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Itajubá
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
Capítulo 22
Química dos Não-Metais
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
Lucas Carvalho de Sousa - 15839
Matheus Henrique Adão - 16975
Mauricio Esper Andere
- 17112
- Gases Nobres
- Bibliografia
Prof. Dr. Élcio Barrak
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- O que são
Não-Metais?
O que são não-metais?
Existem 18 não-metais (ou ametais) conhecidos. Os
não-metais, em geral, ficam na parte superior direita da tabela
periódica; a exceção é o hidrogênio, que fica acima da família 1.
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
Características gerais:
» Não são maleáveis e nem dúcteis;
» Não conduzem eletricidade – são isolantes;
» Não conduzem calor;
» Apresentam baixos pontos de fusão e de ebulição – a maioria é
gasosa em condições ambientes;
» São eletronegativos.
- Halogênios
- Gases Nobres
Perceba: grosseiramente falando, os não-metais têm
características contrárias às dos metais.
- Bibliografia
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O que são não-metais?
Semi-metais
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
Os semi-metais são um conjunto de elementos com algumas
características semelhantes às dos metais, e outras semelhantes às
dos não-metais.
» Boro: anti-séptico (bórax – borato de sódio decaidratado);
semicondutor do tipo P (elemento de dopagem).
» Silício: construção civil (areia e argila); propriedades
semicondutoras.
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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O que são não-metais?
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Hidrogênio
Introdução
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
Esse nome foi dado pelo
químico francês Lavoisier,
que significa, do grego,
“produtor de água” (hydro
= água; gennao =
produzir). O hidrogênio é o
elemento mais abundante
do universo.
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
Nota: no sol, a energia proveniente das reações nucleares implica
uma perda de massa de milhões de toneladas por segundo!
- Bibliografia
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Hidrogênio
Posição na Tabela Periódica
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
O hidrogênio não pertence a uma família específica da
tabela periódica. Geralmente, ele encontra-se acima da família 1,
pois pode se comportar como metal (reagir com ametais e formar íon
positivo), mas também podemos encontrá-lo acima da família 17,
dos halogênios, pois pode se comportar como ametal (reagir com
elementos alcalinos e formar o íon hidreto, H ).
Isótopos do Hidrogênio
O átomo de hidrogênio possui 3 isótopos – prótio,
com apenas 1 próton; deutério, com 1 próton e 1 nêutron; e
trítio, com 1 próton e 2 nêutrons.
Saiba:
» O deutério compõe D2O, conhecida como água pesada.
» O trítio é o único radioativo entre os 3 e possui meia-vida
de 12,3 anos.
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Hidrogênio
Produção do Gás Hidrogênio
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
Há várias maneiras de produzir hidrogênio molecular (H2).
Algumas delas são:
» Eletrólise da água
2 H2O(l) → O2(g) + 2 H2(g)
» Reação de metal mais reativo que hidrogênio (ligado a ácidos) e
uma solução diluída de ácido forte
Zn(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)
» Reação de carbono com vapor de água (mistura esta chamada de
gás d’ água)
C(s) + H2O(g) → H2(g) + CO(g)
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Hidrogênio
Importância do Hidrogênio
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
São várias as aplicações do hidrogênio. Na indústria
química, ele é utilizado no processamento de combustíveis fósseis e
na produção de amoníaco (feito a partir da amônia).
- Família do
Carbono
» Síntese de amônia:
N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)
- Família do
Nitrogênio
Existem estudos que dizem que o hidrogênio será
combustível do futuro, pois sua reação com o oxigênio é bastante
exotérmica e origina, como produto final, a água. Sendo assim, ele
pode gerar muita energia, além de ser ecologicamente correto.
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
» Combustão do hidrogênio:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l)
∆H = - 286 kJ/mol H2
- Bibliografia
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Hidrogênio
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
Dirigível Hindenburg em chamas
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Família do Carbono
Introdução
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
Na família do carbono, 14, o único ametal presente é o
próprio carbono. Apesar de não ser abundante na crosta terrestre, o
carbono é extremamente importante, pois a vida como conhecemos é
baseada em seus compostos.
Alótropos
O carbono existe em 3 formas cristalinas: grafite, diamante e
fulerenos.
» Grafite: sólido macio, preto, escorregadio que tem brilho metálico e
conduz eletricidade.
» Diamante: sólido duro e transparente no qual os átomos de carbono
formam uma rede cristalina.
» Fulerenos: em geral apresenta uma estrutura esférica formada por
hexágonos e pentágonos.
- Bibliografia
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Não-Metais?
Família do Carbono
Diamante – átomos de carbono
sp3 ligados entre si.
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
Grafite – planos paralelos com
átomos de carbono ligados por
ligações duplas ou simples.
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
Fulereno (C60) – hexágonos
ligados por pentágonos, sendo
estes responsáveis pela
curvatura da molécula.
- Bibliografia
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Família do Carbono
Utilização
- O que são
Não-Metais?
