Grupo-16-Grupo-dos-Calcogênios (2)

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Capítulo 22© 2005 by Pearson Education
Introdução
Os Elementos do Grupo 16 são chamados de 
calcogênios.
O nome deriva do grego e significa “formadores de 
cobre”
Isto decorre do fato de que os minérios dos quais o 
cobre é obtido apresentarem fórmulas como: Cu2S; 
Cu2O; CuFeS2.
GRUPO 16: GRUPO DOS CALCOGÊNIOS
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Introdução
• O oxigênio possui dois alótropos gasosos.
• O enxofre tem muito alótropos, todos eles isolantes
• As formas estáveis do Se e do Te são semicondutoras
• O polônio é um condutor metálico.
GRUPO 16:GRUPO DOS CALCOGÊNIOS
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Introdução
O primeiro elemento do grupo tem um comportamento 
diferente dos demais.
Os dois primeiros membros do grupo tem a química 
mais significativa.
O Se e Te possui comportamento semimetálico. 
O Po é radioativo e apresenta caráter metálico
GRUPO 16:GRUPO DOS CALCOGÊNIOS
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Características Gerais dos Elementos do 
Grupo 16
• Configuração eletrônica externa: ns2np4.
• Estado de oxidação dominante: -2 (ns2np6).
• Outros estados de oxidação observados: até +6 (por 
exemplo, SF6, SeF6, TeF6).
• Há uma variação regular nas propriedades com o 
aumento do número atômico.
GRUPO16:GRUPO DOS CALCOGÊNIOS
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O Livermório é um elemento químico sintético o 
símbolo é Lv , o número atômico é 116 , com 
provável massa atômica de [292] u, localizado 
no grupo 16 da tabela periódica. O nome oficial foi 
adotado pela IUPAC em 31 de maio de 2012.
O isótopo de massa atômica 293 tem uma meia vida 
de 61ms.
GRUPO16: Livermório o Último 
Integrante do Grupo do Calcogênios
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O Lv é um elemento transurânico, radioativo, 
superpesado, provavelmente metálico, sólido e com 
aspecto prateado. A descoberta foi relatada por 
pesquisadores norte-americanos em 1999 e russos em 
2001.
O elemento tem Z=114 e está no 7° Período.
A configuração eletrônica é : [Rn]5f146d107s27p4
GRUPO16: Livermório o Último 
Integrante do Grupo do Calcogênios
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O livermório pode ser obtido em aceleradores de 
partículas bombardeando-se o califórnio 248 com íons 
cálcio.
96Pu
248 + 20Ca
48  116Lv
292 + 40n
1 
O nome livermório (Lv), é uma referência ao 
Laboratório Nacional da cidade de Livermore, na 
Califórnia
GRUPO 16: Livermório o Último 
Integrante da Família
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Grupo 16: Características Gerais
TABELA1: ALGUMAS PROPRIEDADES DOS ELEMENTOS DO GRUPO 16
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O caráter metálico cresce a medida que se desce no 
grupo.
O conhecimento da química do polônio e de seus 
compostos é limitado devido a ausência de um 
isótopo estável.
O Po forma haletos voláteis e hidrolizáveis como 
PoCl2, PoCl4 , PoBr2 e PoBr4
Propriedades Gerais
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Raios Atômicos e Iônicos
Os raios atômicos e iônicos aumentam a medida que 
percorremos o grupo de cima para baixo.
1ª Energia de Ionização
Conforme esperado notamos uma diminuição da 
primeira energia de ionização à medida que 
descemos no grupo.
Propriedades Físicas
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Afinidade Eletrônica
Dados de afinidade eletrônica para o oxigênio 
mostram que a formação do íon óxido é altamente 
endotérmica e portanto compostos contendo o íon 
óxido são estabilizados devido a alta energia de rede 
dos óxidos metálicos
Propriedades Físicas
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Eletronegatividades
Analisando os valores de eletronegatividades podemos 
inferir porque o oxigênio forma ligações 
hidrogênicas relativamente fortes do tipo O-H ... X 
(onde X=O,N,F) enquanto as ligações O-H…S são 
fracas.
