relatorio inorganica

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Isabelle Garcia Martins
João Victor Guizolfi Prado
Nayara Caroline Soares Vieira
Sabrina Vitor Gonçalves
Elementos dos Grupos 15 e 16 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade
NAVIRAÍ / MS
OUTUBRO, 2016
Isabelle Garcia Martins 32039
João Victor Guizolfi Prado 32041
Nayara Caroline Soares Vieira 33666
Sabrina Vitor Gonçalves 32052
 Elementos dos Grupos 15 e 16 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade
Relatório de atividade experimental exigido para fins de avaliação parcial da disciplina de Química Inorgânica II, do Curso de Licenciatura em Química, da Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul – UEMS, Unidade Universitária de Naviraí.
Prof. Dr. Ademir dos Anjos
NAVIRAÍ / MS 
OUTUBRO, 2016
SUMÁRIO
Introdução............................................................................................................4
Elementos do Grupo 15 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade.....................................................................................................................4
Elementos do Grupo 16 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade.....................................................................................................................7
Objetivos.............................................................................................................9
Elementos do Grupo 15 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade.....................................................................................................................9
Elementos do Grupo 16 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade....................................................................................................................10
Matérias e Reagentes........................................................................................10
 Elementos do Grupo 15 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade....................................................................................................................10
Elementos do Grupo 16 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade.......10
Procedimentos Experimentais...........................................................................11
Elementos do Grupo 15 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade...................................................................................................................11 
Elementos do Grupo 16 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade....................................................................................................................12
Resultados.........................................................................................................12
Elementos do Grupo 15 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade....................................................................................................................12
Elementos do Grupo 16 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade....................................................................................................................13
Conclusão..........................................................................................................14
Referencias........................................................................................................14 
1. Introdução
1.1. Elementos do Grupo 15 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade
O grupo 15 da tabela periódica é formado por nitrogênio, fósforo, arsênio, antimônio e bismuto. Presentes no grupo 15 da tabela periódica, mais conhecidos como grupo do nitrogênio, sendo um grupo não muito fácil de ser classificado devido às diferenças entre as propriedades químicas e físicas dos elementos de seu grupo, que variam bruscamente (por exemplo, o gás nitrogênio é quase inerte, o fósforo, um ametal mole, que é tão reativo com a atmosfera que entra em ignição). Com exceção do nitrogênio, são todos sólidos em condições normais. Arsênio, antimônio e bismuto são importantes materiais semicondutores, com um caráter forte de metal. Variam muito de um para o outro, e geralmente formam compostos covalentes devido ao número de elétrons na última camada.
Todos os elementos desse grupo possuem cinco elétrons no nível eletrônico mais externo. Os estados de oxidação dos elementos desse grupo variam entre –3 a +5, sendo que o nitrogênio e o fósforo são encontrados em todos os estados possíveis de oxidação. Sua configuração da camada de valência é ns2np3.
A maioria dos compostos formados pelos elementos do grupo V é covalente. A remoção dos cinco elétrons da camada de valência implica numa energia de ionização muito elevada, de modo que não se formam íons +5. Contudo, os elementos maiores do grupo bismuto e antimônio podem ser transformados em íons +3, perdendo três de seus elétrons externos.
Neste grupo apenas o nitrogênio existe sob a forma de molécula diatômica, devido ao fato de que os demais átomos do grupo são grandes e seus tamanhos dificultam o estabelecimento de duas ligações.
Uma das propriedades importantes dos elementos do grupo 15 é que à medida que o número atômico aumenta no grupo, aumenta-se também o seu tamanho e aumenta seu caráter metálico, sendo que o único elemento desse grupo que é considerado um metal é o bismuto, presente no final do grupo, os demais - arsênio e antimônio - são classificados como semi-metais, e o nitrogênio e fósforo são considerados não-metais, sendo que o nitrogênio é encontrado na sua forma pura na forma de um gás incolor e quase inerte na atmosfera.
Nitrogênio
O nitrogênio na sua forma livre é um gás incolor quase tão inerte quanto os gases nobres, ele é simbolizado pelo símbolo N foi primeiramente reconhecido por Lavoisier, ao ver que se tratava de um elemento químico independente e a identificá-lo em certos compostos minerais, deu-lhe o nome de azoto que significa “sem vida”, mas, coincidentemente, sabe-se que não existiria vida como a conhecemos sem o nitrogênio.
