PARTE 6_QFL2143_2013

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1 
F Ó S F O R O 
Química dos Elementos 
 Ocorrência de fósforo na natureza 
Mineral apatita 
Ca5(PO4)3X (X = F, OH, Cl) 
Mina de fosfato no Marrocos 
(44,7% das reservas mundiais) 
Rocha Fosfática 
Geralmente fosfato 
 na forma de 
fluorapatita 
Ca5(PO4)3F 
Matéria-prima 
para a indústria 
 Compostos de fósforo nos seres vivos 
Elemento essencial à vida 
N C
CH2
CH3 N
NH
P
O
O
O
CO2H
H
Fosfocreatina (músculos e 
tecidos nervosos) 
ATP (adenosina trifosfato) 
Energia para as células 
HH H H
O
OH X
H H
N
C
O
NH2
O
OH OH
H H
CH2 O P O P
O
O
O
O
O CH2 N
N
NH2
N
N
NAD+ ( X = OH ) 
NADP+ ( X = OPO3
2- ) 
O
H
O H
H
CH2
P
O
O
HO
CH2
H H
N N
CH3
O
O
H
H
N
N
H
N
N
N
HH
H
H H
O
H
HO
H O
N
N
H
H
H
H
N
O
N
N
N N
NH
H
H H
O
CH2
H
O
P
O
OH
H
H
H H
O
CH2
H
H
OH
O
Ligações de hidrogênio
citosina
adenina
timina
guanina
Molécula de DNA
 FOSFATO INORGÂNICO NOS VERTEBRADOS 
Ossos: constituído sobretudo de hidroxiapatita e 
da proteína colágeno (compósito orgânico-inorgânico) 
Dentes: constituído sobretudo 
de hidroxiapatita, 
carbonato de cálcio e proteína colágeno 
Esmalte: mais inorgânica 
Dentina: mais proteína 
O FÓSFORO 
 
 
molécula de nitrogênio (gás) 
.. .. 
 P  P 
gás formado somente em 
condições especiais 
N N Molécula P4 
Fósforo branco sólido 
N e P: grupo 15 da TP 
Q
u
ím
ic
a
 d
o
s
 E
le
m
e
n
to
s
 
PROPRIEDADES DE ALGUNS ALÓTROPOS DE FÓSFORO 
Fósforo 
 branco 
Solubilidade em solvente orgânico: 
Pbranco >> Pverm ou Ppreto 
Fósforo 
 vermelho Densidade: 
Ppreto > Pverm > Pbranco 
Ponto de fusão: 
Pverm ou Ppreto (~600
oC) > Pbranco (44
oC) 
P
P
P
P P
P
P
P
= átomo de fósforo 
Fósforo 
preto 
2 
REATIVIDADE DO FÓSFORO BRANCO 
Combustão: 
P4(s) + O2(g)  P4O10(s) + calor + luz 
O2(g) 
Fenômeno: fosforescência 
Fósforo (grego): “transportador de luz” 2 CaF2(s) + 3 SiO2(s) SiF4(g) + 2 CaSiO3(s) 
OBTENÇÃO INDUSTRIAL DO FÓSFORO 
> 90% 
< 10% 
Ácido fosfórico 
(grau industrial) 
 compostos 
 de fósforo 
80-85% 
15-20% 
~ 95% 
~5% 
 fertilizantes, 
ração animal 
Ácido fosfórico 
FÓSFORO 
BRANCO 
ROCHA FOSFÁTICA 
minério que 
contém apatitas 
Reação de redução: 
4 Ca5(PO4)3F(s) + 18 SiO2(s) + 30 C(s) 3 P4(g) + 30 CO(g) + 
 18 CaSiO3(s) + 2 CaF2(s) 
Agente redutor Fixador de Ca
2+ 
Diferentes P. Ebulição ! 
Q
u
ím
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a
 d
o
s
 E
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m
e
n
to
s
 