Propriedades Físicas
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Abundância, Descoberta e Etmologia
O dioxigênio é o elemento mais abundante na crosta 
terrestre e no corpo humano.
O elemento foi descoberto por Priestley em 1774.
Etmologicamente a palavra oxigênio significa 
formador de ácido.
Estudo do Oxigênio Molecular ou 
Dioxigênio 
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Propriedades do Dioxigênio
• O dioxigênio tem dois alótropos: O2 e O3.
• O O2 é um gás incolor e inodoro na temperatura ambiente.
• A configuração eletrônica é [He]2s22p4, o que significa que 
o estado de oxidação dominante é -2.
• A ligação no oxigênio molecular é forte (entalpia da ligação 
O-O = 495 kJ/mol).
Dioxigênio
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Preparação do Dioxigênio
• Comercialmente o dioxigênio é obtido por destilação 
• fracionada do ar. (o ponto de ebulição normal do O2 é
-183C e do N2 é -196C.)
Dioxigênio
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Preparação do Dioxigênio
• A obtenção do dioxigênio no laboratório faz-se a 
partir da decomposição catalítica do KClO3 na 
presença de MnO2:
2KClO3(s)  2KCl(s) + 3O2(g).
• O dioxigênio atmosférico é reabastecido pela 
fotossíntese ( nas plantas o CO2 é convertido em O2
na presença da luz solar).
Dioxigênio
∆
MnO2
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Dioxigênio Tripleto e Simpleto
Estados excitados: simpletos
Estado fundamental-
tripleto
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No estado fundamental tripleto os dois elétrons 
desemparelhados têm o mesmo spin. O dioxigênio tripleto é 
paramagnético.
Nos estados excitados simpletos a figura do centro mostra uma 
espécie é diamagnética que é obtida com o fornecimento de 
energia de apenas 95kJ/mol . A figura da direita mostra uma 
segunda forma de simpleto do dioxigênio, no qual o spin de 
um dos elétrons é simplesmente invertido. Essa forma 
também é diamagnética e requer 158kJ/mol para ser obtida. 
O Estado Fundamental Tripleto e os Dois 
Estados Excitados Simpleto do Dioxigênio
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Trioxigênio ou Ozônio
• O trioxigênio se decompõe para formar o dioxigênio:
O3(g)  O2(g) + O(g), H = 107 kJ.
• O trioxigênio é um agente oxidante mais forte do que o 
dioxigênio:
O3(g) + 2H
+(aq) + 2e-  O2(g) + H2O(l), E = 2,07 V
O2(g) + 4H
+(aq) + 4e-  2H2O(l), E = 1,23 V.
• O trioxigênio pode ser preparado pela passagem de uma 
corrente elétrica através do O2 seco:
3O2(g)  2O3(g)
Trioxigênio: Um Alótropo do Oxigênio
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Trioxigênio ou Ozônio
Trioxigênio: Um Alótropo do Oxigênio
O ozônio é um gás azul, altamente explosivo. Trata-se de uma molécula 
angular e diamagnética. O alótropo é termodinamicamente instável e 
possui um cheiro forte. O gás é extremamente tóxico a CMA é 0,1ppm
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Obtenção do Ozônio
32
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Óxidos
• O oxigênio é o segundo elemento mais 
eletronegativo.
• Óxidos: são compostos com oxigênio no estado de 
oxidação -2.
• Óxidos de não-metais: covalentes.
• Óxidos metálicos: iônicos. 
• Óxidos básicos: óxidos que reagem com água para 
formar bases.
• Exemplo: BaO em água o qual produz Ba(OH)2. 
BaO(s) + H2O(l)  Ba(OH)2(aq)
COMPOSTOS 
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Peróxidos e Superóxidos
• Peróxidos: têm uma ligação O-O e O no estado de 
oxidação -1.
