relatorio familia 4a e 5a

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Universidade Estadual de Santa Cruz
Departamento de Ciências Exatas e Tecnológicas 
Química Inorgânica Descritiva – CET038
Prof. Dr. Rodrigo Luis Santos 
Relatório do experimento 09: Alguns Elementos dos Grupos 14 e 15
 
Alunas: Anagéssica
 	 Laís Moreira
 Lucimara Magalhães
 
Ilhéus
Data do Experimento: 13/07/ 2017
1. INTRODUÇÃO
Os elementos do grupo 14 são caracterizados pela configuração da camada de valência ns2 np2. Tem como primeiro elemento, o carbono, o mais importante elemento para os seres vivos, seguido pelo silício, que é um dos elementos fundamentais para a tecnologia moderna. 
O carbono é o único elemento da tabela periódica que forma mais de 1.000.000 de compostos e tem seu próprio ramo da química, a chamada Química orgânica. 
O carbono é distintamente um não metal, silício e germânio são metalóides e estanho e chumbo são metais. O carbono é o elemento que possui maior destaque, entre todos deste grupo, uma vez que, existe até uma parte da Química para estudo dos compostos de carbono, a Química Orgânica. Isso é devido à grande quantidade de compostos orgânicos, que são milhares. O carbono ocorre livre na natureza, em suas conhecidas formas alotrópicas: diamante, grafite, carvão e fulerenos.
 
O silício não é encontrado em sua forma livre na natureza, mas sim em grande quantidade nas rochas, como silicatos (SiO 32-) ou então como sílica (SiO2). Seus compostos também estão presentes na atmosfera, em muitas plantas, na água e nos ossos. Constitui cerca de 27,7% em abundância na crosta terrestre, o segundo, vindo logo depois do oxigênio. Seu formato puro é obtido da quartzita (grânulos do quartzo), pela redução com o carbono: 
SiO2(s) + 2C(s) → Si(s) + 2CO(g)
Uma forma ainda mais pura deste elemento pode ser obtida a partir da redução do SiCl4(l) com o Hidrogênio:
 
SiCl4(l) + 2H2(g) → Si(s) + 4HCl(g)
Compostos de silício são usados desde a fabricação de vidros, polímeros de silicone e até materiais semicondutores eletrônicos, utilizados em dispositivos de informática. Os outros elementos deste grupo: germânio, estanho e chumbo são também bastante conhecidos e utilizados, principalmente, o estanho e o chumbo que são usados e trabalhados desde muito tempo, seja na fabricação de ligas metálicas importantes como o bronze (Cu + Sn) ou nos seus usos separadamente. 
O germânio é um elemento raro, dificilmente encontrado na natureza de forma pura. Em geral ocorre como argirodita (sulfeto de germânio e prata, GeS2·4Ag2S), germanita (sulfeto de cobre, ferro e germânio, Cu13Fe2Ge2S16,69 % de Ge) e também em minerais de zinco e no carvão mineral. A separação do germânio se dá através da transformação em tetracloreto de germânio (GeCl4). A obtenção de germânio se faz por redução do dióxido, com hidrogênio ou carvão roxo. O germânio possui aplicações limitadas devido seu alto custo por ser um metalóide raro, mesmo assim é utilizado em indústrias metalúrgicas e na fabricação de dispositivos eletrônicos de estado sólido. O germânio é um importante constituinte de vidros industriais com elevada transmissão de infravermelhos e índice de refração. Utilizado também na fabricação de fibras ópticas, amplificadores de guitarras elétricas, ligas metálicas de SiGe em circuitos integrados de alta velocidade, espectroscópios, sistemas de visão noturna, em joias é usado uma liga metálica de ouro com 12% de germânio.
 