» Fibras de Carbono: elas sozinhas
não são apropriadas para uso,
porém, ao serem combinadas com
materiais matrizes, estes resultam
num material com propriedades
mecânicas excelentes.
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
» Polímeros: macromoléculas
formadas por moléculas
menores (monômeros).
- Halogênios
- Gases Nobres
Nylon-66®
- Bibliografia
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Família do Carbono
Utilização
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
» Carbetos: carbetos iônicos são
compostos binários com carbono
ligado a um metal reativo. Em
particular, temos o carbeto de cálcio,
que reage com água para formar
acetileno e hidróxido de cálcio. O
gás acetileno (etino, C2H2) é usado
em chamas de maçaricos.
CaC2(s) + 2 H2O(l) → C2H2(g) + Ca(OH)2(aq)
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Família do Nitrogênio
Introdução
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
Dos não-metais pertencentes à família 15, temos o fósforo e
o nitrogênio.
A importância do estudo do fósforo se deve, principalmente,
às suas aplicações na química ambiental e ao seu papel na
bioquímica.
Para o nitrogênio (N2), temos o ar que consiste de 78% em
volume da atmosfera da terra. A molécula de N2 é muito pouco reativa
por causa da forte ligação tripla entre os átomos de nitrogênio.
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Família do Nitrogênio
Fósforo
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
Aplicações
» Agricultura: sua importância para essa área provém do ácido
fosfórico, que pode formar fosfatos - estes que são empregados na
fabricação de fertilizantes.
» Bioquímica: o fósforo tem relevante papel na formação do ATP,
além de funcionar como íon tampão.
» Coca-Cola: o ácido fosfórico (H3PO4) é constituinte da coca-cola,
sendo este um dos responsáveis pelo baixo valor do pH de tal bebida.
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Família do Nitrogênio
Nitrogênio
- O que são
Não-Metais?
Aplicações
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
» Comercialmente, a aplicação mais importante do nitrogênio é na
obtenção do gás amoníaco, pelo processo Haber, que é usado
posteriormente na produção de fertilizantes e ácido nítrico.
» Devido à sua baixa reatividade, é usado como atmosfera inerte em
tanques de armazenamento de líquidos explosivos.
» Nitrogênio líquido, obtido pela destilação fracionada do ar liquefeito,
que é usado como fluido refrigerante em diversas situações.
» TNT!!
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Família do Nitrogênio
Nitrogênio
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
TNT
» Podemos obter TNT através dos seguintes processos:
I)
II)
III)
IV)
CaC2(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(aq) + C2H2(g)
3 C2H2(g) → C6H6(g)
C6H6(l) + CH3Cl(aq) → HCl(aq) + C7H8(l)
C7H8(l) + 3 HNO3(aq) → C7H5N3O6(l) + 3 H2O(l)
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
» Observação (catalisadores):
II) Ferro metálico, alta temperatura;
III) AlCl3(s)
IV) H2SO4(concentrado)
- Bibliografia
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Calcogênios
Introdução
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
A família 16 é a dos calcogênios. Os ametais pertencentes a
ela são o oxigênio, o enxofre e o selênio, sendo o oxigênio o que mais
se destaca.
O oxigênio molecular (O2) é um dos principais constituintes
do ar atmosférico e responsável pela produção de energia na
respiração aeróbica, participando do ciclo de Krebs.
O enxofre é importante na produção de ácido sulfúrico e na
vulcanização da borracha.
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Calcogênios
Oxigênio
Histórico
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
Em meados do século XVIII, os cientistas estavam em busca
de identificar o componente do ar relacionado à queima e à
respiração. Acreditava-se que a substância responsável pela
combustão era o flogístico. Mais tarde, Scheele (1771) e Priestley
(1774) descobriram o elemento em questão independentemente, e
Lavoisier nomeou-o de oxigênio, que significa “formador de ácido”.
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
Antoine Laurent de Lavoisier
Joseph Priestley
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Calcogênios
Oxigênio
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
Alótropos
» O2: em temperatura ambiente, o O2 é um gás incolor e inodoro. A
ligação em O2 é muito forte. O oxigênio também forma ligações fortes
com muitos outros elementos, por isso, muitos compostos contendo
oxigênio são termodinamicamente mais estáveis que O2.
» O3: o ozônio é um gás azul-claro venenoso com um odor
pronunciado e irritante. A molécula possui ligação π delocalizada
sobre os três átomos de oxigênio.
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Calcogênios
Oxigênio
Óxidos, Peróxidos e Superóxidos
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
» Óxidos: composto binário com oxigênio, em que este é o átomo mais
eletronegativo (cada átomo de oxigênio tem carga -2).
» Peróxidos: O22- (cada átomo de oxigênio tem carga -1).
» Superóxidos: O21- (cada átomo de oxigênio tem carga -1/2).
Aplicações
» Oxidante para foguetes;
» Medicina, no tratamento de insuficiência respiratória;
» Produção de metais;
» Fabricação de componentes eletrônicos.