– O peróxido de hidrogênio é instável e se 
decompõe em água e oxigênio:
2H2O2(l)  2H2O(l) + O2(g), H = -196,0 kJ.
– O oxigênio produzido é um bactericida.
– Os peróxidos são importantes na bioquímica: ele 
são produzidos quando o O2 é metabolizado.
COMPOSTOS
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Peróxidos e Superóxidos
• Superóxidos: têm uma ligação O-O e O em um estado de 
oxidação -½ (o íon superóxido é O2
-).
– Normalmente se formam com metais ativos (KO2, RbO2
e CsO2).
• O desproporcionamento ocorre quando um elemento é 
simultaneamente oxidado e reduzido:
2H+(aq) + H2O2(aq) + 2e
-  2H2O(l), E = 1,78 V
O2(g) + 2H
+(aq) + 2e-  2H2O2(aq), E = 0,68 V
• Desproporcionamento: 2H2O2(aq)  2H2O(l) + O2(g),• E = 1,10V
COMPOSTOS
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Usos do Oxigênio
• Amplamente utilizado como um agente oxidante (Por 
exemplo, na indústria de aço para a remoção de impurezas.)
• O oxigênio é empregado em procedimentos médicos.
• Ele é usado com o acetileno, C2H2 no processo de solda a
oxiacetileno:
2C2H2(g) + 5O2(g)  4CO2(g) + 2H2O(g)
USOS
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Ocorrência e Preparação do S, Se e Te
• Processo Frasch: recuperação de depósitos subterrâneos de 
enxofre.
• A água superaquecida é forçada para dentro do depósito 
para fundir o enxofre.
• O ar comprimido é então injetado dentro do depósito de 
enxofre, o que força o S(l) para a superfície.
Outros Elementos do Grupo 16: S, Se, 
Te, e Po
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Outros Elementos do Grupo 16: S, Se, Te e Po 
Processo Frasch
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Ocorrência e Preparação do S, Se e Te
• Ocorrência do S: largamente como minerais do tipo sulfato 
e sulfeto.
• Ocorrência de Se e Te: minerais raros (Cu2Se, PbSe, Ag2Se, 
Cu2Te, PbTe, Ag2Te, e Au2Te) e constituintes secundários 
em minerais de sulfeto.
Outros Elementos do Grupo 16: S, Se, 
Te, e Po
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Propriedades e Usos de Enxofre, Selênio e Telúrio
• O enxofre é amarelo, sem sabor e quase inodoro.
• O enxofre é insolúvel em água.
• O enxofre existe como alótropos (anéis rômbicos de S8, 
enxofre plástico).
• O enxofre é usado na fabricação de ácido sulfúrico e na 
vulcanização da borracha.
Outros Elementos do Grupo 16: S, Se, 
Te, e Po
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Estrutura do Alótropo – S8 – ciclo-Octaenxofre
Estrutura dos Alótropos do Enxofre 
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Propriedades e Usos de Enxofre, Selênio e Telúrio 
Tanto o Se como o Te formam cadeias helicoidais de 
átomos nos cristais.
• Existe algum compartilhamento de pares de elétrons 
entre as cadeias.
• O Se é usado em células fotoelétricas, 
fotocopiadoras e medidores de luz porque ele 
conduz eletricidade na presença de luz.
PROPRIEDADES E USOS DO: S, Se, Te.
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• Algumas Características Fisico-Químicas do Polônio
• O polônio é um metal radioativo.
A configuração da camada de valência deste metal é: 
6s26p4
O estado físico do polônio é sólido . O seu ponto de 
fusão é 254 °C e o de ebulição é 962°C. A 
Eletronegatividade na escala de Pauling é 1,8.
Estudo do Polônio
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Óxidos, Oxiácidos e Oxiânions do Enxofre
• O ácido sulfúrico é um poderoso agente de desidratação, 
ácido forte e oxidante moderado.
