2Ano QUIMICA INORGANICA II-LUISA

Prévia do material em texto

Vista Geral do Grupo e Propriedades Gerais dos Elementos 
O grupo VIB é constituído por seus elementos: Crómio (Cr), Molibdénio (Mo) e Tungsténio (W). Camada electrónica exterior dos átomos deste grupo contém um ou dois electrões, que condiciona o carácter metálico destes elementos e a sua diferença dos elementos do grupo VIA. O Cr, Mo e W apresentam número de oxidação +6, +5, +4, +3 e +2, sendo o número de oxidação mais elevado +6. O estado de valência +6 é o mais estável nos casos de molibdénio e tungsténio e para o crómio é o estado de valência +3. O número de coordenação no Cr, Mo e W é 4 e 6 e ainda são conhecidos a coordenação 8 para o Mo e W. O CrO é básico, Cr2O3 é anfótero e CrO3 é acídico. Os elementos deste grupo apresentam uma tendência acentuada na formação, por condensação, dos oxiácidos H2XO4. Assim, o cromo forma os cromatos M2CrO4 e os dicromatos M2Cr2O7, forma ainda tricromatos M2Cr3O10 e tetracromatos M2Cr4O13. Os molibdatos e tungstatos vão ainda mais longe, formando sais de poliácidos e heteropoliácidos altamente condensados. O crómio se notabiliza dentro do grupo pela sua capacidade de formação de complexos no estado trivalente. O molibdénio e tungsténio formam complexos, mas quase todos estes derivam dos elementos em estado hexavalente. 
Crómio
 O Cromo é um elemento químico que se localiza no quarto período e no grupo 6B da tabela periódica, com símbolo químico (Cr), número atómico 24 com numero de massa 51, a sua configuração não segue o padrão esperado [Ar] contudo, calculo de energia e estabilidade demostaram que a configuração [Ar] é a mais estavel ;
 A presenta principalmente os estados de oxidação +6, +5, +4, +3 e +2. O numero de coordenação do Cromo e 4 e 6 por outro o CrO e básico Cr2O2 e anfótero e CrO3 é acido. Todos os seus compostos possuem cor.
O seu maior estado de oxidação e +6 (hexavalente), ainda que estes compostos sejam muito oxidantes. O estado mais estável e +3 (trivalente) sob condições de redução.
O Cromo se notabiliza dentro do grupo pela sua capacidade de formação de complexos no estado trivalente. 
 Historial
O termo Cromo ou Crómio vem do grego chroma, que significa cor” crómio foi descoberto em 1797, pelos químicos Vauquelin e Klaproth, mas só foi obtido puro em 1859, por Friedrich Whöler.
Ocorrência 
O Crómio faz cerca de 0,02% da litosfera. Ele é o 21 elemento mais abundante da crosta terrestre, na natureza o crómio encontra-se principalmente subforma de minério cromita FeCr2O4 e crocoito PbCrO4.
Obtenção
A partir de cromita fundido junto de hidróxido alcalino e oxigénio. O dicromato (VI) é desalcalinizado pelo carvão formando óxido de crómio (III) (Cr2O3).
FeCr2O7 + 2NaOH → Na2Cr2O7 + H2O + FeO
NaCr2O7 + 2C → Cr2O3 + Na2CO3 + CO
Para obter o cromo (Cr) inicialmente puro obtém-se O Cr2O3 e depois reduzido pelo processo alumino térmico:
Cr2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Cr + 130 Kcal.
 Também a obtenção do crómio é feita a partir da redução do cromato de ferro com carbono directamente: 
FeCr2O4 + 4 C → Fe + 2 Cr + 4 CO.
 O Cr metálico relativamente puro, com 99,8% de pureza, pode obter-se por electrólise dum alúmen de Crómio preparado de uma solução de ferrocrómio em Ácido sulfúrico. . O Crómio de grau de pureza maior é obtido a partir da decomposição de Iodeto de crómio (III) (obtido a partir dos elementos a 1050 K) num filamento aquecido a 1500 K. 
A redução directa deste composto com Carbono num forno eléctrico dá o ferrocrómio, uma liga de Ferro- Crómio utilizada no fabrico de aço inoxidável (12-26% Cr) e aços para ferramentas (3-6% Cr). 
Propriedades Físicas
 O crómio é um metal cinzento, brilhante mais duro do que o irídio e o aço e quebradiço. A sua densidade é de 7,19g/cm3. Ele cristaliza-se com estrutura cúbica de corpo centrado, com ponto de fusão 1907ºC e de ebulição 2672 ºC, electronegatividade: 1,66 u.m.a. 
Isótopos 
São encontrados três isótopos estáveis na natureza: Crómio-52,Cromio-53 e Cromio-54. O mais abundante é o Crómio- 52( 83,789).
