Química Inorgânica - Grupo do Nitrogênio

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA 
INSTITUTO DE QUÍMICA E BIOTECNOLOGIA 
QUÍMICA INORGÂNICA 
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SEMINÁRIO 
GRUPO DO NITROGÊNIO 
 
Seminário apresentado à disciplina de Química 
Inorgânica, da Universidade Federal de Alagoas sob 
orientação do Prof. Daniel Thiele. 
Aryanna Jhennifer; 
Iago Arthur Martins; 
Jéssica Almeida Ferreira. 
Tabela Periódica 
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Características Gerais 
• Configuração eletrônica da camada de valência: ns²np³ 
 
• Estado de valência máximo: 5 (situação na qual utilizam todos os 5 
elétrons para formar ligações); 
 
• A 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, logo, valência = 3. 
 
• Todos são sólidos em condições normais, exceto o nitrogênio. 
 
• A maioria dos compostos formados pelos elementos desse grupos são 
covalentes. 
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Características Gerais 
ns²np³ : 3 elétrons desemparelhados formam ligações sigma com 3 outros 
átomos; 4 pares de elétrons levam a uma estrutura tetraédrica com uma 
posição ocupada por um par isolado. 
 
Caráter Metálico: 
• Aumenta de cima para baixo no grupo, assim o N e o P são não-metais, As 
e Sb são semi-metais e Bi é o metal verdadeiro; 
 
• o aumento do caráter metálico fica evidente nos seguintes aspectos: -a 
aparência e estrutura dos elementos; 
 
• na tendência de formar íons positivos; 
 
• na natureza de seus óxidos: os óxidos metálicos são básicos, enquanto que 
os óxidos dos elementos não-metálicos são ácidos. Logo, óxidos de N e P 
são ácidos, óxidos de As e Sb são anfóteros e óxidos de Bi são básicos. 
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Anexo 2: 
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Ligações do tipo sigma, presente 
na molécula de NH3 
 
 
Elétrons não ligantes 
Nitrato de Amônio (NH4+) 
Geometria tetraédrica 
Geometria Piramidal 
Hibridização: sp³ 
 
Hidretos: 
 
• Todos esses elementos formam hidretos voláteis de fórmula MH3; 
 
• Todos são gases tóxicos; 
 
• Todos tem cheiro desagradável; 
 
• Descendo no grupo, do NH3 ao BiH3 , observa-se: 
 
• a preparação de hidretos torna-se cada vez mais difícil; 
• a estabilidade diminui; 
 
• o poder redutor aumenta; 
• a substituição de átomos de H por outros átomos de Cl ou CH3 , torna-se 
cada vez mais difícil. 
 
• diminui a capacidade dos mesmos de atuar como doador de elétrons, 
usando o par de elétrons isolado para formar ligações coordenadas. 
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Características Gerais 
Reatividade: 
 
• N: bastante inerte por isso acumulou-se em grandes quantidades na 
atmosfera; 
 
• P branco: se inflama quando exposto ao ar, formando P4O10. Para 
impedir essa reação ele é armazenado sob água; 
 
• P vermelho: estável ao ar à temperatura ambiente, embora reaja 
quando aquecido; 
 
• As: estável em ar seco, mas perde o brilho quando em ar úmido, 
assumindo inicialmente uma cor bronze e depois preta; 
 
• Sb: menos reativo, sendo estável frente a água e ao ar à T ambiente 6. 
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Anexo 3 
• Alotropia é a propriedade que alguns elementos químicos 
têm de formar uma ou mais substâncias simples diferentes. 
Alotropia do elemento Fósforo: 
• Fósforo Vermelho 
• Fósforo Branco 
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• O nitrogênio é o único elemento dessa família que existe sob 
a forma de molécula diatômica, pois os demais átomos do 
grupo são grandes, o que dificulta o estabelecimento de duas 
ligações. 
 
 
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Propriedades Periódicas 
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Propriedades Atômicas 
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Propriedades Físicas e 
Diversas 
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Relações Diagonais 
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Nitrogênio (N) 
• Configuração eletrônica: 1s² 2s² 2p³ 
 
• Suas combinações são componentes vitais de alimentos, fertilizantes, 
e explosivos. 
 
• Gás de nitrogênio: é incolor, inodoro e geralmente inerte. 
 
• Como um líquido é também incolor e sem cheiro. 
 
• Histórico: O nitrogênio foi descoberto em 1722, por Priestley. 
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N2:78% da atmosfera terrestre 
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Ocorrência Natural: 
• É encontrado em todos os organismos vivos; 
 
• O nitrogênio gasoso N2 representa 78,084% da atmosfera terrestre em 
volume e 75,5% em peso; 
 
• É detectado em estrelas, em espaços interestelares, em atmosferas de 
planetas e outros astros. 
 
