Apresentação do PowerPoint

Química dos
não-metais
Prof. Dr. Élcio Barrak
•Athila de Souza Martins Gomes, 15755
•Felipe Imoto Saikawa, 15973
•Lucas Câmara Faria, 15772
Introdução
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Conceitos gerais
O hidrogênio
Família 8 A
Família 7 A
O oxigênio
Outros da família 6 A
O nitrogênio
Outros da família 5 A
O carbono
Outros da família 4 A
O boro
Referências bibliográficas
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Conceitos gerais
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• A divisão dos elementos em
metais, metalóides e nãometais relaciona-se com as
tendências das propriedades
de cada elemento.
• Dentre os não-metais, a
habilidade de um átomo
formar ligações  é um fator
importante na determinação
de sua estrutura.
• Por exemplo:
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O hidrogênio
O nome hidrogênio foi designado ao
respectivo elemento pelo químico francês
Lavoisier. Do grego, hydro (água), gennao
(produzir) “aquele que produz água”.
Possui três isótopos:
prótio, deutério e trítio.
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• 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,
radiação 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.
• O hidrogênio também é indispensável para o processo
de Haber (síntese da amônia):
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Compostos binários de H
– 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 nãometais ou semimetais);
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Família 8 A
• São quimicamente não-reativos
• A relativa inatividade desses elementos deve-se à presença de um
octeto completo de elétrons no nível de valência (exceto He).
• A estabilidade é refletida nas altas energias de ionização
• São gases a temperatura ambiente.
• São componentes da atmosfera, exceto o radônio
• Os gases nobres sofrem reações apenas sob condições rigorosas.
• Todos os elementos da família (exceto o hélio) já contêm 8 elétrons
em seus níveis de valência, a formação de ligações covalentes
necessita de um nível de valência expandido.
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• O primeiro composto de gás nobre foi preparado em 1962 por Neil
Bartlett. Seu trabalho causou sensação, pois destruiu a crença de
que os gases nobres eram quimicamente inertes. Desde aquele
tempo, os químicos têm preparado vários compostos de xenônio
com flúor e oxigênio.
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Família 7 A
• Os elementos têm configurações mais externa ns² np5
• Possuem afinidades eletrônicas muito negativas
• Atingem com freqüência configuração eletrônica de gás
nobre ganhando um elétron, resultando num estado de
oxidação -1
• Na combinação com átomos mais eletronegativos, os
elementos da família ficam num estado de oxidação +7
• Têm as mais altas eletronegatividades em cada período
da tabela periódica
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• Sob condições normais eles existem como moléculas diatômicas,
mantidas juntas nos estados sólido e líquido por forças de dispersão
de London.
• Pelas altas eletronegatividades, os halogênios tendem a ganhar
elétrons de outras substâncias, assim sendo servem como agentes
oxidantes.
• Os halogênios são capazes de oxidar ânions dos halogênios
inferiores a ele no grupo. Ex: Cl2 oxidará o Brˉ e Iˉ
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• Dentre os halogênios, o
produto químico mais
utilizado é o flúor, ele é usado
para preparar os
fluorcarbonos usados como
refrigerantes, lubrificantes e
plástico.
• O Teflon é um exemplo de
fluorcarbonos, notável pela
sua alta estabilidade térmica.
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• O cloro é o produto químico mais importante. São produzidos
aproximadamente 12 milhões de toneladas de Cl2 anualmente nos
Estados Unidos.
• Além da produção de cloreto de hidrogênio, cloreto de vinila
(C2H3Cl) e de plástico de cloreto de vinila (PVC), ele também é
usado como agente alvejante na indústria de papel e tecido.
• Quando o Cl2 se dissolve em base diluída fria, ele resulta em Clˉ e
hipoclorito, ClOˉ
• Cl2(aq) + 2 OHˉ(aq) ↔ Clˉ(aq) + ClOˉ(aq) + H2O(l)
• O hipoclorito de sódio é utilizado em muitos alvejantes líquidos e o
cloro é utilizado para oxidar e destruir bactérias.
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• O bromo é necessário para o brometo de prata, usado em filmes
fotográficos
• O iodo é comum no sal de cozinha (KI), lembrando que o sal iodado
é importante para a formação da tiroxina e que a falta de iodo
causa o crescimento da glândula tireóide
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• Todos os halogênio formam moléculas diatômicas estáveis com o
hidrogênio
• Os haletos de hidrogênio formam soluções halídricas quando
dissolvidos em água. Elas exibem propriedades características de
ácidos
• Também existem moléculas formadas por átomos de halogênio
diferentes, como o CIF e o IF5, esses compostos são chamados de
inter-halogênios, pois eles têm como átomos centrais Cl, Br ou I
circundados por 3, 5 ou 7 átomos de flúor.