Mas atribui-se a Daniel Rutherford a descoberta do nitrogênio em 1772, porque o cientista foi o primeiro a publicar suas descobertas, mas, na Grã-Bretanha, os químicos Joseph Priestley e Henry Cavendish e, na Suécia, Carl Wilhelm Scheele também descobriram o elemento na mesma época. O nome nitrogênio foi criado em 1790, por Jean-Antoine Chaptal, após a descoberta de sua relação com o ácido nítrico.
O nitrogênio é muito raro na crosta terrestre, mas em compensação o elemento é o principal componente da nossa atmosfera com cerca de 76 % em massa sendo que essa abundancia não é tão comum em nosso sistema solar (como por exemplo Marte tem apenas 2,6% de nitrogênio, o que impede a existência de plantas neste planeta, devido à necessidade de nitrogênio para o crescimento das plantas, entretanto ele não pode ser usado diretamente nelas, devido a energia de ligação do nitrogênio que é uma energia muito alta o que torna o nitrogênio na forma de gás quase tão inerte quanto os gases nobres).
Para poder ser usado, o nitrogênio deve ser combinado com outros compostos como, por exemplo, a amônia NH3, onde é combinado com átomos de hidrogênio, de conhecido odor característico e irritante, é um gás incolor resultante da combinação direta do nitrogênio com o hidrogênio sob temperatura elevada, comercializado normalmente como solução aquosa. Ela emprega como fertilizante e como fonte de vários compostos nitrogenados comercialmente importantes.
Outro composto nitrogenado, o ácido nítrico HNO3 é um ácido forte, também de larga aplicação científica e industrial, sendo o nitrogênio um composto muito importante cientificamente q comercialmente empregado a muitos outros compostos de grande valor e importância.
Fósforo
A palavra fósforo vem do latim "phosphorus", que por sua vez se originou no grego "phosphoros", formada de "phos" (luz) e do sufixo "phoros” (portador), ele é representado pelo símbolo P na tabela periódica, descoberto em 1669 pelo alquimista alemão Hennig Brand que o preparoua partir da urina, da qual, em sua experiência tentou obter resíduos da destilação. O resultado foi um material que brilhava no escuro. Devido a isso o termo fosforescência passou a designar genericamente a propriedade de certas substâncias de emitir luz sem combustão.
O fósforo é muito difundido na crosta terrestre, sendo quase 12% da sua composição, e existe sob três formas alotrópicas: o fósforo branco, vermelho e preto.
O fósforo branco é uma variedade venenosa e instável, sendo muito perigoso o seu manuseio devido a ele se oxidar espontaneamente a temperaturas próximas de 40º C, gerando uma intensa luminosidade e liberando grande quantidade de calor, por isso ele deve ser conservado imerso em água. Suas moléculas são formadas por quatro átomos de fósforo, formando um tetraedro.
O fósforo branco apresenta uma afinidade muito grande pelos demais elementos, podendo formar com eles numerosos compostos, sendo um redutor bastante enérgico se oxidando facilmente.
Aquecendo-se o fósforo branco a temperaturas entre 250º C e 300º C por algumas horas, obtém-se o fósforo vermelho, uma variedade muito estável e não-venenosa, formada por dois tetraedros de átomos de fósforo ligados um ao outro. Essa variedade é usada nas superfícies ativas das caixas de fósforo. Aquecendo o fósforo branco a cerca de 200º C, 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.
As propriedades do fósforo presente no 3º período do grupo se diferem muito significativamente das do nitrogênio, seu raio atômico é cerca de 50% maior do que o do hidrogênio, logo assim dois átomos de fósforo são muito grandes para se aproximar e formar uma molécula diatômica. Dessa forma, enquanto o nitrogênio pode formar ligações com ligações múltiplas, como por exemplo, o N2O3, já o fósforo forma outras ligações simples, como por exemplo o P4O6, o tamanho do seu átomo e a disponibilidade da camada 3d. Isso significa que o fósforo pode formar ate 6 ligações, enquanto o nitrogênio pode formar apenas quatro.
Arsênio
O arsênio, representado na tabela periódica pelo símbolo As, é um semi-metal conhecido desde a antiguidade, hoje usado principalmente em ligas de chumbo, como eletrodo e baterias e como semicondutor, sendo o arseneto de gálio usado em lasers em leitores de CDs. O arsênio é encontrado em meteoritos, o que indica que ele é um composto encontrado em abundancia no universo.
O arsênio é considerado um metal pesado e muito tóxico. Os efeitos tóxicos e muitas vezes letais do arsênio, já descritos por Dioscórides no século I, foram à causa de grande número de envenenamento ao longo da história, como o que ocasionou a morte de Napoleão.