 Estão caracterizados 19 radioisótopo, sendo o mais estável o Crómio 50 com meia vida superiora 1,8*1017anos,segundo do Crómio 51 com meia vida de 27,725 dias.
Propriedades Químicas
 O crómio é extraordinariamente resistente a temperatura elevada, a temperatura ambiente não reage com o oxigénio, mesmo em presença de humidade, mas quando aquecido oxida-se superficialmente. A quente, o crómio se combina directamente com halogéneos, S, C, N, B, Si e alguns metais,
 Os compostos de Cr+2 são fortes agentes redutores e os de Cr+6 fortes oxidantes. Substância Simples Na série de Cr, Mo e W a actividade química diminui em condições normais não reage com água, mas fá-lo ao rubro
2Cr + 3H2O → Cr2O3 + 3H2
O metal crómio é mais reactivo a temperaturas altas e bastante inerte a temperaturas normais O flúor ataca o metal a frio, mais os restantes halogéneos só o fazem por aquecimento:
2Cr +3F2 → 2Cr
Reage com oxigénio a 2300 k.
4Cr + 3O2 → 2Cr2O3
 Com S, N2, Si, C e B forma combinações de composições variáveis:
4Cr + 3C → Cr4C3
2Cr + 3S → Cr2S3
4Cr + 3S→ Cr4S3
Cr + B → CrB
 O ião crómico - é anfótero e pode originar sais solúveis tanto na presença de ácidos assim como de bases:
 + 6H Cr()3 + 3O + 3
 + 4O (OH)3 + Cr + 2
 Interacção com ácidos
 O cromo dissolve-se em ácido clorídrico ou sulfúrico diluído formando sais cromosos: 
 +Cr 
2HCl + Cr + 
 Reage com ácido sulfúrico concentrado dando sulfato crómio
 Porém, o ácido nítrico concentrado ou diluído , não têm acção sobre o crómio , levando-o a uma peculiar condição de não reactividade.
.
Compostos de Crómio 
As forma de oxidação do cromo que são: Cromo(0) Crómio(II) (CrO); Crómio (III) (Cr2O3) e Crómio (VI) (CrO3). A forma trivalente e a mais estável, mas sob condições de redução
Compostos de crómio (VI)
 O crómio (VI) representa, depois do crómio (III), o estado de valência mais estável do cromo. Tem carácter acido. São agentes oxidantes muito fortes. O hexafluoreto é um composto muito instável.
‘As formas de Cromio (VI) sao: Cromatos[Cr CrO2_,dicromato ou trioxido de Cromo 6 O óxido de crómio (VI) tem carácter ácido e dele deriva o ácido crómico, , conhecido apenas em solução.
 Por condensação com eliminação de água, o ácido crómico origina ácidos policrómicos:
 ácido dicrómico, , ácido tricrómico, e ácido tetracrómico,. 
Os sais correspondentes, especialmente os cromatos (VI) e dicromatos (VI), são bastante estáveis. Quase todos os cromatos têm a cor amarela.
 Os compostos de crómio ainda incluem halocromatos, derivados do ião cromilo , e peroxocompostos. Os cromatos dos metais alcalinos obtêm-se pela oxidação dos compostos do crómio (III) na presença de um álcali.
 Assim, sob a acção do bromo sobre a solução do cromito de potássio forma-se o cromato de potássio, segundo a equação
 
A transformação da coloração verde esmeraldina da solução do cromito à amarela viva testemunha a oxidação ocorrida. 
 Os cromatos podem ser obtidos também pela fundição do Cr2O3 com álcali na presença dum oxidante, por exemplo do clorato de potássio:
 Cr2O3 + 4 KOH + KCl → 2 K2CrO4 + KCl + 2 H2O
 A oxidação dos cromitos aos cromatos é realizada na presença dum álcali, os compostos de crómio (VI) aplicando-se a título dos oxidantes nas soluções ácidas.
 Reacções redox que ocorrem com a participação dos dicromatos: Ao deixar passar o sulfureto de hidrogénio através da solução de dicromato acidulada pelo ácido sulfúrico, a coloração laranjada da solução passa à verde e, simultaneamente, o líquido torna-se turva devido à libertação do enxofre:
 + 3 H2S + 4 H2SO4 → (3 + 3 S↓ + K2SO4 + 7 H2O 
Sob a acção do ácido clorídrico concentrado sobre o dicromato de potássio liberta-se o cloro e obtém-se uma solução verde que contém o cloreto de crómio (III):
 K2Cr2O7 + 14 HCl → 2 CrCl3 + 3 Cl2 ↑ + 2 KCl + 7 H2O
 Se se deixar passar o dióxido de enxofre através da solução concentrada do dicromato de potássio que contém uma quantidade suficiente do ácido sulfúrico, formam-se as quantidades equi moleculares dos sulfatos de potássio e de crómio (III):
 K2Cr2O7 +3 SO2 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
 Ao se evaporar a solução, a partir dela separam-se os alúmens de crómio e potássio, KCr(SO4)2.12H2O. 