O estanho é um metal leve e muito maleável. Tem aparência branco - prateada e é atacado por ácidos fortes. É capaz de formar três variedades alotrópicas: o estanho α, o β e o Υ. O primeiro também é conhecido como estanho cinzento e aparece quando o metal em questão é submetido a temperaturas inferiores a 130 ºC; é como um pó amorfo. Tem a coloração cinza, é não -metálico e a densidade é 5,75 g/cm3. O segundo é o estanho comum. Tem o retículo cristalino tetragonal, é estável entre 13 e 161ºC e também chamado de estanho branco. 
Quando este é submetido a temperaturas superiores a 161º C, aparece a última variedade alotrópica, que possui retículos ortorrômbicos e é muito quebradiça. 
Sua principal fonte é a cassiterita (dióxido de estanho), SnO2. Para a obtenção do metal, esse minério é extraído e lavado para remover as impurezas; em seguida é cozido para oxidar os sulfetos de ferro e cobre. Por fim, depois de outra lavagem, ele é reduzido por carbono em forno revérbero, como mostra a equação: 
SnO2(s) + 2C(s) → Sn (l) + 2CO (g)
 
É um metal tóxico, pesado, macio, maleável, encontrado na cor branco - azulada, quando cortado, e acinzentada quando exposto ao ar. É pobre condutor de eletricidade. 
O chumbo raramente é encontrado no seu estado elementar, sendo mais comum como sulfeto, denominado de galena (com 86,6% deste metal). 
Geralmente é encontrado com minerais de zinco, prata e, abundantemente, de cobre. Através da ustulação do minério de chumbo, galena, obtém -se como produto o óxido de chumbo que, num alto forno, é reduzido com a utilização de coque fundente e óxido de ferro. O chumbo bruto obtido é separado da escória por flotação. A seguir, é refinado para a retirada das impurezas metálicas, que pode ser por destilação. Desta forma pode -se obter chumbo com uma pureza elevada (99,99%). 
2PbS + 3O2 → 2PbO + 2SO2
PbO + C → Pb + CO
PbO + CO → Pb + CO2
 
Sua mais ampla aplicação é na fabricação de acumuladores, tendo outras na fabricação de forros para cabos, elementos de construção civil, pigmentos, soldas suaves e munições. Por sua alta densidade, o chumbo acaba tornando -se útil como bloqueador de radiação. Isso ocorre porque ele tem um grande número de elétrons que absorvem radiação de alta energia. Também é usado em eletrodos de baterias recarregáveis.
Todos os elementos do grupo 15 apresentam cinco elétrons na camada de valência. O estado de oxidação máxima de todos os elementos são cinco, situação na qual utilizam os cinco elétrons para formar ligações, por exemplo com o oxigênio. O efeito do par inerte (tendência do par de elétrons “s” de permanecer inerte) cresce com o aumento da massa atômica. Nesses casos, somente os elétrons “p” são utilizados para formar ligações, sendo a valência igual a três. 
O nitrogênio gasoso constitui cerca de 78% do ar atmosférico da Terra e forma vários sais solúveis presentes no solo, que são utilizados pelas plantas. O composto de nitrogênio de maior importância é a amônia, cujo ponto de ebulição é maior do que se deveria esperar, devido à formação de pontes de hidrogênio no estado líquido. O caráter fortemente básico da amônia faz dela um excelente doador de elétrons. Assim, ela forma sais de amônio [NH4] e também compostos de coordenação com íons metálicos, como por exemplo o [Co(NH3)6]3. A hidrazina (NH4) é um líquido fumegante quando exposto ao ar, de cheiro semelhante ao da amônia. Alguns de seus derivados são utilizados como combustíveis para foguetes e ônibus espaciais. A hidrazina é obtida pelas seguintes reações:
NH3 + NaOCl    NH2Cl + NaOH (lenta)
2 NH3 + NH2Cl    N2H4 + NH4Cl (rápida)
           