Na indústria, o arsênio também é usado como clarificador do vidro, como mordente na impressão dos tecidos de algodão é empregado na pintura de quadros e na obtenção de fogos brancos. O amarelo-real das tintas a óleo é o trissulfeto de arsênio.
Antimônio
O antimônio é representado na tabela periódica pelo símbolo Sb é um semi-metal estável a temperatura ambiente. Conhecido desde a antiguidade, é um elemento de grande tamanho, mas não é um elemento muito abundante na crosta terrestre. Sua forma estável é um metal de cinza prateado, sua utilização é na indústria de semicondutores para a construção de diodos, detectores infravermelhos, em componentes de baterias e acumuladores.
Bismuto
O bismuto é um metal de aparência metálica, faz parte dos elementos que como a água se expande sob solidificação, de grande vapor comercial e pouco abundante. O bismuto é empregado, sobretudo, em ligas especiais que fundem a baixas temperaturas, sendo também muito utilizado em produtos terapêuticos. Como a maioria dos metais, é um ótimo condutor de eletricidade.
Encontra-se em estado livre em pequenas quantidades em diversas regiões da América, Europa e Ásia, e os depósitos mais produtivos são os de San Baldomero, na Bolívia. Entre os principais países produtores figuram os Estados Unidos, Peru, México, Bolívia, Canadá e Japão.
1.2. Elementos do Grupo 16 e seus Compostos
Denominamos de calcogênios todos os elementos químicos pertencentes à família VI A ou grupo 16 da Tabela Periódica. Essa família recebe esse nome pelo fato de que a grande maioria dos seus elementos forma compostos com o elemento químico cobre (Cu). Os elementos chamados calcogênios são:
Oxigênio (O)
Enxofre (S)
Selênio (Se)
Telúrio (Te)
Polônio (Po)
Un-un-hexium (Uuh)
De uma forma geral, trata-se de elementos químicos considerados ametais, ou seja, com a tendência de ganhar elétrons e formar ânions, com exceção dos elementos Polônio e Un-un-hexium, que são metálicos. Assim, os elementos dessa família podem originar compostos tanto moleculares (por meio de ligação covalente) quanto iônicos (por meio de ligação iônica).
Como estão localizados na região direita da Tabela Periódica, os calcogênios apresentam, em relação às principais propriedades periódicas, as seguintes características:
Possuem raio atômico pequeno quando comparados com os elementos das famílias IA a VA, por exemplo;
Possuem elevada energia de ionização pelo fato de apresentarem um baixo Raio Atômico;
Sua afinidade eletrônica e eletronegatividade são elevadas quando comparados com as outras 15 famílias à esquerda deles (IA a VA);
Possuem baixa eletropositividade por apresentarem baixo raio atômico.
São menos densos dos que os elementos localizados na região central (Família B) da Tabela Periódica.
As aplicações dos calcogênios são muito variadas. O oxigênio, por exemplo, participa de praticamente todas as reações de combustão; o selênio é utilizado na produção de xampu; o enxofre é utilizado para a produção do ácido sulfúrico; o polônio é utilizado em submarinos ou reatores nucleares, entre outras.
A principal característica dos elementos da família dos Calcogênios está no padrão que se repete na distribuição eletrônica deles. Todos eles apresentam a camada de valência com a mesma quantidade de elétrons e nos mesmos subníveis. Podemos confirmar esse fato analisando as distribuições eletrônicas desses elementos:
- Distribuição eletrônica do Oxigênio (Z = 8)
- Distribuição eletrônica do Enxofre (Z = 16)
- Distribuição eletrônica do Selênio (Z = 34)
- Distribuição eletrônica do Telúrio (Z = 52)
- Distribuição eletrônica do Polônio (Z = 84)
- Distribuição eletrônica do Un-un-hexiun (Z = 116)
Todas as camadas de valência apresentam os subníveis s e p, bem como a mesma quantidade de elétrons, 2 e 4, respectivamente. Portanto, todos os elementos da família dos calcogênios apresentam seis elétrons na camada de valência.
2. Objetivos
2.1. Elementos do Grupo 15 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade
Promover a síntese do gás nitrogênio; promover a síntese e caracterização dos gases amoníaco (NH3) e dióxido de nitrogênio (NO2), bem como de compostos derivados dos mesmos. Verificar as propriedades do ânion fosfato e derivados. 
2.2. Elementos do Grupo 16 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade
A presente prática tem como objetivos principais verificar as propriedades e reatividades de alguns elementos do Grupo 16 da tabela periódica, bem como de alguns dos seus compostos.