esta reacção aplica-se na industria para obter os alúmens mencionados.
b) Compostos de crómio (V):
Os compostos de Cr(+V) são instáveis e se decompoem a compostos de Cr(+III) e Cr(+IV). As formas de Crómio (V) São: e um composto vermelho castanho Pentafluereto)500 ou entao aquecendo se 
 o pentóxido. O pentafluoreto de crómio, CrF5 resulta como produto principal no tratamento de crómio a 400°C com flúor a 200 atm. É um sólido vermelho que se hidrolisa imediatamente pela água em compostos de crómio (VI) e crómio (III). O pentóxido de crómio, Cr2O5, é um dos produtos da degradação térmica de CrO3.
 c) Compostos de crómio (IV)
 São escassos e, em geral, instáveis. O tetrafluoreto de crómio (IV), CrF4, é um sólido amorfo, marrom, que vaporiza perceptivelmente a 150°C e dióxido de crómio, CrO2, possui estrutura tetragonal, é ferromagnético e os valores da permeabilidade magnética acima da temperatura de Curie (115°C) são dados como prova de ser o composto um verdadeiro dióxido e não um óxido misto (Cr2O3.CrO3). 
d) Compostos de crómio (III) 
O crómio (III) representa o estado de oxidação mais estável do elemento e se caracteriza por sua forte tendência a formação de complexos. 
O fluoreto de crómio (III), CrF3, é um sólido verde com elevado ponto de fusão. 
 O óxido de crómio (III), Cr2O3, é obtido do aquecimento de cromatos ou dicromatos com carvão de madeira ou enxofre:
K2Cr2O7 + S → Cr2O3 + K2SO4.
. É um pó verde, insolúvel em água. É isomorfo com o corundum. O sulfureto de crómio (III) é obtido do cloreto com ácido sulfídrico:
2 CrCl3 + 3 H2S → Cr2S3↓ + 6 HCl
 O hidróxido de crómio (III) é obtido do sulfureto com água:
Cr2S3 + H2O → 2 Cr(OH)3↓ + 3 H2S
 Esta reacção é lenta e dura muitos dias. 
 O hidróxido de crómio (III) dissolve-se em sal amoniacal formando complexos:
 Cr(OH)3 + 3 NH4 + 3 NH3 ↔ [Cr(NH3)6]3 + 3H2O
 A precipitação do Cr(OH)3 ocorre sob dos carbonatos e sulfuretos: 
Cr2(CO3)3 + H2O → Cr(OH)3↓ + 3 CO2↑
 2 Cr3+ + 3 S2- → Cr2S3 Cr2S3 + H2O → 2 Cr(OH)3↓ + H2O + SO2↑
Cloreto de cromo III hexaidratado, 
Sulfato de Cromo III	
Compostos de crómio (II) 
Os compostos de crómio (II) são instáveis e oxidam-se pelo oxigénio do ar nos compostos de crómio (III). 
 O cloreto de crómio II ( e azul
O acetato do cromo II e um solido vermelho
Óxido de Crómio II ( e preto
O crómio (II) forma complexo como hexacianocromato (II) de potássio, K4[Cr(CN)6], é um sólido azul que se dissolve em água formando solução vermelha.
 Em solução ácida, é rapidamente oxidado a K3[Cr(CN)6]; porém, em solução neutra, na ausência do ar, é bastante estável. Possui o momento paramagnético requerido para um complexo octaédrico. O reage com ião acetato: 2 Cr [Cr(CCO→ [Cr(CH3COO)2]2O)2]2↓, também reage com peróxido de hidrogénio.
Aplicação do Crómio
O crómio metálico é usado na fabricação de aços especiais; como o aço inoxidável (Fé 86%, Cr 13%, Ni 1%) e aço ao cromo (1 a 1.5% de C; 2.5 a 4% de Cr e cerca de 95% de Fe) esta é liga mais dura de ferro.
· É usado em instrumento de cortar, perfurar em grandes velocidades;
· Devido a sua óptima resistência a corrosão e ao poder protector das camadas é usado como revestimento das peças metálicas;
· A cromita é usada em revestimento de formas como material refractado neutro;
· Seus sais são usados como agentes corantes, mordentes em tinturaria e na fabricação de vidros.
· Cr metálico aplica-se para cromagem (processo de introdução de Cr nos aços) Cr faz parte dos aços inoxidáveis, ácidos e resistentes e termoresistentes.