Modos de Obtenção: 
• A destilação fracionada do ar liquefeito é o processo básico; 
 
• É normalmente subproduto da produção de oxigênio para fins industriais e 
medicinais. 
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Nitrogênio 
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Nitrogênio Líquido 
Nitrogênio Líquido na Pele 
Eletronegatividade Afinidade Eletrônica Reatividade 
3,04 (Escala de 
Pauling) 
 
-8 kJ/mol Em temperaturas 
normais é inerte 
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Ciclo do Nitrogênio 
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• Não é utilizado de forma direta 
pela maior parte dos seres vivos. 
 
• Depende da sua fixação, que pode 
ser feita por radiação ou por 
biofixação, sendo este último 
processo o mais importante; 
 
• A biofixação é realizada por 
algumas bactérias e 
cianobactérias que vivem no solo, 
ou aquelas que estão associadas a 
raízes de plantas: bacteriorrizas 
Bacteriorrizas: N2 íons amônio 
Bactérias nitrificantes: íons amônio nitratos e nitritos 
Nitratos 
 
• Solúveis em água; 
 
• São comuns na crosta terrestre; 
 
• Encontrados depósitos em regiões desérticas; 
 
• O maior deles é um cinturão de cerca de 720 Km de extensão ao 
longo do litoral norte do Chile, onde NaNO3 (salitre do Chile) é 
encontrado, debaixo de uma fina camada de areia ou solo. 
 
• Era a maior fonte de nitrato até a 1ª Guerra Mundial; 
 
• Depósitos desérticos (Índia: KNO3 ); 
 
• Depósitos de guano (EUA) 
 
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Azonetos 
• Azoneto de sódio (NaN3 ) pode ser decomposto termicamente, sendo 
usado para inflar air-bags. 
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Principais usos: 
 
• Produção de amônia e ácido nítrico; 
 
• Refino de petróleo; 
 
• Produção de fertilizantes, (sulfato de amônio, fosfato de amônio, nitrato de 
amônio e ureia); 
 
• Plásticos e explosivos; 
 
• Processamento de metais e alimentos; 
 
• Formação de atmosfera inerte (devido à sua baixa reatividade é usado em 
tanques de armazenamento de líquidos explosivos); 
 
• Fluido refrigerante; 
 
• Constituinte de biomoléculas; 
 
• Polímeros; (plásticos, nylon, poliamidas, e outras fibras);• Produtos de limpeza; (detergentes e amaciadores de roupa.) 
 
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Produção da Amônia (NH3) 
Histórico 
 
• Amônia era produzida por meio processos com baixo rendimento (10% a 20%); 
 
• Necessidade de expansão da produção devido ao início da primeira guerra 
mundial; 
 
• O químico Fritz Haber (1868-1934) e o engenheiro William Carl Bosch (1874- 
1940) criaram um processo no qual conseguiram sintetizar a amônia a partir de 
seus elementos constituintes, A formação do amoníaco é um processo exotérmico 
• . 
 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 
 
• Com essa criação Fritz Haber (1868-1934) ganhou o prêmio Prêmio Nobel de 
Química, em 1918; 
 
• O processo criado por Haber permitiu que a Alemanha reduzisse 
consideravelmente o custo de fabricação de explosivos durante a primeira guerra 
mundial. 
 
• Ele observou que a amônia, por oxidação, produz o acido nítrico – essencial para a 
produção de pólvora. 
 
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Fórmula molecular: 
 
• NH3 
 
• É preparada em grandes quantidades pelo processo de Haber; 
 
• Encontrada em pequenas quantidades na atmosfera, como resultado 
da decomposição bacteriana de matéria orgânica na ausência de ar; 
 
• É um gás tóxico, que se condensa formando um líquido incolor a 
33ºC; 
 
• Atua como solvente de uma grande série de substâncias; 
 
• Muito solúvel em água (as moléculas de NH3 podem formar ligações 
de hidrogênio com as moléculas de água). 
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Aminoácidos (monopeptídeos) 
• Existem vinte tipo de aminoácidos que podem participar da formação 
das proteínas. 
 
• Produzidos por um organismo: naturais; 
 
• Os que necessitam ser ingeridos: essenciais; 
 
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Grupo carboxila Grupo amino 
Radical 
Tipos de aminoácidos 
Naturais (Produzidos pelo organismo) 
Alanina 
Ácido Aspártico 
Cisteína 
Tirosina 
Serina 
Arginina 
Glicina 
Asparagina 
Glutamina 
Prolina 
Histidina 
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Essenciais (Adquiridos através da alimentação) 
Valina 
Treonina 
Lisina 
Leucina 
Metionina 
Triptofano 
Fenilalanina 
Isoleucina 
Ureia 
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A aplicação mais comum de uréia 
sintetizada na indústria é como 
um tipo de fertilizante. 
 
