aula7 grupo5aeng 131125202524 phpapp01

Prévia do material em texto

 Todos os elementos possuem 5 elétrons na camada de 
valência
 Estado de oxidação máximo é 5, no qual utilizam os 5 
elétrons para formar ligações
 Efeito do par inerte cresce ao longo do grupo: somente os 
elétrons p são utilizados na ligação, sendo a valência igual a 3
 O nitrogênio exibe uma grande variedade de estados de 
oxidação: -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5
 O nitrogênio é um gás incolor, inodoro, insípido e diamagnético, 
sendo encontrado na forma de molécula diatômica
 Os demais elementos são sólidos e possuem várias formas 
alotrópicas
 Aumenta de cima pra baixo no grupo: N e P são não metais, 
As e Sb são metalóides, Bi é um metal
 Os óxido metálicos são básicos e óxidos não-metálicos são 
fortemente ácidos. Logo, os óxidos de N e P são fortemente 
ácidos, os óxidos de As e Sb são anfóteros e o de Bi é 
essencialmente básico
Caráter metálico:
 Usado como atmosfera inerte: limpeza das 
tubulações e reatores de craqueamento catalítico e 
reforma
 Nitrogênio líquido: usado como refrigerante
(temperatura ambiente)
• Produção de amônia: reação dos nitretos com água
Ponto de ebulição menor que O2, saindo antes que o O2 
na coluna de destilação
(NaN3)
Pode doar seu par de elétrons não ligante formando 
complexos estáveis.
Formação de sais de amônio (NH4+) e compostos de 
coordenação com íons metálicos do bloco d
Todos os sais de amônio são solúveis em água e reagem 
com NaOH formando NH3. São utilizados como fertilizantes
Processo Haber
De onde vem os gases N2 e H2 para a produção da amônia?
1. Produção de hidrogênio a partir de hidrocarbonetos. Todos 
os compostos de S devem ser removidos
CH4 + 2H2O CO2 + 4 H2
CH4 + H2O CO + 3H2
2. Adiciona-se certa quantidade de ar a mistura de gases 
obtida. O oxigênio reage com parte do H2 até que a proporção 
correta dos reagentes N2 e H2 de 1:3 seja alcançada
(4N2 + O2) + 2H2 4N2 + 2H2O
ar
Processo Haber
3. Remoção do CO: veneno para o catalisador
CO + H2 CO2 + H2
4. Remoção de CO2 utilizando uma solução concentrada de 
carbonato de potássio ou de etanolamina
De onde vem os gases N2 e H2 para a produção da amônia?
O preço do hidrogênio é um dos principais fatores que 
influenciam o custo do processo
Usos da amônia
 75 % da amônia são empregados como fertilizantes
 Fabricação de HNO3, o qual pode ser usado na preparação 
de NH4NO3 (fertilizante) ou explosivos como o TNT
 Preparação de hexametilenodiamina, empregada na 
fabricação de náilon
 Empregada como líquido refrigerante
 Limpeza: amônia em solução
Uréia
 Largamente empregada como fertilizante nitrogenado
 Muito solúvel e portanto de ação rápida, mas é também 
facilmente lixiviada pela água
 Apresenta um teor bastante elevado de nitrogênio (46%)
2NH3 + CO2 NH2COONH4 NH2CONH2 + H2O
200ºC
Altas P Carbamato 
de amônia Uréia
No solo, a uréia lentamente sofre hidrólise formando carbonato 
de amônio:
NH2CONH2 + 2H2O (NH4)2CO3
Óxido Nitroso (N2O)
 Gás estável e pouco reativo
 Óxido neutro e pode ser obtido pela decomposição térmica 
do nitrato de amônio
 Principal uso: propelente em sorvete por ser inodoro, 
insípido e não tóxico
 Usado como anestésico pelos dentistas. Conhecido como 
gás hilariante: inalação de pequenas quantidades provoca 
euforia
Óxido Nítrico (NO)
 Gás incolor, sendo um importante intermediário na 
fabricação de ácido nítrico pela oxidação da amônia
 Laboratório: preparado pela redução de HNO3 com Cu
 Forma complexos estáveis com metais de transição
Dióxido de nitrogênio (NO2)
 Gás tóxico castanho avermelhado, produzido em larga 
escala por oxidação do NO no processo de obtenção do HNO3
 Laboratório: preparado aquecendo-se nitrato de chumbo
 A mistura NO2 – N2O4 se comporta com um agente oxidante 
forte, sendo capaz de oxidar HCl a Cl2 e CO a CO2
Consequências do NOx na atmosfera
Ozônio estratosférico: gás essencial 
que protege a Terra contra a ação dos 
raios ultra-violetas
Ozônio troposférico: aquecimento 
global, diminuição na função 
respiratória, ataque a materiais como 
borrachas e pláticos.