3. Materiais e Reagentes
3.1. Elementos do Grupo 15 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade
Cloreto de amônio, nitrito de sódio, água destilada, detergente, cloreto de amônio, hidróxido de cálcio, ácido clorídrico concentrado, solução aquosa 5% de nitrato de chumbo(II), solução aquosa 5% de nitrato/cloreto de cobalto(II), solução aquosa 5% de nitrato/cloreto de níquel(II), solução aquosa 5% de sulfato de cobre(II), nitrito de sódio, ácido sulfúrico concentrado, solução aquosa 5% de nitrito de sódio, solução aquosa 5% de iodeto de potássio, solução aquosa diluída de ácido acético, solução aquosa 5% de sulfato de ferro(II), cobre metálicoem pó, ácido nítrico concentrado, solução aquosa 5% de fosfato de hidrogênio dissódico, solução aquosa 5% de cloreto de bário, solução aquosa diluída de ácido clorídrico diluído, solução aquosa 5% de cloreto de amônio, solução aquosa 5% de acetato de sódio, solução aquosa 5% de cloreto ou nitrato de ferro(III). 
Balança analítica, espátulas, tubos de ensaio, erlenmeyers ou kitassatos de 50 ou 100 mL, tampas de borracha ou rolhas, tubos de vidro recurvados ou mangueiras de silicone, bastão de vidro, pipetas Pasteur de 5 cm3, béquer de 50 cm3, papel indicador universal, solução aquosa de fenolftaleína, bico de bunsen, fósforo, chapa de aquecimento, parafilme.
3.2. Elementos do Grupo 16 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade
Água oxigenada 20 ou 30 volumes (solução aquosa de peróxido de hidrogênio), dióxido de manganês, solução aquosa 10% de iodeto de potássio, detergente, clorato de potássio, permanganato de potássio, solução aquosa 10% de NaOH, solução aquosa 10% de MnCl2, sulfito de sódio, peróxido de bário, solução aquosa 1,0 mol L-1 de ácido sulfúrico, solução aquosa 9,0 mol L-1 de ácido sulfúrico ou ácido sulfúrico concentrado, solução aquosa 10% iodo-iodetada (I3-), solução aquosa 10% de cloreto de bário, solução aquosa 10% de dicromato de potássio, solução aquosa de fenolftaleína, éter etílico, solução aquosa 10% de KMnO4, enxofre em pó, parafina, ácido clorídrico concentrado, soluções aquosas 5% de sulfatos de cobre(II)/ferro(III)/ferro(II), hidróxido de amônio, solução aquosa 10% de sulfeto de sódio, solução aquosa 5% de acetato de chumbo. 
Balança analítica, espátulas, tubos de ensaio, erlenmeyers ou kitassatos de 250 mL (ou superiores), tampas de borracha ou rolhas, tubos de vidro recurvados ou mangueiras de silicone, esponja de aço, madeira, papel filtro universal, bastão de vidro, pipetas Pasteur de 5 cm3, béqueres de 50 cm3, papel indicador universal, bico de bunsen, fósforo, chapa de aquecimento, parafilme, kitassatos de 500 mL, funil de decantação de 200 mL, funil, chumaço de algodão ou lã de vidro.
4. Procedimentos Experimentais
4.1. Elementos do Grupo 15 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade
4.1.1. Síntese do gás nitrogênio {N 2 (g) }: Método 2
Misturou-se partes iguais (5,0 ml/5,0 ml) de soluções de cloreto de amônio e de nitrito de sódio. Após o resultado, o volume final foi dividido em duas alíquotas. A uma delas, acrescentou-se 5 gotas de ácido acético diluído e a outra usada como referência, após a prática, observou-se por 10 minutos.
NH4Cl(aq) + NaNO2 (aq) NH4NO2 (aq) + NaCl(aq)
NH4NO2(aq) N2 + 2 H2O
4.1.2. Síntese do gás amoníaco { NH 3 (g) }
a) Montou-se um sistema para síntese e coleta de gás conforme descrito no tópico 4.1.1. 
b) Colocou-se no sistema 4,0 g de cloreto de amônio e 2,0 g de hidróxido de cálcio. 
c) Misturou-se bem, com auxílio de um bastão de vidro, para evitar que a base ataque o vidro. 
d) Tampou-se o sistema e aqueceu-se levemente a mistura e quando surgiu um vapor branco procedeu-se ao reconhecimento. 
