Apresentação Elementos do bloco d parte 1

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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL E SUDESTE DO PARÁ - UNIFESSPA 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS - ICE 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA -PPGQ 
MESTRADO EM QUÍMICA 
 
QUÍMICA 
INORGÂNICA 
Docente: Dr. Débora Alburqueque 
Discente: Mireli Tomazi 
MARABÁ - PA 
2018 
SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL E SUDESTE DO PARÁ - UNIFESSPA 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS - ICE 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA -PPGQ 
MESTRADO EM QUÍMICA 
 
ELEMENTOS DO BLOCO “d” 
Docente: Dr. Débora Alburqueque 
Discente: Mireli Tomazi 
MARABÁ - PA 
2018 
SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL E SUDESTE DO PARÁ - UNIFESSPA 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS - ICE 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA -PPGQ 
MESTRADO EM QUÍMICA 
 
METAIS DE TRANSIÇÃO 
Docente: Dr. Débora Alburqueque 
Discente: Mireli Tomazi 
MARABÁ - PA 
2018 
Alguns elementos do bloco “d” 
Características Gerais 
• Todos os elementos de transição são metais; 
 
• São portanto bons condutores de eletricidade e de calor, 
apresentam brilho metálico e são duros, resistentes e 
dúcteis; 
 
• Formam ligas com outros metais; 
 
• A maioria dos elementos desse grupo tem PF e PE 
elevados, com entalpia de vaporização relativamente 
elevada; 
 
 
Características Gerais 
• Os elementos considerados exceção são os do grupo 
IIIB: zinco, cadmio e mercúrio. Esses metais tem pf 
relativamente baixo e são moderadamente voláteis; 
 
• Os elementos do grupo IIIB têm o conjunto de orbitais de 
valência d completamente cheios, diferenciando-se dos 
demais metais de transição; 
 
• Para os demais elementos desse grupo, que apresentam 
orbitais de Valencia d não preenchidos totalmente, 
sugere-se que os elétrons d formem ligações metálicas e 
contribuem para a coesão interna do cristal metálico; 
 
 
 
 
 
 
 
Características Gerais 
• Os elementos da primeira serie são metais ativos e seus 
potenciais de redução indicam que podem reagir 
espontaneamente originando seus íons em solução 
aquosa; 
 
• Alguns metais mais pesado, como paládio, platina e seus 
vizinhos, reagem apenas com oxidantes mais fortes; 
 
• Os elementos de transição exibem uma grande tendência 
de formar compostos de coordenação com bases de 
Lewis ( grupos capazes de doar um par de elétrons); 
• Co3+ + 6NH3 [Co(NH3)6]
3+ 
 
 
 
 
 
 
Configuração eletrônica e múltiplos 
estados de oxidação 
Características Gerais 
Características Gerais 
• Os raios covalentes dos elementos de transição 
decrescem da esquerda para a direita ao longo de uma 
serie de transição, ate próximo ao final, onde se 
observam pequeno aumento de tamanho; 
 
Características Gerais 
 
• O aumento da carga nuclear da esquerda para a direita, 
devido a adicionamento de prótons e um numero 
correspondente de elétrons ao núcleo, tende a provocar 
uma contração na nuvem eletrônica, porem os elétrons 
3d acrescentados tendem a se opor a esse efeito. 
 
• Consequentemente, o tamanho dos átomos permanece 
quase constante, decrescendo levemente dentro do 
grupo; 
Características Gerais 
 
• Os volumes atômicos dos elementos de transição são 
baixos devido a ineficiencia da blindagem da carga 
nuclear aumentada, atraindo todos os elétrons 
fortemente. 
 
