Relatório 6

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM
Instituto de Ciências Exatas - ICE
Departamento de Química - DQ
	
QUÍMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL
MANAUS - AM
 2015
	
	UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM
Instituto de Ciências Exatas - ICE
Departamento de Química - DQ
OS ELEMENTOS DO GRUPO 15
Ana Tayná Chaves Aguiar – 21350971
Nathália Lamenha Lopes – 21457037
MANAUS - AM
2015
OS ELEMENTOS DO GRUPO 15
OBJETIVOS
Sintetizaro nitrogênio;
Preparar a amônia;
Verificar algumas propriedades do ácido nítrico;
Estudar as propriedades oxidantes do ácido fosfórico;
Observar a reatividade do Bismuto.
INTRODUÇÃO TEÓRICA
O grupo 15, também conhecido por família 5A, é composto pelos elementos nitrogênio, fósforo, arsênio, antimônio e bismuto e possuem configuração eletrônica externa do tipo ns2np3. Todos elementos desse grupo apresentam estado de oxidação máximo +5, indicando que utilizam cinco elétrons para realizar suas ligações. O menor estado de oxidação denotado para os elementos desse grupo é -3, encontrado na amônia (NH3). O fato de alguns compostos de nitrogênio apresentarem Nox < 0 decorre do fato de a eletronegatividade do H (2,1) ser menor que a do N (3,0).
O nitrogênio constitui 78 % da atmosfera terrestre, porém não é o elemento mais abundante (apresenta-se como 3.º na ordem de abundância relativa). Todos seus nitratos são solúveis em água, de modo que não são comuns na crosta terrestre. A amônia (NH3) apresenta uma certa propriedade redutora, e através de sua oxidação pode ser obtido também gás nitrogênio (N2). A mesma pode ser identificada através da reação com soluções de íons cobre (I) e níquel (I). Amônia também pode ser obtida através da decomposição térmica de sais de amônio, com, por exemplo, do cloreto de amônio (NH4Cl). Os nitratos podem ser identificados através de vários tipos de meios reacionais, neste relatório serão apresentadas as identificações do mesmo por meio da prova do anel pardo, da redução em meio alcalino e reação do nitrato sólido com ácido sulfúrico concentrado, sendo que todas serão apresentadas com mais clareza ao longo do desenvolvimento do trabalho acadêmico.
O fósforo é o décimo primeiro elemento mais abundante na crosta terrestre. É encontrado sólido em temperaturas normais e é essencial para a vida, tanto como material estrutural em animais superiores, como no metabolismo de plantas e animais. Consta-se que cerca de 60% dos ossos e dos dentes são constituídos por Ca3(PO4)2 ou [3(Ca3(PO4)2.CaF2]. Esse elemento também apresenta formas alotrópicas tais como fósforo branco, fósforo vermelho e fósforo preto, sendo esse a forma alotrópica termodinamicamente estável.
Arsênio, antimônio e bismuto podem ser encontrados em várias formas alotrópicas. Os três elementos possuem formas metálicas muito menos reativas chamadas de formas α. Esses apresentam estruturas lameladas com camadas dobradas.
 MATERIAL E MÉTODOS
Soluções saturadas de cloreto de amônio
Solução de nitritode sódio
Magnésio em fita
Solução de Ácido Nítrico concentrado e diluído
Ácido Sulfúrico concentrado
Ácido Clorídrico concentrado
Zinco metálico
Cobre metálico
Solução de ácido fosfórico
Iodeto de Potássio, KI
Calcário (CaCO3) 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Síntese do Nitrogênio 
Colocou-se num tubo de ensaio grande (A), 4mL das soluções saturadas de cloreto de amônio e 4mL de nitrito de sódio. Arrolhou-se e foi aquecido ligeiramente o tubo. Em seguida, recolheu-se no tubo de ensaio (B) – previamente cheio com água, por deslocamento ascendente, o nitrogênio que se desprende (a primeira porção de gás, contendo ar, não devia ser recolhida). Retirou-se da cuba o tubo de ensaio contendo nitrogênio e arrolhou-o. Observou-se a cor, o odor e a solubilidade do nitrogênio em água.
Iniciou-se a combustão de um pedaço de magnésio em fita com a ajuda de uma pinça metálica e introuziu-se no tubo contendo nitrogênio. Observou-se a combustão suave. Foi escrita as equações das reações envolvidas.
Obtenção da Amônia
Colocou-se em um tubo de ensaio 0,5g de cloreto de amônio e 1mL de hidróxido e potássio 1N. Aqueceu-se o tubo lentamente, procurando sentir o odor do gás que foi desprendido. Para identificação da amônia:
Umedeceu-se um pedaço de papel de filtro com água destilada e aproximou-se ao tubo em aquecimento, cheirando o papel filtro cuidadosamente.
Colocou-se um papel indicador umedecido sobre um vidro de relógio e foi sobreposto ao tubo em aquecimento. Observou-se.
Colocou-se na boca do tubo que foi aquecido um pedaço de papel de filtro umedecido com duas gotas de HCl concentrado. Escreveu-se as equações das reações envolvidas.
Ácido Nítrico