USOS DO FÓSFORO 
Produção de 
fósforo vermelho 
Produtos 
halogenados 
(PCl3, POCl3) 
Produtos sulfurados 
 (P4S10) 
80-85% 
Produção de 
ácido fosfórico 
Lixa: Pverm (redutor) 
+ abrasivo + cola 
Palito: KClO3 (oxidante) 
Produtos oxigenados 
(P4O10) 
E N X O F R E 
Química dos Elementos 
 Ocorrência de ENXOFRE na natureza 
 galena (PbS) cinábrio (HgS) pirita (FeS2) esfalerita (ZnS) 
S8(s) 
Petróleo 
Gás 
natural 
Carvão 
Sulfetos metálicos: 
SO4
2-(aq) 
Mares e 
oceanos 
Gipsita 
(CaSO4.2H2O) 
 Compostos de ENXOFRE nos seres vivos Química dos Elementos 
CH2CH2SCH3 C
H
NH2
C
O
OH
METIONINA
CH2S C
H
NH2
C
O
OH
H
CISTEÍNA
S
S
S
S
S
S
Cadeia polipeptídica
Cadeia polipeptídica
ligações 
dissulfeto
INSULINA
O cabelo é constituído sobretudo de uma proteína fibrosa 
chamada a-queratina, que contém grande quantidade de 
aminoácido cistina (produto da ligação de 2 cisteínas) 
cadeia proteica N C C N cadeia proteica
O HH
CH2
H
S
cadeia proteica N C C N cadeia proteica
HH
H
CH2
O
S
Cabelo natural
Produto cosmético 
contendo um agente
redutor (HSCH2COOH)
Neutralizador contendo 
um agente oxidante
(H2O2)
Cabelo ondulado
3 
 Compostos de enxofre de ocorrência natural 
S
O S
S
N
S OH
NH2
N
N
Cl
S
O
S
O
S S
SS
N
S
O
COOH
RCON HH
Penicilina
Agente lacrimogêneo 
da cebola
Substância do alho Substância produzida 
pelo gambá
Vitamina B1
Substância do 
carneiro assado
Substância do 
maracujá
Substância do café
torrado
SH
Química dos Elementos O ENXOFRE 
O=O 
alótropo mais estável 
 de oxigênio 
S=S 
gás violeta formado somente em condições 
especiais (t > 750oC e baixas pressões) 
S
S S
S
S
SS
S
Enxofre cíclico S8 
S
S
S
S
S S
Enxofre cíclico S6 
S
S
S
S
Enxofre em 
cadeia Sn 
Algumas formas alotrópicas do enxofre: 
O e S: grupo 16 da TP 
POLIMORFISMO DO ENXOFRE 
a-S8(s) b-S8(s) 
95,3oC 
a-S8 
rômbico 
b-S8(s) 
monoclínico 
S
S S
S
S
SS
S
S
S
S
S
PROPRIEDADES DO ENXOFRE 
Ponto de fusão = 114oC 
SÓLIDO MOLECULAR 
Viscosidade máxima: 
186-188oC 
Se resfriado rapidamente, 
 forma-se o 
ENXOFRE PLÁSTICO 
SÓLIDO POLIMÉRICO 
REATIVIDADE DO ENXOFRE 
Combustão: 
S8(s) + 8 O2(g)  8 SO2(g) 
O2(g) 
Solúvel em CS2 
(35,5g / 100g, 25oC) 
Insolúvel em água 
Inodoro 
(produz cheiro se pureza < 100%) 
insípido 
Reage violentamente com oxidantes 
fortes (nitratos, cloratos) 
Enxofre 
 elementar 
Carvão Petróleo 
Gás 
natural 
Piritas 
Sulfetos 
 não-ferrosos 
H2S 
sulfeto de 
hidrogênio 
S 
enxofre 
SO2 
dióxido de 
enxofre 
H2SO4 
ácido sulfúrico 
re
fi
n
o
 
p
u
ri
fi
c
a
ç
ã
o
 
ustulação oxidação 
OBTENÇÃO INDUSTRIAL DO ENXOFRE 
Q
u
ím
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a
 d
o
s
 E
le
m
e
n
to
s
 
4 
PRODUÇÃO DE ENXOFRE 
Extração - PROCESSO FRASCH 
99,7-99,8% 
 de pureza 
Depósitos subterrâneos formados pela 
 redução bacteriana do sulfato (gipsita): 
 
SO4 
2- S8 
Ar 
comprimido 
aquecido 
Água 
superaquecida 
~150oC 
Enxofre 
fundido 
ENXOFRE CaSO4 
Torre de 
extração 
Tubo de 
perfuração 
superfície 
COMPOSTOS DE ENXOFRE: 
gás natural 
H2S: gás sulfídrico ou sulfeto de hidrogênio 
(odor de “ovo podre”; corrosivo) 
 
Petróleo 
R-SH 
Tióis ou mercaptanas 
 
R-S-R 
sulfetos 
 
R-S-S-R 
dissulfetos 
Tiofeno 
Estruturas complexas 
como no carvão 
Carvão (degradação parcial de plantas) 
S S
CH2
H
OH
C
OO
O
S
N
O
S
CH3
CH2
O
CH2
Compostos inorgânicos: FeS2 (pirita) 
H2S 
S
Xisto pirobetuminoso: rochas que contêm uma mistura de compostos 
orgânicos (estado sólido ou pastoso) de origem biológica 
PRODUÇÃO DE ENXOFRE - PROCESSO CLAUS 
Primeiro estágio: 
 
2 H2S (g) + 3 O2(g)  2 SO2(g) + 2 H2O(g) 
 
Segundo estágio: 
 
2 H2S (g) + SO2(g)  3 S(s) + 2 H2O(g) 
 
~300oC 
catalisador 
USOS DO ENXOFRE 
Produção de 
CS2 
(solvente) 
Borracha 
vulcanizada 
(Charles Goodyear 
meados de 1800) 
Pesticidas 
(fungicida e inseticida) 
Produtos 
farmacêuticos 
e cosméticos 
Aditivo para materiais de 
construção (concreto, 
 asfalto etc) 
Pólvora (explosivo) 
Suplementos 
 alimentares 
 p/ animais 
C C
C C
C C
S
S
C C
C C
S
S
S
S
CC
C C C C
C C
ligações 
cruzadas 
85-90% 
Produção de 
ácido sulfúrico