• Há muitos diferentes usos da ureia na indústria. é 
plicada em matérias-primas diversas, cola, fertilizantes, 
produtos comerciais e também na produção de 
resinas.(Quando processada e sintetizada). 
 
• também conhecida como carbamida. 
 
• Composto orgânico que foi observado pela primeira vez 
na urina de humanos e animais francês Hialire Rouele; 
• Foi também o primeiro composto orgânico a ser 
produzido sinteticamente a partir de materiais não-
orgânicos pelo químico alemão Friedrich Wohler; 
• Nos seres humanos, a ureia atua como um 
transportador de resíduos de nitrogênio. 
• Carbonato de amônio é produzido através da hidrólise 
da ureia 
Fósforo (P) 
15P 
 
Configuração eletrônica: [Ne] 3s² 3p3 
 
• Existe em várias formas alotrópicas inclusive branco (ou amarelo), 
vermelho e preto (ou violeta). 
 
• Histórico: O fósforo foi isolado pela primeira vez em 1669, pelo 
alquimista alemão Hennig Brand que o preparou a partir da 
destilação da urina. 
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Obtenção e Ocorrência Natural: 
 
 
• O fósforo elementar é produzido a partir dos minerais fluorapatita e 
hidroxiapatita por redução com carbono sob arco voltaico 
 
• Minérios de fosfato (fonte habitual para fósforo comercialmente 
produzido). 
 
• Cerca de 90% das rochas fosfáticas são usadas diretamente na fabricação 
de fertilizantes e o restante é usado na fabricação de fósforo e ácido 
fosfórico. 
 
• Cerca de 60% dos ossos e dos dentes são constituídos por Ca3 (PO4 ) 2 ou 
[3(Ca3 (PO4 ) 2 .CaF2 ]; 
 
• Um indivíduo de peso médio possui em seu organismo cerca de 3,5 kg de 
fosfato de cálcio. 
 
• DNA e RNA 
 
• ATP 
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• Sólido à temperatura ambiente. 
 
• O P branco é mole, de aspecto ceroso e bastante reativo, reage com o ar úmido 
desprendendo luz (quimioluminescência). Se inflama espontaneamente no ar a cerca 
de 35°C, sendo armazenado sob água para impedir esta reação. 
 
• É extremamente tóxico e pode ser encontrado em forma de moléculas P4 
tetraédricas. 
 
• Se for aquecido a cerca de 250°C ou a uma temperatura menor na presença de luz 
solar, forma-se o P vermelho. 
 
• O P vermelho é um sólido polimérico, muito menos reativo que o fósforo branco. É 
estável ao ar e não sofre ignição, a não ser mediante aquecimento a 400°C. Não é 
necessário armazená-lo sob água. 
 
• O P preto pode ser obtido. Trata-se de uma forma altamente polimerizada de P pode 
ser obtido aquecendo-se o P branco, a pressões elevadas. Essa é a forma alotrópica 
termodinamicamente mais estável. É inerte. 
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Principais usos: 
 
• Uso em pirotecnia e bombas; 
 
• Fabricação de aços e ligas; 
 
• Produtos de limpeza; 
 
• Fertilizantes; 
 
• Constituinte de biomoléculas. 
 
• Agricultura: sua importância para essa área provém do ácido fosfórico, que 
pode formar fosfatos 
 
• Estes que são empregados na fabricação de fertilizantes. 
 
• Bioquímica: o fósforo tem relevante papel na formação do ATP, além de 
funcionar como íon tampão. 
 
• Coca-Cola: o ácido fosfórico (H3PO4) é constituinte da coca-cola, sendo este 
um dos responsáveis pelo baixo valor do pH dessa bebida. 
 
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Arsênio (As) 
33As 
 
Configuração eletrônica: 
• [Ar] 3d 104s 2 4p 3 -O elemento é um aço cinzento, muito frágil, cristalino, 
semi-metálico sólido; 
• Quando aquecido, oxida a óxido de arsênio que tem um odor semelhante a 
alho; 
• Arsênio e suas combinações são tóxicas. 
 
Histórico: 
 
• Foi isolado no século XIII, por Roger Bacon. 
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Ocorrência Natural: 
 
• É encontrado na natureza em vários minerais inclusive realgar (As4S4 ), 
orpimento (As2S3 ), arsenolite (As2O3 ), os 2 últimos são encontrados em 
áreas vulcânicas. 
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Modos de Obtenção: 
 
• Pode ser obtido industrialmente pelo aquecimento de arsenetos como NiAs, 
NiAs2 , FeAs ou arsenopiritas (FeAsS), a cerca de 700°C, na ausência de ar, 
então As sublima, deixando o sulfeto ferroso. 4 FeAsS As4(g) + 4 FeS 
 
Principais usos: 
• Dopante em componentes de circuitos; 
 
• LED 
 
• Uso em produtos tóxicos. 
 
