O grupo 15

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INTRODUÇÃO 
O grupo 15 da tabela periódica é formado por nitrogênio (N), fósforo (P), 
arsênio (As), antimônio (Sb) e bismuto (Bi). 
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 . 
 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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 1- Configuração eletrônica de valência. 
Elemento Configuração eletrônica de valência 
Nitrogênio 
Fósforo 
Arsênio [ ] 
Antimônio [ ] 
Bismuto [ ] 
 
 
O nitrogênio é encontrado na forma de molécula , um gás incolor, inodoro, 
insípido, cuja ligação tripla entre átomos de nitrogênio, torna-o muito estável. O 
nitrogênio difere-se dos demais elementos do grupo, que são sólidos e possuem várias 
formas alotrópicas. O fósforo pode ser encontrado na fora de fósforo branco, que é 
sólido à temperatura ambiente. 
O arsênio, o antimônio e o bismuto são sólidos e se apresentam em várias formas 
alotrópicas. O bismuto, assim como o germânio e o gálio, expande-se ao passar de 
líquido para sólido. 
Tabela 2- Ponto de fusão e ebulição dos elementos. 
Elemento Ponto de fusão (°C) Ponto de ebulição (°C) 
Nitrogênio -210,00°C -198,79°C 
Fósforo 44,15°C 2805°C 
Arsênio 862°C 614°C 
Antimônio 630,63°C 1587°C 
Bismuto 271,4ºC 1564ºC 
 
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. 
Tabela 4- Energia de ionização dos elementos. 
Elemento Raio 
Covalente 
 (Ẳ) 
1ª Energia de 
ionização 
(kj/mol) 
2ª Energia de 
ionização 
(kj/mol) 
3ª Energia de 
ionização 
(kj/mol) 
Nitrogênio 0,74 1.403 2.857 4.578 
Fósforo 1,10 1.012 1.897 2.910 
Arsênio 1,21 947 1.950 2.732 
Antimônio 1,41 834 1.590 2.440 
Bismuto 1,52 703 1.610 2.467 
 
A maioria dos compostos formados pelos elementos desse grupo são covalentes. 
Obtém-se um número de coordenação 4 se o par eletrônico isolado for doado, isto é, 
 
usado para formar uma ligação coordenada, a outro átomo ou íon. Um exemplo é o íon 
amônio [ ]
 .(J.D.Lee) 
Uma grande quantidade de energia é necessária para se remover todos os cinco 
elétrons de valência, de modo os íons não são formados. O Sb e o Bi podem perder 
três de seus elétrons formando íons , mas as energias de ionização são elevadas nos 
demais elementos para formar os correspondentes íons . 
Em relação a sua reatividade o nitrogênio é bastante inerte e por isso acumulou-
se em tão grandes quantidades na atmosfera. 
O fósforo branco se inflama quando exposto ao ar, para impedir essa reação ele é 
armazenado sob água. 
O arsênio é estável em ar seco, mas perde o brilho em ar úmido, assumindo sua 
cor inicialmente. 
O Sb menos reativo, sendo estável frente a água e ao ar à temperatura ambiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Materiais e reagentes 
 
Reagentes Materiais 
- Ácido nítrico concentrado 
- Ácido nítrico diluído (10%) 
- Ácido nítrico diluído (50%) 
- Água destilada 
- Cloreto de amônio sódio 
- Cobre 
- Dicromato de amônio sólido 
- Fosfato de potássio dibásico anidro 
- Fosfato de potássio monobásico 
- Fosfato de potássio tribásico 
- Solução de ácido fosforoso (0,5%) 
- Solução de cromato de potássio (1%) 
- Solução de hidrazina (1%) 
- Solução de iodo (1%) 
- Solução de molibdato de amônio 
tetraidratado (1%) 
- Solução de nitrato de prata (1%) 
- Solução de permanganato de potássio 
(1%) 
- Solução de sulfato de amônio (1%) 
- Solução de sulfato de cobre (1%) 
- Zinco 
 
- 8 tubos de ensaio 
- 3 cadinho 
- Bico de bunsen 
- Espátula metálica 
- Papel indicador de pH 
- Pipeta graduada de 2 mL 
- Proveta de 10 mL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
NITROGÊNIO 
 
1° Experimento: Volatilidade de sais de amônio: sublimação 
Observar o comportamento de cloreto de amônio, aquecendo uma pequena 
quantidade num tubo de ensaio seco (0,1 a 0,2g). 
 