Interação ácido-base
Colocou-se uma ponta de espátula de calcário em um tubo de ensaio. Adicionou-se 1-2mL de ácido nítrico concentrado ao conteúdo do tubo de ensaio. Observou-se.
Redução do Ácido Nítrico com metais
Colocou-se pedaços de zinco, cobre e ferro em pó, separadamente em três tubos de ensaio e adicionou-se as seguintes soluções, separadamente: 
 – 1-2mL de ácido Nítrico concentrado 
– 1-2mL de ácido nítrio diluido.
Observou-se as reações. Identificou-se os gases desprendidos e estabeleceu-se as equações químicas correspondentes. Discutiu-se os resultados.
Propriedades oxidantes do ácido fosfórico
Comparou-se se o ácido fosfórico mostra propriedades oxidantes aplicando redutores adequados, tais como iodeto de potássio e cobre. 
Comparou-se as propriedades oxidantes do ácido fosfórico com aquelas do ácido nítrico. 
Reatividade do Bismuto 
Adicionou-se 0,5g de Bismuto aos respectivos tubos de ensaios:
- Tubo 1 – 2mL de HNO3 conc.
- Tubo 2 – 2mL de H2SO4 conc.
- Tubo 3 – 2mL de HCl conc. Discutiu-se a reatividade do bismuto, e comparou-se com o nitrogênio.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Todo o processo descrito no procedimento foi realizado, na medida do possível, tendo como base os elementos do grupo 15 da tabela periódica, porém a parte 4.1.1 e 4.1.2 não pôde ser realizada devido à falta de reagentes.
Interação Ácido-Base
 Na parte da interação ácido-base, observou-se a reação entre o calcário e o ácido nítrico, formando nitrato de cálcio, água e gás carbônico. A reação pode ser observada a seguir:
2 HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2
Redução do Ácido Nítrico com Metais
Ao colocar o ácido nítrico concentrado 9 M no tubo de ensaio contendo zinco, observou-se que uma reação relativamente branda, bastante exotérmica, produzindo NO2. 
Ao colocar ácido nítrico concentrado no tubo de ensaio contendo ferro, observou-se um produto de coloração preta, borbulhando no tubo, reação exotérmica e produziu NO2. 
Ao colocar ácido nítrico concentrado no tubo de ensaio contendo cobre, observou-se a mudança de coloração do ácido, tornando-se azul, é uma reação exotérmica, e liberou NO2.
As reações podem ser observadas respectivamente a seguir:
Zn + 2 HNO3 → Zn(NO3) + NO2 + H2O
3 Fe + 8 HNO3 → 3 Fe(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O
3 Cu + 8 HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O
Já no experimento utilizando o ácido nítrico diluído 2,25 M, ao ser adicionado o ácido ao zinco, observou-se uma leve reação parecida com a do ácido concentrado porém uma reação bem mais leve.
Ao adicionar o ácido nítrico diluído, no tubo de ensaio contendo ferro, observou-se que também houve reação, porém bem mais fraca que a reação com ácido concentrado.
Já a reação de ácido nítrico com cobre, observou-se que não houve reação. Pois o cobre tem eletropositividade alta, devido sua classificação na tabela periódica, como isso, o cobre não tem potencial de oxidação necessário para deslocar o hidrogênio do ácido.
Propriedades Oxidantes do Ácido Fosfórico
O ácido fosfórico é usado como um agente químico oxidante para a produção de carvão ativado. Ele reage com haletos para formar o gás haleto de hidrogênio. Usando o iodeto de potássio obtivemos a reação mostrada a seguir:
KI(s) + H3PO4(l) → KH2PO4(s) + HI(g)
Reatividadedo Bismuto
No experimento realizado com o Bismuto, não foi possível observar reação em nenhum dos três casos com os ácidos. Porém as reações abaixo demonstram o que deveria ter ocorrido, caso houvesse reação.
Bi + 4 HNO3 → Bi(NO3)3 + NO + 2 H2O
2Bi + 6H2SO4 → Bi2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
4Bi + 3O2 + 12HCl → 4BiCl3 + 6H2O
	
CONCLUSÃO
O estudo da química é amplo e através de um maior conhecimento sobre os elementos da tabela periódica podemos equacionar reações e aprender mais sobre suas propriedades físicas e químicas. O estudo do grupo 15 neste relatório constata características que esse grupo exerce sobre as mais diversas reações.
De acordo com as práticas realizadas verificaram-se várias propriedades do nitrogênio e seus compostos. Conclui-se que o mesmo pode apresentar propriedades oxidantes e redutoras. Pode-se inferir também que a amônia liberada nas reações realizadas no laboratório apresenta caráter básico, pois modifica a característica do papel tornassol. 
Porém, de um modo geral, não foi possível obtermos todos os objetivos especulados devido à falta de reagentes disponíveis.
BIBLIOGRAFIA
1. LEE, J.D. Química Inorgânica não tão concisa. 5th Ed., São Paulo: Edgard Blücher Ltda., 1999. 
2. ATKINS, Peter; Loreta, Jones. Princípio De Química: Questionando A Vida Moderna E O Meio Ambiente. Porto Alegre: Bookmam, 2001.