• As metálico: ligas de chumbo para torná-lo mais duro 
 
• Medicina: combate a parasitas 
 
• Evitar o apodrecimento da madeira 
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Antimônio 
51Sb 
 
Configuração eletrônica: 
• [Kr] 4d 10 5s 2 5p 3 -É um pobre condutor de calor e eletricidade. 
 
• Tem aspecto prata e algumas propriedades físicas similares às dos 
metais. 
 
Histórico: Antimônio (Sb) 
• Compostos de antimônio eram conhecidos desde 3000 a.C. por 
chineses e babilônios, sendo descoberto em 1450 por Johann Thölde. 
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Ocorrência Natural: 
 
• É pouco abundante (0,2 a 0,5 ppm estimados na crosta terrestre), mas ocorre em cerca de 
100 espécies minerais. 
 
Modo de Obtenção: 
 
• Pode ser isolado pela redução do seu sulfeto com ferro, de acordo com a reação: 
 Sb2S3 + 3Fe → 2Sb + 3FeS 
 
Principais usos: 
 
• Uso em semicondutores; 
 
• Retardante de chama; 
• 
• Ligas de Sn e Pb; 
• Inseticidas e Raticidas 
 
• Usado como camada protetora por eletrodeposição (para impedir a ferrugem). 
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Reações 
Reação com água (sob aquecimento): 
 
 2Sb + 3H2O → Sb2O3 + 3H2 
 
Reação com oxigênio (sob aquecimento): 
 
 4Sb + 3O2 → 2Sb2O3 
 
Reação com halogênios: 
 
 2Sb + 3X2 → 2SbX3 
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Compostos: 
 
Antimonetos: São os compostos binários formados pelo Sb. 
 
Estibina (SbH3 ): Hidreto do Antimônio. 
 
Haletos de Antimônio: utilizados em síntese. 
Ex.: SbCl3 
 
Organometálicos: os compostos altamente tóxicos. 
Ex.: C5H5Sb 
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Composição de sombras para olhos 
Liga com estranho, presente em 
baterias 
Bismuto (Bi) 
83Bi 
 
• Configuração eletrônica: [Xe] 4f 5d 6s 6p 3 
 
• Está disponível em várias formas (pó, pedaços, tira). 
 
• Sua condutividade térmica é mais baixa que qualquer metal (exceto o 
mercúrio). 
 
• Tem uma resistência elétrica alta. 
 
• Histórico: Foi descoberto em 1753, por Claude Geoffroy the 
Younger. 
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Ocorrência Natural: 
 
• É encontrado em grande parte como bismite (Bi2O3 ), bismuthinite 
(Bi2S3 ) e bismutite [(BiO)2CO3 ]. 
 
Modos de Obtenção: 
 
• Geralmente é obtido a partir das poeiras de exaustão provenientes da 
calcinação de PbS, ZnS e CuS e pode ser reduzido a metal com 
carbono. 
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Cristal de Bismuto sinteticamente produzido. A 
superfície iridescente é resultado de uma camada muito fina de 
oxidação. Junto, um cubo de 1 cm3de bismuto de alta pureza 
(99,99%) para comparação. 
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Principais usos: 
 
• Ligas de baixo ponto de fusão (com estanho e cádmio) para fusíveis e 
detectores de chama. 
 
• Catalisador para produção de fibras de acrílico. 
 
• Pigmentos de tintas para pinturas artísticas. 
 
• Produção de aços maleáveis. 
 
Compostos: 
 
• Haletos de Bismuto: Utilizados em síntese. 
Ex: BiCl3 
 
• Organometálicos: Os compostos altamente tóxicos. 
Ex: C5H5Bi. 
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Bibliografia 
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-LEE, J. D. Química inorgânica não tão concisa. 5.ed. São Paulo: Edgard 
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-ATKINS, P.W.; JONES, L. Princípios de Química. 3ª ed. Porto Alegre: 
Bookman, 2007. 
-ALVES, P.A. Guia dos elementos químicos. Publicação Quilab Produtos de 
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-LOPES, SÔNIA, BIO. Volume Único:Saraiva 
 
 
 
http://www.mmm.org.br/index.php?p=8&c=728&pa=pf&pf=511 
Algumas figuras foram retiradas do www.google.com.br/imagens 
http://www.iq.usp.br/breno/4110_Nitrogenio.pdf 
 
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Referências Eletrônicas