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O oxigênio
• Por volta da metade do século XVII, os cientistas identificaram que o
ar continha um componente associado com a queima e a
respiração.
• Lavoisier nomeou o elemento de oxigênio
pois significa “formador de ácido”. Essa
substância é a mais abundante na crosta
terrestre, é um agente oxidante para o
metabolismo dos alimentos e crucial à vida
humana.
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• O oxigênio possui dois alótropos, O2 e O3
• É pouco solúvel em água, porém extremamente
importante à vida marinha
• A configuração eletrônica é [He]2s²2p4, logo completa
seu octeto pegando dois elétrons para formar o íon óxido
• Os compostos contendo oxigênio são
termodinamicamente mais estáveis que o O2, pois sua
energia de ligação é mais forte com outros elementos.
• Um método para obter O2 é a decomposição do clorato
de potássio (KClO3) com dióxido de manganês (MnO2)
adicionado como catalisador.
• 2 KClO3 → 2 KCl(s) + 3 O2(g)
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• O ozônio é um gás azul-claro venenoso com um odor irritante,
importante componente da atmosfera superior, onde bloqueia a
radiação ultravioleta
• A molécula possui ligação  que está deslocalizada sobre três
átomos de oxigênio
•
A molécula se dissocia
facilmente, formando átomos de
oxigênio
O3(g) → O2(g) + O(g)
∆H˚ = 285 kJ
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• Anidridos ácidos ou óxido ácidos - Os óxidos que reagem com a
água para formar ácidos
• Anidridos básicos - Muitos óxidos metálicos são compostos iônicos
que se dissolvem em água e reagem para formar hidróxidos
• Anfóteros - Os óxidos que podem exibir tanto caráter ácido quanto
básico
•
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• Peróxidos - Os compostos contendo ligações O-O e
oxigênio em um estado de oxidação -1.
• O oxigênio tem um estado de oxidação -½ em O2ˉ,
chamado íon superóxido.
• Quando os superóxidos dissolvem-se em água, O2 é
produzido:
• 4 KO2(s) + 2 H2(l) → 4 K+(aq) + 3 O2(g)
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Outros elementos da família 6 A
• Configuração eletrônica do tipo: ns2 np4
• Tem estado de oxidação 2-, porém podem ser
encontrados no estado 6+
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Enxofre (S)
• Sulfetos:
– Compostos formados pela combinação direta de enxofre com
outros elementos (S2-);
• Óxidos:
– Compostos formados pela combinação de oxigênio com
enxofre;
• Oxiácidos:
– Compostos ácidos formados pela reação de óxidos ou oxiânios
com água;
• Oxiânios:
– São compostos ionizados;
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Nitrogênio e outros da família 5 A
• Tem configuração eletrônica mais externa ns2 np3.
• Estado de oxidação mais comum é 3-, 0 e 5+;
• Foi descoberto em 1772 por Rutherford;
• Constitui cerca de 78% da atmosfera terrestre;
• A molécula de N2 é pouco reativa;
• É bastante utilizado na indústria alimentícia, química,
metalúrgica e eletrônica.
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Utilização do nitrogênio
•
Usado em embalagem de alimentos;
•
Fabricação de metais;
•
Produção de dispositivos eletrônicos;
•
N2(l) é empregado como um líquido refrigerante para
resfriar alimentos rapidamente;
•
Usado em fertilizantes;
•
Composto de N2 com H2: amônia é o mais importante.
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O carbono


Constitui apenas 0,027% da crosta terrestre;
Existe em três formas cristalinas:
grafite, diamante e fulerenos.
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Fibra de carbono
A fibra ultraleve é feita com milhões de
nanotubos de carbono que revelam incríveis
propriedades.
Estes nanotubos são cilindros com
apenas um átomo de largura.
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Outros da família 4 A
• Os outros elementos
na 4 A são: silício,
germânio, estanho e
chumbo
• Possuem
eletronegatividade
baixa e configuração
eletrônica no nível
mais externo ns² np²
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Sobre o silício
• Segundo elemento mais abundante na crosta terrestre; é
encontrado na forma SiO2 e outros minerais silicatos, possui
características semicondutoras
• Usado na produção de transístores, vidro e silicone
• Os silicones consistem em cadeias O – Si – O , como mostrado a
seguir
E, dependendo do comprimento da cadeia, os silicones podem ser
materiais oleosos ou semelhantes à borracha
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O boro
• O boro é o único elemento da família 3A que
pode ser considerado não-metálico
• Boranos são compostos contendo boro e
hidrogênio.
BH3, B2H6
• O boro amorfo é usado em fogos de artifício, devido à
coloração verde que produz
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Referências bibliográficas
• Química: A Ciência Central – Theodore L. Brown, H.
Eugene Lemay, Jr.,Bruce E. Bursten, 2005, 9ª Edição.
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