4.2. Elementos do Grupo 16 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade
4.2.1. Síntese do O 2(g) a partir da decomposição catalítica do H 2O2
a) Um sistema foi montado para síntese e coleta de gás, usando um erlenmeyer (250 mL ou superior) com tampa de borracha ou rolha com furo. Adaptou-se a saída um tubo de vidro recurvado ou mangueira de silicone, levando até um recipiente de coleta (tubo de ensaio, erlenmeyer, etc). Obteve-se um sistema para recolhimento de gases, invertendo um tubo de ensaio totalmente cheio com água destilada, sobre uma cuba contendo água destilada. 
b) Colocou-se no sistema 2,0 g de dióxido de manganês. 
c) Acrescentou-se rapidamente 10 mL de “água oxigenada” 20 ou 30 volumes e lacrado o sistema. 
d) O gás foi recolhido e formado em um recipiente contendo água destilada e algumas gotas de detergente.
e) Os procedimentos foram repetidos, mas usou-se agora o catalisador, o iodeto de potássio (10 mL de uma solução 10%).
4.2.2. Propriedades oxidantes do H 2O2
a) Misturou-se, em um tubo de ensaio, 1,0 mL de uma solução aquosa 10% de iodeto de potássio com 1,0 mL de uma solução de H2SO4 1,0 M.
b) Logo após, adicionou-se 2,0 mL de H2O2 (20 ou 30 volumes). 
4.2.3. Propriedades redutoras do H 2O2
a) Misturou-se, em um tubo de ensaio, 1,0 mL de uma solução aquosa 10% de KMnO4 com 4,0 mL de uma solução de H2SO4 1,0 M. 
b) Adicionou-se em seguida 2,0 mL de H2O2 (20 ou 30 volumes). 
c) Introduziu-se um pedaço de madeira em brasa no tubo.
5. Resultados
5.1. Elementos do Grupo 15 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade
5.1.1. Síntese do gás nitrogênio {N 2 (g) }: Método 2
Adicionou-se 5 ml de cloreto de amônio + 5 ml de nitrito de sódio em um tubo de ensaio. Em seguida dividiu em partes iguais em dois tubos (tubo 1 e tubo 2). No tubo 1 foi colocado 5 gotas de ácido acético diluído.
Nessa reação o certo seria ter formado gás nitrogênio (N2), mas devido falhas técnicas a reação não aconteceu (conforme mostra a Fig. 1).
Figura 1- No primeiro tubo tem apenas cloreto de amônio e nitrito de sódio, já no segundo tubo adicionou-se ácido acético diluído
5.2. Elementos do Grupo 16 e seus Compostos: Propriedades e Reatividade
5.2.1. Síntese do O2(g) a partir da decomposição catalítica do H 2O2 (Demonstrativo)
Obteve-se o gás, o béquer esquentou e a água foi sugada.
Reação com catalisador:
15 ml de água + 5 ml de peróxido de hidrogênio.
Foi pego um tubo de ensaio com água e detergente e um béquer com peróxido de manganês e ele borbulhou.
5.2.2. Propriedades oxidantes do H 2O2
a) Adicionou-se em um tubo de ensaio 1 ml de KI + 1 ml de H2 SO4 e continuou incolor.
b) Foi colocado 2 ml de H2O2, ficou na cor cinza escuro, houve oxidação, não houve liberação de energia, e formou um precipitado na mesma cor (cinza escuro) na mistura.
5.2.3. Propriedades redutoras do H 2O2 
Foi colocado 1 ml de solução aquosa 10% de KMnO4 + 2 ml de H2 SO4, não teve mudança na coloração.
Adicionou-se 2 ml de H2O2 + um pedaço de brasa, a substância ficou rosa e borbulhou, em seguida ficou incolor.
6. Conclusão 
Concluiu-se que ao misturarmos cloreto de amônio e nitrito de sódio obteremos nitrato de amônia e cloreto de sódio e após adicionarmos ácido acético diluído que foi usado como solvente e então libera-se o gás nitrogênio. Concluiu-se, também, que o experimento com peróxido de sódio é altamente exotérmica. Analisou-se que o peroxido de hidrogênio age como agente redutor, atributo oriundo do H+, e na sua reação com KI forma-se o I2. Averiguou-se sua característica de agente oxidante, reações onde seu uso com foco industrial são as mais importantes, pois ele oxida um grande número de compostos orgânicos e inorgânicos.
7. Referencias 
SHRIVER, D.F.; ATKINS, P. W. Química Inorgânica. Tradução de Maria Aparecida Gomes. 3ed. Porto Alegre: Bookman, 2003.
Me. Diogo Lopes Dias, Calcogênios. Disponível em: <http://manualdaquimica.uol.com.br/quimica-geral/calcogenios.htm>. Acesso em: 17 de outubro de 2016.