- Bibliografia
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Calcogênios
Enxofre
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
» Ácido sulfúrico – provavelmente, a aplicação mais importante, com
vários usos na indústria.
- Produção de ácido fosfórico e, por conseguinte, fabricação de
fertilizantes;
- Eletrólito de baterias de automóveis.
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Calcogênios
Enxofre
» Vulcanização da borracha.
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Como a borracha natural é termoplástica, criou-se um método para
torná-la mais resistente: a vulcanização. Este processo consiste
basicamente na reação de enxofre, a alta temperatura, com a
borracha, interligando as moléculas do polímero através do agente
vulcanizante com átomos de carbono que apresentavam dupla
ligação. Assim, a borracha adquire a propriedade de poder deformarse e, cessadas as causas determinantes, retornar às suas dimensões
iniciais.
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Calcogênios
Enxofre
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
» Hexafluoreto de enxofre (SF6)
Ele é um gás inerte e não tóxico. É usado em dielétricos, em
dispositivos de alta tensão, e em várias outras aplicações científicas,
industriais e medicinais. É considerado um dos mais fortes gases para
o efeito estufa, mas na prática não contribui em muito para o
aquecimento do planeta.
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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- O que são
Não-Metais?
Halogênios
Introdução
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
Os halogênios compõem a família 17. Todos os seus
elementos são ametálicos. Eles são eletronegativos e apresentam
afinidades eletrônicas muito altas (valores muito negativos), ou seja,
têm facilidade em receber elétrons para formar íons estáveis.
Os elementos pertencentes à família dos halogênios são:
flúor, cloro, bromo, iodo e astato.
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Halogênios
Flúor
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
O flúor é o elemento mais eletronegativo conhecido. Várias
experiências para tentar isolá-lo resultaram em acidentes devido à
sua alta reatividade. O gás (F2) tem aspecto amarelo pálido e reage
com a maioria das substâncias orgânicas e inorgânicas. O flúor pode
inclusive formar compostos com gases nobres.
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
Aplicações
» Proteção contra cáries em cremes dentais, na forma de fluoreto de
sódio ou de estanho;
» Fluoreto de sódio é também usado em inseticidas contra baratas.
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Halogênios
Flúor
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Halogênios
Cloro
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
O cloro é o segundo átomo mais eletronegativo. Seu gás
(Cl2) tem coloração amarelo esverdeada, é extremamente tóxico e de
odor irritante.
Aplicações
» Germicida para tratamento de água (reatividade alta);
» Sal de cozinha (NaCl);
» Clorofórmio (CHCl3);
» Ácido clorídrico (HCl).
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Halogênios
Cloro
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Halogênios
Bromo
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
Aplicações
» Filmes fotográficos;
» Tratamento de água.
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Halogênios
Iodo
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
Aplicações
» Catalisador para produção de alguns polímeros;
» Desinfetantes;
» Prevenção do bócio;
» Metalurgia do titânio, zircônio e outros metais.
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Gases Nobres
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
Introdução
Os gases nobres pertencem ao grupo 18 da tabela periódica.
Eles são estáveis mesmo quando monoatômicos e apresentam o
octeto completo.
São eles: hélio, neônio, argônio, criptônio, xenônio, radônio.
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Gases Nobres
Hélio
- O que são
Não-Metais?
O hélio é o segundo elemento mais abundante do universo
(o hidrogênio é o primeiro). Ele é formado pela fusão entre dois
átomos de hidrogênio. O gás hélio é incolor, inodoro, não-inflamável e
inerte.
- Hidrogênio
Aplicações
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
» Gás protetor para soldas;
» Misturado com oxigênio, serve para atmosfera artificial para
mergulhos profundos;
» Enchimento de balões e dirigíveis;
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Gases Nobres
Neônio
- O que são
Não-Metais?
O neônio, do grego, novo, é obtido pela destilação
fracionada do ar líquido (o neônio está presente na atmosfera da terra
na proporção de 1 parte para 65000 partes).
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
Aplicações
» Detectores de íons para laboratórios;
» Lâmpadas para anúncios luminosos (misturado com argônio);
» Lasers de hélio e neônio.
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Gases Nobres
Argônio
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
- Calcogênios
- Halogênios
A atmosfera terrestre contém 0,934% em volume e 1,29%
em massa de argônio. Ele é obtido pela destilação fracionada do ar
líquido. Tanto o gás quanto o líquido são incolores e inodoros.
Aplicações
» Argônio pressurizado é usado para inflar airbags de automóveis;
» Gás protetor para soldas (evita oxidação e reduz emissão de
fumos);
» Produção de metais reativos.
- Gases Nobres
- Bibliografia
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Bibliografia
- O que são
Não-Metais?
- Hidrogênio
- Família do
Carbono
- Família do
Nitrogênio
» www.mspc.eng.br
» www.infoescola.com/quimica
» www.editorasaraiva.com/eddid/ciencias/curioso_quimica
» www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/historia-da-borracha/producaode-borracha
- Calcogênios
- Halogênios
- Gases Nobres
- Bibliografia
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