso importante na fabricação de soda
(carbonato de sódio) e bicarbonato de sódio
Características gerais do Grupo 4A
Propriedade
C
Si
Ge
Sn
Pb
Raio Atômico [A]
0,77
1,77
1,22
1,40
1,46
Eletronegatividade
2,5
1,8
1,8
1,8
1,9
Entalpia da ligação
simples [kJ/mol]
348
226
188
151
-
Primeira energia de
ionização [kJ/mol]
1.086
786
762
709
716
Silício
• Segundo elemento mais abundante na
crosta terrestre
• Encontrado na forma SiO2 e outros
mineirais silicatos
• Características semicondutoras
Silício
elementar
Silício – Silicatos
• São compostos constituídos de um átomo de
Si rodeados por átomos de O
• Compõem mais de 90% da crosta terrestre
• Exemplos:
– Si2O76-, SiO44-
Mg3Al(SiO4)3
Boro
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Único não-metal de seu Grupo 3A
Ponto de fusão: 2.300oC
Configuração eletrônica: [He] 2s2 2p2
Boranos: BH3, B2H6
Amostra de Boro
Referências bibliográficas
• BROWN. Química, a ciência central.
Pearson, Prentice Hall. São Paulo, 2007.
• http://www.quimlab.com.br/
• http://www.nakka-rocketry.net/