Consequências do NOx na atmosfera
Consequências do NOx na atmosfera
Representação esquemática do conversor catalítico de três vias com leito 
duplo. A redução de NO para N2 ocorre na primeira câmara, e a oxidação de 
substâncias contendo carbono para CO2 ocorre na segunda.
NO: oxidado com O2 para produzir NO2. A oxidação direta de N2 para NO2 
é termodinamicamente desfavorável
Ácido Nítrico: excelente oxidante, principalmente quando 
concentrado. Os íons NO3– são mais oxidantes que íons H+
Metais insolúveis em HCl, como Cu e Ag, dissolvem-se 
em HNO3
Alguns metais, como o ouro, são insolúveis mesmo em ácido nítrico, 
mas se dissolvem em água régia: 25% HNO3 + 75% HCl
Poder oxidante do ácido nítrico associado ao poder do íon cloreto 
de complexar íons metálicos
Ácido forte: totalmente dissociado em íons e forma um grande número de 
sais muito solúveis em água: nitratos
Fotodecomposição: 4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O
Ácido puro é um líquido incolor, mas quando exposto a luz adquire 
coloração castanha:
Indústria química: processos nitrificação de composto orgânicos, na 
fabricação de explosuvos, fertilizantes, vernizes, celuloses, trinitrotolueno 
(TNT), nitroclicerina (dinamite), seda artificial, ácido benzoico, fibras 
sintéticas, entre outros. 
Indústria metalúrgica: refinação de ouro e prata 
Ácido Nitroso (HNO2)
 Ácido fraco e não estável
 Pode ser facilmente obtido acidificando-se a solução de um 
nitrito
 Os nitritos do Grupo 1 podem ser obtidos aquecendo-se os 
nitratos correspondentes, diretamente ou na presença de Pb
2 NaNO3 2NaNO2 + O2
NaNO3 + Pb NaNO2 + PbO
calor
calor
 O ácido nitroso e os nitritos são agentes oxidantes fracos, 
mas são capazes de oxidar Fe2+ a Fe3+
 O nitrito de sódio é usado como aditivo de alimentos, como 
carne industrializadas, salsichas, bacons
NH4+
Há uma grande quantidade de gás N2 na atmosfera, mas 
as plantas são incapazes de utilizá-lo
O solo fértil contém nitrogênio combinado principalmente na 
forma de nitratos, nitritos, sais de amônio ou uréia
Fixação do nitrogênio: por bactérias e processos químicos 
(Processo Haber – Bosch)
Esses compostos são absorvidos da água do solo pelas 
raízes das plantas, reduzindo a fertilidade do solo. Embora 
boa parte do nitrogênio acabe retornando ao solo.
Há uma troca contínua de nitrogênio entre a atmosfera, o 
solo, os oceanos e os organismos vivos:
1. As plantas absorvem compostos de nitrogênio do solo, e 
podem servir de alimento para outros animais
2. Os animais excretam compostos nitrogenados: uréia ou 
ácido úrico, que são devolvidos ao solo
3. Bactérias desnitrificantes convertem nitratos nos gases 
N2 ou NH3 que escapam para atmosfera
Nitratos Nitritos NO2 N2 NH3
Há uma troca contínua de nitrogênio entre a atmosfera, o 
solo, os oceanos e os organismos vivos:
4. NH3 é devolvido ao solo pela primeira chuva
5. Há uma pequena perda de NO e NO2 para a atmosfera na 
combustão de plantas e carvão, o mesmo ocorrendo nos 
gases de escape de carros.