• O ácido sulfúrico remove a H2O do açúcar, deixando uma 
massa preta de C. Produz-se vapor porque a reação é muito 
exotérmica.
Compostos do Grupo 16
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Óxidos, Oxiácidos e Oxiânions do Enxofre
• O SO2 é produzido pela reação entre ácido e um sal de 
sulfito:
2H+(aq) + SO3
2-(aq)  SO2(g) + H2O(l)
ou quando o S sofre combustão no ar.
• O SO2 é tóxico para fungos e é usado para esterilizar frutas 
secas.
• O SO2 em água produz ácido sulfuroso, H2SO3.
Compostos do Grupo 16: 
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Óxidos, Oxiácidos e Oxiânions do Enxofre
• O Na2SO3 e o NaHSO3 são usados como preservantes.
• Quando o enxofre queima no ar, são formados tanto SO2
(produto principal) quanto SO3.
• A oxidação do SO2 a SO3 necessita de um catalisador 
(normalmente V2O5 ou Pt).
• O SO3 é usado para produzir H2SO4:
SO3(g) + H2SO4(l)  H2S2O7(l) [ácido polissulfúrico]
H2S2O7(l) + H2O(l)  2H2SO4(l)
Compostos do Grupo 16: 
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Óxidos, Oxiácidos e Oxiânions do Enxofre
• O ácido sulfúrico comercial contêm 98 % de H2SO4.
• Apenas o primeiro próton é removido do H2SO4
estequiometricamente:
• H2SO4(aq)  HSO4
-(aq) + H+(aq)
• Conseqüentemente, sais contendo os íons sulfato 
(SO4
2-) e bissulfato (HSO4
-) são importantes (“ácido 
seco” na limpeza de piscinas e banheiros).
Compostos do Grupo 16: 
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Óxidos, Oxiácidos e Oxiânions do Enxofre
• O íon sulfato é o SO4
2- e o íon tiossulfato é o S2O3
2- (tio = 
um átomo de O substituído por S):
8SO3
-(aq) + S8(s)  8S2O3
2-(aq)
• O hipossulfito (usado em fotografia) é o Na2S2O3.5H2O.
– O filme fotográfico é uma mistura de cristais de AgBr em 
gelatina.
Compostos do Grupo 16: USOS 
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– Óxidos, Oxiácidos e Oxiânions do Enxofre
– A exposição à luz faz com que o AgBr se decomponha 
em prata.
– Quando o filme é suavemente reduzido (revelado) apenas 
os íons Ag+ próximos à prata formam uma imagem de 
prata preta metálica.
• O filme é tratado com hipossulfito para remover o AgBr não 
exposto.
COMPOSTOS DO GRUPO 16: USOS
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Estrutura da Molécula de Água Oxigenada
Estrutura e Propriedades de Compostos 
do Grupo 16
A H2O2 apresenta fortes ligações hidrogênicas. É também um forte 
agente oxidante em soluções ácidas. Em soluções alcalinas a H2O2 é um 
bom agente redutor. 
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Estrutura do Composto OF2
Estrutura e Propriedades de Compostos 
do Grupo 16
O difluoreto de oxigênio é um gás incolor, explosivo e tóxico.
A molécula é polar. A distância da ligação O-F é 141pm. O 
OF2 é formalmente o anidrido do ácido hipofluoroso, HOF
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Estrutura do Composto SF4
Estrutura e Propriedades de Compostos 
do Grupo 16
O tetrafluoreto de enxofre é um gás incolor tóxico. Reage violentamente 
com a água. Trata-se de uma molécular polar. A estrutura do SF4 é 
derivada de uma bipirâmide triangular e pode explicada em termos do 
modelo RPECV. 
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Estrutura do Composto SF6
Estrutura e Propriedades de Compostos 
do Grupo 16
O hexafluoreto de enxofre é um gás incolor, altamente estável. Trata-se 
de uma molécula apolar. A principal aplicação do SF6 é como isolante 
elétrico. A baixa reatividade do SF6 é de ordem cinética.