2° Experimento: O poder redutor do amoníaco 
a) Aquecer soluções de sulfato de amônio separadamente com algumas 
gotas de soluções de permanganato de potássio e de dicromato de potássio. 
-Observar as reações. 
b) Aquecer cerca de 1 g dicromato de amônio numa cápsula de porcelana seca. 
-Observar as reações. 
- Estabelecer e discutir a equação química correspondente. 
 
3° Experimento: Algumas reações da hidrazina 
a) Adicionar a soluções diluídas de sulfato de hidrazina algumas gotas de 
soluções diluídas de diferentes oxidantes como, permanganato de potássio, cromato de 
potássio e iodo. 
b) Repetir a etapa anterior (a) em meio ácido (adicionar algumas gotas de ácido 
sulfúrico diluído). 
c) Repetir a etapa anterior (a) em meio básico (adicionar algumas gotas de 
hidróxido de amônio). 
 
4° Experimento: Redução do ácido nítrico com metais 
Tratar pedaços de zinco e de cobre separadamente com cerca de 2 mL de 
soluções de HNO3 em diferentes concentrações: 
a) Ácido nítrico concentrado; 
b) Ácido nítrico diluído (50%); 
c) Ácido nítrico diluído (10%). 
- Observar as reações. 
- Identificar os gases desprendidos e estabelecer as equações químicas 
correspondentes, 
 
- Discutir os resultados. 
 
FÓSFORO 
 
5° Experimento: Ortofosfatos 
Dissolver, separadamente, pequenas quantidades de um fosfato tribásico, um 
fosfato dibásico e um fosfato monobásico (de sódio ou potássio) em 5 mL de água 
destilada (tubos de ensaio) e comprovar com indicadores adequados o pH das soluções. 
Guardar as soluções para realizar o 6º experimento. 
- Interpretar as observações e formular equações químicas correspondentes aos 
equilíbrios químicos. 
 
6° Experimento: Reconhecimento de ortofosfatos 
Um método analítico sensível para reconhecer a presença de ortofosfatos (ou 
ácido ortofosfórico) é a reação com molibdato de amônio em solução ácida que produz 
um heteropoliácido pouco solúvel de cor amarela característica. 
- Tratar 1 mL, respectivamente, das soluções do quinto experimento com 0,5 mL 
de ácido nítrico concentrado e 1 mL de solução de molibdato de amônio. 
 
7° Experimento: Fosfatos condensados 
Aquecer pequenas quantidades sólidas (0,1 a 0,2g) de um fosfato tribásico, um 
fosfato dibásico e um fosfato monobásico (de sódio ou potássio) em tubos de ensaio 
secos até terminar o desprendimento de vapor d’água. Deixar as amostras esfriarem. 
Dissolvê-las em poucos mL de água destilada e fazer o teste com molibdato de amônio 
e ácido nítrico (conforme experimento 6). 
- Comparar as observações com os resultados da sexta etapa e discutir as reações 
ocorridas no aquecimento. 
 
8° Experimento: Poder redutor do ácido fosforoso e dos fosfitos 
Comprovar o poder redutor de uma solução de fosfito de sódio, em diferentes 
tubos de ensaio, com os seguintes reagentes (cerca de 10 gotas): 
a) solução de permanganato de potássio (1%) acidulada com algumasgotas de 
ácido sulfúrico diluído; 
b) solução de iodo (1%); 
 
c) solução de nitrato de prata (1%); 
d) solução de sulfato de cobre (1%). 
- Aquecer as soluções se necessário! 
- Discutir as reações e estabelecer as equações químicas correspondentes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
OBJETIVO 
 