 O nitrogênio puro é obtido industrialmente pela destilação fracionada do ar resfriado. O nitrogênio líquido (-180ºC) é muito utilizado na conservação de embriões, sêmen e outros materiais, além de encontrar emprego na medicina, como antisséptico e para retirada de verrugas na pele. 
O fósforo é muito difundido na crosta terrestre (cerca de 12% de sua composição), sendo encontrado em mais de 250 minerais. O mineral de fósforo mais importante é a apatita, a qual pode se apresentar de três maneiras, de estruturas semelhantes, sendo que as três podem se apresentar mescladas na mesma rocha:
Fluorapatita: 3 Ca3(PO4)2. CaF2
Cloroapatita: 3 Ca3(PO4)2. CaCl2
Hidroxiapatita: 3 Ca3(PO4)2. Ca(OH)2
          Existe também um mineral formado apenas por carbonatos e fosfatos de cálcio, chamado fosforita. A extração do fósforo pode ser feita pelo aquecimento das fosforitas em forno elétrico, a temperaturas próximas a 1000o C, com areia e carbono. O fósforo éainda um importante constituinte dos ossos e dentes dos animais. O fósforo existe sob três formas alotrópicas: O fósforo amarelo é uma variedade venenosa e instável, que oxida-se espontaneamente a temperaturas próximas de 40ºC, gerando uma intensa luminosidade e liberando grande quantidade de calor (a combustão produz o pentóxido de fósforo - P2O5). Por isso ele deve ser conservado imerso em água. Suas moléculas são formadas por quatro átomos de fósforo, formando um tetraedro.
          Aquecendo-se o fósforo amarelo a temperaturas entre 250-300ºC por cerca de duas horas, obtém-se o fósforo vermelho, uma variedade estável e não-venenosa, formada por dois tetraedros de átomos de fósforo ligados um ao outro (dimerização do fósforo amarelo). Aquecendo o fósforo amarelo a cerca de 200ºC, porém, a alta pressão, forma-se a terceira variedade - o fósforo negro. Trata-se de uma forma polímera, constituída de várias moléculas tetraédricas unidas entre si, formando longas cadeias. É uma substância cinza-escura e de densidade maior do que as outras formas alotrópicas. O fósforo amarelo apresenta uma afinidade muito grande pelos demais elementos, podendo formar com eles numerosos compostos. Sendo um redutor bastante enérgico, transforma o ácido sulfúrico, a quente, em SO2. A mais de 600ºC o fósforo decompõe a água, formando ácido fosfórico e liberando hidrogênio:
P4(s) + 16 H2O(l)   4 H3PO4(aq) + 10 H2(g)
     
 O ácido fosfórico é empregado na produção de fosfatos que são utilizados como fertilizantes. Os fosfatos de sódio e potássio são ainda usado como aditivos em detergentes. Os cloretos de fósforo (PCl3 e PCl5) são muito utilizados em várias sínteses orgânicas, como agente clorador.
Em quantidades reduzidas (aprox. 0,00005%), o arsênio está presente na matéria orgânica e em quase todos os sulfetos metálicos, e encontra-se ainda dissolvido nas águas naturais. Raramente ocorre sob a forma elementar, e seus principais minerais são:
Ouro-pigmentado: As2S3
Realgar: AsS
Arsenopirita: FeAsS
Arsenolita: As2O3
O arsênio existe sob três formas alotrópicas. A única estável à temperatura ambiente é uma substância cristalina de cor cinza-escuro, de brilho metálico. As duas outras formas, instáveis, são o arsênio amarelo e o arsênio negro. A primeira, obtida pelo resfriamento rápido de vapores de arsênio, cristaliza-se no sistema cúbico e é constituída de moléculas tetratômicas. Além disso é volátil e solúvel em solventes apolares. Já o arsênio negro é amorfo, resultando da decomposição térmica do hidreto de arsênio AsH3 (arsina).
            A arsina pode ser obtida pela seguinte reação:
As2O3 + 6 Zn + 6 H2SO4   2 AsH3 + 6 ZnSO4 + 3 H2O
            Substituindo-se os hidrogênios da arsina por radicais orgânicos pode-se obter derivados orgânicos do arsênio.
            A altas temperaturas o arsênio combina-se com muitos elementos, especialmente alguns metais, com os quais forma ligas extremamente duras. Entre os halogenetos mais conhecidos está o AsCl3, um líquido oleoso e incolor, muito venenoso e instável na presença de ar. Muitos compostos de arsênio são poderosos agentes venenosos, decorrendo daí sua aplicação como inseticidas e raticidas. Para isto são usados principalmente o anidrido arsenioso e os arseniatos de chumbo e cálcio. 
 O antimônio encontra-se sempre associado a outros elementos, sendo praticamente constante a presença de enxofre. Seu mineral mais importante - a antimonita (Sb2S3) - representa a combinação mais simples. Na pirargirita e na estefanita existe, além do enxofre, a prata. A extração do antimônio a partir da antimonita recorre a técnicas diversas. Uma delas consiste em ustular o sulfeto, reduzindo, em seguida o óxido formado (como redutor usa-se, geralmente, o carbono):
2 Sb2S3 + 9O2    2 Sb2O3 + 6 SO2
2 Sb2O3 + 3 C    4 Sb + 3 CO2
            Entretanto, o antimônio assim obtido é bastante impuro. Através de sucessivas refinações eletrolíticas pode-se obtê-lo com elevado grau de pureza (99,9%).
            O antimônio é um sólido acinzentado que apresenta dificuldades na transmissão de calor e oferece grande resistência à passagem de corrente elétrica. Além dessa forma aparentemente metálica, o antimônio ocorre sob outra forma alotrópica: o antimônio amarelo, estável a -90ºC e que, a -40º C, dá origem ao antimônio negro (uma terceira forma alotrópica). Existe ainda o estado chamado antimônio explosivo, obtido por eletrólise do tricloreto (SbCl3). Trata-se de uma variedade instável que, ao ser aquecida, explode e se converte na forma cinzenta comum.
           