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Estrutura do SO2
Estrutura e Propriedades de Compostos 
do Grupo 16
O dióxido de enxofre é uma molécular polar. É um gás incolor denso 
E possui um odor intenso. É uma molécular angular. O ângulo da ligação 
O-S-O é de 119.5º. A distância da ligação S-O é 143pm. O SO2 é um 
agente redutor fraco em solução ácida e ligeiramente mais forte em meio 
alcalino.
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Estrutura do Composto SO3
Estrutura e Propriedades de Compostos 
do Grupo 16
O trióxido de enxofre é um sólido branco volátil, ou um líquido
O ponto de fusão é 17ºC. A distância O-S-O é 142pm. As três ligações
O-S-O tem o mesmo comprimento Os ângulos das ligações são de 120º. 
A molécular é apolar. 
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Estrutura do Ácido Sulfuroso – H2SO3
Estrutura e Propriedades de Compostos 
do Grupo 16
O pKa(1)= 1,82 e o pKa(2) = 6,92 para o ácido sulfuroso. O 
ácido sulfuroso não foi isolado na forma de ácido livre. O 
ácido possui dois hidrogênios ionizáveis. 
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Estrutura do ânion sulfito [SO3]2-
Estrutura e Propriedades de Compostos 
do Grupo 16
Os sulfitos são bons agentes redutores. O íon sulfito tem uma estrutura
piramidal triangular com ligações deslocalizadas. A distância S-O é 
151pm e o ângulo O-S-O é 106º. O sulfito de sódio e o sulfito de 
potássio são disponíveis comercialmente. Os sulfitos são empregados 
como conservantes para alimentos.
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Estrutura do Ácido Sulfúrico – H2SO4
Estrutura e Propriedades de Compostos 
do Grupo 16
O pKa(2) para o ácido sulfúrico é 1,92. O ácido sulfúrico é o mais 
importante dos oxiácidos de enxofre. O ácido sulfúrico puro é um líquido 
incolor com alta viscosidade oriunda das ligações hidrogênicas intermo-
leculares. Ele possui dois hidrogênios ionizáveis. Em fase gasosa asdistâncias das ligações S-O são 157 e 142pm.
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Estrutura do ânion sulfato
Estrutura e Propriedades de Compostos 
do Grupo 16
No ânion sulfato, as distâncias de todas as quatro ligações S-O são 
iguais. A distância S-O é 149pm . Esta distância está relacionada com a 
deslocalização da carga. As aplicações comerciais dos sais de sulfato são 
numerosas. Por exemplo o sulfato de amônio é usado como adubo, o 
sulfato de cobre como fungicida e o sulfato de magnésio como laxante.
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Estrutura do Ácido Tiossulfúrico –H2S2O3
Estrutura e Propriedades de Compostos 
do Grupo 16
O ácido tiossulfúrico é muito instável, decompondo-se a 243K 
ou mediante contato com a água. Ele possui dois hidrogênios 
ionizáveis. Para esse ácido o pKa(1)=0,6 e o pKa(2)=1,74. 
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Estrutura do ânion tiossulfato
Estrutura e Propriedades de Compostos 
do Grupo 16
O ânion tiossulfato é um agente complexante muito bom para o íon 
prata (I). A maioria dos agentes oxidantes (inclusive Cl2 e o Br2 ) 
oxidam lentamente o tiossulfato em sulfato. O tiossulfato é empregado
para remover excesso de Cl2 em processo de branqueamento.
As distâncias S-O são de 147pm e a distância S-S mede 201pm
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Estrutura do ânion ditionito – [S2O4]2-
Estrutura e Propriedades de Compostos 
do Grupo 16
Os ditionitos são derivados do ácido ditionoso H2S2O4 . O 
ácido ditionoso não é conhecido apenas os seus sais. Os 
ditionitos são fortes agentes redutores. A ligação S-S é muito 
longa (239pm) . A ligação S-O mede 151pm.