 Estudar, analisar e comprovar as propriedades do nitrogênio, fósforo e seus 
compostos. 
 Os objetivos em relação às práticas é confirmar a identificação da amônia 
através das soluções cobre, verificar a propriedade redutora da mesma, perceber a 
formação de amônia através da decomposição térmica de sais de amônio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
LEE, J. D. Química inorgânica não tão concisa. São Paulo: E. Blücher, 2001. 
BROWN, T.L., LeMAY Jr, H.E.; BURSTEN, B.E. Quimica, ciência central. Rio 
de Janeiro, 1999. 
MAHAN, B.H. & MYERS, R.J. Química: Um curso universitário. (Trad. 4ª ed. 
Americana) Trad Henrique E. Toma et al. 2ªed., São Paulo: Edgard Blucher, 1993 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESULTADO E DISCUSSÃO 
No primeiro experimento com relação ao procedimento de decomposição 
térmica de sais de amônio, onde foram aquecidos sais de cloreto de amônio, de cor 
branca, diretamente na chama do bico de Bunsen, notou-se o desprendimento de um 
gás. Tal gás é a amônia gasosa, sendo observada também a redução do volume da 
solução. 
No segundo experimento, em relação à propriedade redutora da amônia, ao 
reagir o permanganato de potássio com amônia líquida em aquecimento observa-se que 
durante a reação ocorre liberação de gás, e o meio reacional começa a apresentar uma 
coloração escura, o mesmo ocorre quando é adicionada a solução o dicromato de 
potássio. 
No terceiro experimento foi possível observar pouca diferença entre os três tubos 
de ensaio. Repetindo a etapa anterior adicionando gotas de ácido sulfúrico diluído é 
possível notar a cor da solução ficando mais clara e ocorrendo um aquecimento dessa 
solução (exotérmica). 
A hidrazina quando dissolvida em água ( em soluções neutras ou alcalinas), ela 
ou seus sais são agente redutores fortes. 
Geralmente a hidrazina se comporta como um agente redutor moderado em meio 
ácido, embora redutores mais fortes possam reduzir . (J.D.Lee). 
No quarto experimento foi tratado em diferentes concentrações do ácido nítrico 
pedaços de zino e cobre, foi possível observar os seguintes resultados: 
- Acido nítrico concentrado com cobre: houve uma mudança de cor rapidamente 
(verde). 
- Acido nítrico concentrado com zinco, ocorreu rapidamente a efervescência, 
liberando gás de coloração alaranjada. 
3 + 8H → 3Zn( + 2N + 
-Ácido nítrico diluído (50%), ambas as reações ocorreram em menor tempo. 
- Ácido nítrico diluído (10%), não ocorreu reação. O cobre tem 
eletropositividade alta, devido sua classificação na tabela periódica, como isso, Cu não 
tem potencial de oxidação necessário para deslocar o hidrogênio do ácido nítrico. 
No quinto experimento, na tabela abaixo mostra os seguintes resultados de pH 
dos fosfatos tribásico, dibásico e monobásico em 5mL de água em diferentes tubos de 
ensaio: 
 
Fosfatos 5 mL de água destilada 
Tribásico pH= 12 
Dibásico pH= 9 
monobásico pH= 5 
 
E apresentando as seguintes equações no equilíbrio químico: 
 
 + NaOH Na + O 
 
 + 2 NaOH + 2 O 
 
 + 3 NaOH + 3 O 
 
No sexto experimento, foram observadas as seguintes reações na tabela abaixo: 
Fosfatos MO 
Tribásico Aparentemente nada ocorreu, houve 
apenas um aquecimento na reação. 
Sem reação, houve também 
um aquecimento. 
Dibásico Nada ocorreu Nada ocorreu 
monobásico Nada ocorreu Nada ocorreu 
 
No sétimo experimento, o tribásico com molibidato a solução ficou esverdeada, 
já com nada ocorreu, e com os outros fosfatos também não ocorreu nenhuma 
reação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONCLUSÃO 
De acordo com as práticas realizadas verificaram-se várias propriedades do 
nitrogênio, fósforo e seus compostos. Percebeu-se o caráter fortemente básico da 
amônia que faz dela um excelente doador de elétrons que forma sais de amônio [NH4]+. 
Conclui-se que o nitrogênio reage com diversos elementos e muitas moléculas 
geralmente estáveis e o fósforo também.