1. Importância Biológica
Em caso de deficiência de cromo , a velocidade de remoção da glicose no sangue e a metade da velocidade normal. Alguns casos de diabetes podem decorrer de problemas de metabolismo do crómio. O aspecto metódico mais preocupante dos sais de cromo e o carácter cancerigeno dos mesmos quando ingeridos ou em contacto com a pele, em quantidades relativamente grandes. Compostos de CrVII) como os cromatos e dicromatos são particularmente perigosos. O crómio trivalente e considerado essência, na suplementação do cromo nessa forma se torna
Estudo do tungsténio:
 O tungsténio (W) foi descoberto em 1783, pelos irmãos Joao José e
Fausto d’Elhuyar
TUNGSTENIO
 Ocorrência na naturezaO
 W encontra-se na crosta terrestre 0,007% (massa) e
o minério principal é scheelita, CaWO4 e wolframita, que é uma mistura
de FeWO4 e MnWO4
 obtenção
. Mediante a fusão do minério com soda, resulta
tungstato de sódio, que pode ser lixiviado com água:
2 FeWO4 + Na2CO3 + ½ O2 → 2 Na2WO4 + Fe2O3 + 2 CO2.
O tungstato de sódio é decomposto com ácido clorídrico concentrado:
Na2WO4 + 2 HCl → H2WO4 + 2 NaCl.
Por calcinação do ácido túngstico, resulta o trióxido:
H2WO4 → WO3 + H2O.
Finalmente, o trióxido é reduzido com hidrogenio a metal:
WO3 + 3 H2 → W + 3 H2O.
. Propriedades físicas e químicas do tungsténio
O tungsténio fundido é um metal branco, brilhante, com pontos de
fusão (cerca de 3400°C) e de ebulição elevados. 
 O tungsténio tem
número de oxidação +6, +5, +4, +3 e +2.
Ao ar, o tungsténio oxida-se ao rubro formando WO3.
 Ele é muito estável
em relação aos ácidos, mesmo à água-régia, dissolvendo-se, porém, na
mistura do HNO3 e HF.
O metal é rapidamente atacado por fusão com NaOH e nitrato. O
tungsténio (VI) forma hexahaletos com flúor, cloro e bromo. O WF6 é
muito reactivo, fumega ao ar e ataca praticamente todos os metais,
salvo ouro e platina.
WO3 funde a 1473°C e volatiliza acima de 1750°C. O WO3 é insolúvel em
água, mas dissolve-se em soluções alcalinas com formação de
tungstatos. É insolúvel em H2SO4(c) ou HNO3(c) e em HCl(d). É muito pouco
atacado pelo ácido fluorídrico.
Os bronzes de tungsténio são compostos formados mediante
tratamento de tungstatos alcalinos ou alcalinos-terrosos com agentes
redutores a altas temperaturas, que se caracterizam por possuir brilho
metálico, boa condutância e extrema resistência química.
Os bronzes de tungsténio são insolúveis em água e resistentes aos
ácidos; apenas o acido fluorídrico os ataca prontamente. São, todavia,
oxidados com facilidade a tungstatos, mesmo pelo ar.
Por exemplo: 4NaWO4 + 4NaOH + O2 → 4Na2WO4 + 2H2O. Eles são
capazes de reduzir soluções amoniacais de nitrato de prata a prata
metálico
18.3.2. Aplicações do tungsténio
O aço que contém de 1 a 6% do tungsténio e cerca de 2% de Cr, usa-se
no fabrico de serras, frescas e estampas.
O carboneto de tungsténio WC possui uma alta dureza (próxima á do
diamante), resistência ao desgaste e infusibilidade. Com base nesta
substancia são fabricadas as ligas duras para ferramentas de maior
produtividade
COMPOSTOS DE VOLFRÂMIO
 Volfrâmio (VI
A hexovalência tal como o caso de molobdênio apresenta o estado de valência mais estável do tungstênio.
Forma hexahaletos com flúor, cloro e bromo, nomeadamente:
Hexafluoreto de tungstênio (WF6)
Hexacloreto de tungstênio (WCL6)
Hexabrometo de tungstênio (Wbr6).
O hexafluoreto de tungstênio pode ser obtido pela acção do cloro sobre o tungstênio aquecido ao rubro fraco em ausência de Oxigênio. É muito rectivo, fumega ao ar e ataca praticamente todos os metais, salvo o ouro e platina.
O WCL6 é obtido pela acção de cloro sobre o tungsténio aquecido ao rubro fraco em auséncia de Oxigénio.
W + 3CL2 WCL6
É levemente atacado pelo ar e pela água apenas acima de 600c
Além dos já mencionados, o W forma compostos como: WOF4 , WO2F2 e WO3