  Apenas o antimônio cinza é aproveitado industrialmente, principalmente na preparação de ligas. É usado também na preparação de vernizes, cerâmica e esmaltes. Na natureza, o bismuto ocorre no estado livre. Geralmente, porém, é encontrado sob a forma de compostos em alguns minerais. Destes, os mais importantes são:
Bismutina ou Bismutinita: Bi2S3
Bismita ou Bismutocre: Bi2O3
Bismutita: Bi2CO3(OH)4
Telurobismutita: Bi2Te3
Tetradimita: Bi2Te2S
            
  O bismuto é utilizado na preparação de ligas de baixo ponto de fusão, usadas na fabricação de fusíveis protetores de fusíveis protetores de circuitos elétricos. Também usa-se o bismuto no endurecimento de placas de chumbo dos acumuladores, mas a maior parte do elemento é utilizada pela indústria farmacêutica, que explora seu poder adstringente e suas propriedades anti-sifilíticas. No entanto, deve-se administrá-lo em quantidades controladas; caso contrário, resultaria em envenenamento. Outros compostos de bismuto são usados no tratamento da úlcera gástrica, da artrite e ainda como cicatrizante.
            
 Determinar os sais que se hidrolisa com facilidade; 
 Analisar o caráter anfótero do hidróxido de estanho.
Determinar os sais que se hidrolisa com facilidade; 
 Analisar o caráter anfótero do hidróxido de estanho.
Determinar os sais que se hidrolisa com facilidade; 
 Analisar o caráter anfótero do hidróxido de estanho.
           
Determinar os sais que se hidrolisa com facilidade; 
 Analisar o caráter anfótero do hidróxido de estanho.
Determinar os sais que se hidrolisa com facilidade; 
 Analisar o caráter anfótero do hidróxido de estanho.
2. OBJETIVOS
Estudar as propriedades e características dos elementos do grupo IV A 
 Estudar as propriedades e características dos elementos dos grupos14 e 15 da tabela periódica por meio de hidrólise de sais e caráter Anfótero, demonstrar através das equações químicas essas reações.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 MATERIAIS UTILIZADOS
· 
· Cloreto de estanho(II),
· Cloreto de chumbo(II),
· Hidróxido de sódio,
· Hidróxido de Bismuto,
· Sulfato de cobre,
· Hidróxido de amônio,
· Tubos de ensaio,
· Estante para tubo de ensaio, 
· Pipeta de Pasteur,
· Sílica gel,
· Ácido clorídrico,
· Nitrato de chumbo,
· Ácido sulfúrico,
· Iodeto de potássio, 
· Ácido acético,
· Cloreto de Antimônio,
· Cloreto de Bismuto
4. PROCEDIMETO EXPERIMENTAL
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
6. CONCLUSÕES
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
LEE, J.D. Química Inorgânica não tão concisa. 5 th Ed., São Paulo: Edgard Blucher Ltda. 1999. 
ATKINS, Peter; Loreta, Jones. Princípio De Química: Questionando A Vida 
Moderna E O Meio Ambiente. Porto Alegre: Bookmam, 2001.