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* * Elementos do grupo 16 Aula 8 Prof. Dr. Lippy Faria Marques * * 1. Introdução Família 16 (VIA) Calcogênios * * Família 16 (VIA) Configurações eletrônicas: ns2np4 São conhecidos como “elementos formadores de minérios” (diversos minérios se apresentam como óxidos ou sulfetos de metais); Diversos produtos químicos contendo elementos desses grupos são importantes: H2SO4 e H2O2. * * Família 16 (VIA) Elementos apresentam a tendência de aumento do caráter metálico ao se descer o grupo; Tal fato se reflete nas suas reações químicas, nas estruturas dos elementos e na tendência em se formar o íon divalente M2+; O e S não-metais, Se e Te não-metais (com maior caráter metálico) e Po metal. * * Tabela I. Configurações eletrônicas dos elementos do grupo 16 Configuração eletrônica da camada de valência: ns2 np4 Alguns desses elementos possuem diferentes estados de oxidação. Como tais elementos podem conseguir a estabilidade eletrônica? * * *os estados de oxidação em negrito são os mais estáveis de cada espécie; * Os estados de oxidação entre parênteses, são os estados de oxidação de existência duvidosa. Tabela II. Estados de oxidação dos elementos do grupo 16. * * Tabela III. Propriedades dos elementos do grupo 16. * Valores de eletronegatividade dados pela escala de Pauling * * ESTADOS DE OXIDAÇÃO (+II), (+IV) e (+VI) O oxigênio nunca apresenta valência superior a dois, pois depois de formar duas ligações covalentes ele assume uma configuração eletrônica estável. Nesse elemento não existem orbitais de baixa energia disponíveis para formar outras ligações; Contudo, os elementos S, Se, Te e Po possuem orbitais d vazios que podem ser utilizados para formar ligações! Exemplo: SF6 * * O ELEMENTO OXIGÊNIO Apresenta diversas diferenças em relação aos demais elementos do grupo (menor tamanho e elevada E.N): Falta de orbitais d adequados para formar ligações; Estabelecem fortes ligações pp-pp; Formam em seus compostos fortes ligações de hidrogênio; Ligações pp-pp CSe2 : se polimeriza CTe2: desconhecido * * O oxigênio não possui elétrons em subníveis d ou f: difere dos elementos mais pesados do grupo: Se, Te e Po; É o segundo elemento mais eletronegativo, só perdendo para o flúor; A diferença de eletronegatividade entre o oxigênio e metais é grande: devido a isso a maioria dos óxidos metálicos são iônicos! Formação de íons O2- É um elemento extremamente abundante e ocorre em duas formas alotrópicas: Oxigênio molecular Gás ozônio * * Molécula diamagnética ou paramagnética?? Experimentos mostram a atração por um campo magnético... E agora???? * * Pela Teoria dos Orbitais Moleculares, resolvemos essa questão: Elétrons desemparelhados O2: paramagnética * * OBTENÇÃO DO GÁS OXIGÊNIO O oxigênio é obtido industrialmente pela destilação fracionada do ar líquido; Os gases N2, Ar e O2 são fracionados e separados na coluna de destilação. * * Grande parte do oxigênio produzido em escala industrial é utilizado para a fabricação do aço; O oxigênio molecular pode ser produzido em pequena escala no laboratório: 2KCℓO3(s) + calor 2 KCℓ(s) + 3O2(g) O oxigênio também pode ser obtido através da decomposição catalítica de hipocloritos: 2HCℓO(s) 2HCℓ(g) + O2(g) catalisador: Co2+ Praticamente todos os elementos reagem com o oxigênio, à temperatura ambiente ou com aquecimento (exceções: gases nobres, metais nobres como Pt, Au e W) * * O oxigênio é essencial na respiração (para a liberação de energia para o organismo) tanto em animais quanto em plantas; Composto formado entre o oxigênio e a hemoglobina (pigmento vermelho do sangue): Hemácias Hemoglobina Radical heme Oxiemoglobina * * PROPRIEDADES GERAIS DOS ÓXIDOS: Praticamente todos os elementos reagem com o oxigênio formando os óxidos; Há diversos critérios utilizados para se classifica os óxidos: em função de sua estrutura ou reatividade química; Exemplo: Óxidos Básicos: geralmente ocorrem com os óxidos metálicos (óxidos dos metais dos grupos 1, 2 e lantanídeos). Reagem com água formando base: CaO + H2O Ca(OH)2 Na2O + H2O 2NaOH * * Óxidos ácidos: são os óxidos dos elementos não metálicos e geralmente são covalentes. Reagem com água resultando em um ácido. SO2 + H2O H2SO3 CO2 + H2O H2CO3 B2O3 +3 H2O 2 H3BO3 Óxidos neutros: alguns poucos óxidos que não apresentam características nem básicas e nem ácidas (N2O, NO e CO); Óxidos anfóteros: Óxidos que reagem tanto com ácidos como com bases fortes (Al2O3, Ga2O3, BeO, PbO, ZnO, SnO). Al2O3 + 6HCl 2Al3+ + 6Cl- + 3H2O Al2O3 + 4OH- 2 [Al(OH)4]- * * Existem ainda os peróxidos e superóxidos! H2O2 = peróxido de hidrogênio (água oxigenada) Presença do íon O- Peroxo Peróxidos: Superóxidos: São formados por metais alcalinos, alcalinos terrosos e possuem oxigênio no estado de oxidação -1/2. Exemplos: Na2O4, Li2O4, CaO4, MgO4 * * O que significa os “10 volumes” no frasco? Reação de decomposição do peróxido de hidrogênio: O volume do frasco está relacionado ao volume de gás O2 liberado na reação de decomposição do peróxido de hidrogênio. * * O ELEMENTO ENXOFRE O enxofre possui mais formas alotrópicas do que qualquer outro elemento: as formas diferem entre si pelo grau de polimerização dos átomos de S nas estruturas cristalinas. Enxofre rômbico Enxofre monoclínico As formas se interconvertem (temperatura) * * OBTENÇÃO DO ENXOFRE Recuperação a partir do gás natural (48%): o gás natural contem grandes quantidades de H2S; (mau cheiro)! A partir do petróleo (20%); - A partir de piritas (17%); - O enxofre reage com o oxigênio do ar formando SO2 e SO3. Chuvas ácidas * * A eliminação total da poluição por SO2 não é possível tanto por razões econômicas como por razões técnicas. Contudo podemos reduzir tal poluição pela lavagem dos gases emitidos com uma suspensão de Ca(OH)2: Ca(OH)2 + SO2 CaSO3 + H2O * * H2SO4 Ácido sulfúrico 65% : produção de fertilizantes * * Utilização industrial do H2SO4 * * * * ...já que estamos falando de ácido sulfúrico...
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