• Consequentemente as densidades dos elementos são 
elevadas, superiores a 5 g/cm3. A densidade dos 
elementos de transição da segunda serie é ainda maior, 
comparada com os da primeira e os da terceira são ainda 
maiores; 
Características Gerais 
 
• A energia de ionização é intermediaria entre aquelas do 
bloco s e p pois os elementos de transição são menos 
eletropositivos que os metais do Grupo 1 e 2, podendo 
formar ligações iônicas ou covalentes dependendo das 
condições; 
 
• Geralmente, os elementos de transição com o NOX mais 
baixo são iônicos e os mais elevados são covalentes; 
 
• Muitos compostos iônicos e covalentes dos elementos de 
transição são coloridos. A cor depende da presença da 
orbital d, do tipo de ligação e do composto formado; 
Características Gerais 
Características Gerais 
Características Gerais 
Titânio 
• Os principais minérios são: 
 
 
 
 
 
• O titânio tem sido chamado de metal maravilha por causa 
das suas propriedades singulares e uteis. 
 
• Ele é duro, tem elevado pf, mais forte e mais leve que o 
aço (densidades: Ti=4,4 g/cm3 e Fe=7,87 g/cm3) 
ILMENITA-FeTiO3 RUTILO- TiO2 
Titânio 
• A obtenção de Ti puro é difícil pois o elemento reage 
facilmente com oxigênio, nitrogênio e carbono em 
temperaturas elevadas; 
 
• A preparação de titânio começa pela conversão do 
dióxido de titânio a tetracloreto de titânio. Este ultimo 
composto volátil pode ser purificado por destilação e 
então reduzido com magnésio metálico. 
 
• TiO2 
Cl
2
, c TiCl4 
Mg Ti 
Titânio 
• O Ti tem melhor resistência a corrosão que o aço 
inoxidável; 
 
• Ti metálico e as ligas de Ti-Al são utilizadas em grande 
escala na indústria aeronáutica, em turbinas e motores a 
jato e na estrutura de aeronave; 
 
• Ti é empregado em equipamento navais e em instalações 
para indústria química; 
 
• Pequenas quantidade de Ti são adicionados em aço, 
para formar ligas mais duras e resistentes; 
Titânio 
• O estado de oxidação +IV é o mais estável: 
 
 No estado de oxidação +IV apresentam configuração d0, sem 
elétrons desemparelhados: seus compostos são tipicamente 
brancos ou incolores, e diamagnéticos (materiais ligeiramente 
repelidos na presença de campos magnéticos fortes); 
 
Os íons no estado de oxidação +III são redutores. São 
razoavelmente estáveis tanto no estado sólido como em solução. 
Como os íons M+3 apresentam configuração d1, possuem um 
elétron desemparelhado e são paramagnéticos(os dipolos 
magnéticos atômicos têm a tendência de se alinharem 
paralelamente com um campo magnético externo). Seus 
compostos têm a cor purpura avermelhada pálida; 
 
O íon no estado de oxidação +II é muito instável. É um redutor 
forte capaz de reduzir a água. 
 
 
 
Vanádio 
• O Vanádio é obtido como subproduto de outro processos; 
 
• É usado principalmente como agente formador de ligas, 
como o aço, contribuindo para aumentar a ductilidade e a 
resistência a tensão; 
 
• É difícil encontrar vanádio puro pois é altamente reativo 
em altas temperaturas com o carbono, nitrogênio e 
oxigênio; 
 
• Vanádio puro em pequenas quantidades pode ser 
preparado a partir da decomposição do VI4 sobre um 
filamento aquecido; 
Vanádio 
• O composto mais importante é o pentoxido, V2O5, um 
sólido vermelho preparado pela combinação direta dos 
elementos em temperatura elevada; 
 
• V2O5 é usado comercialmente como catalisador no 
processo de contato para a fabricação do acido sulfúrico; 
 
• Apresenta estado de oxidação de –I a +V: 
O íon vanádio é um redutor nos estados (+II) e (+III); 
No estado (+IV) é estável; 
Ligeiramente oxidante no estado (+V) 
 
Vanádio 
• O tamanho dos seus átomos são menores em 
comparação com o titânio, devido a blindagem ineficiente 
do núcleo pelo elétrons d; 
 
• V é um metal prateado com elevado ponto de fusão 
devido a participação máxima de elétrons d na ligação 
metálica; 
 
• O V puro é moderadamente mole e dúcteis, porem 
pequenos traços de impureza os tornam duros e 
quebradiços; 
 
 
Vanádio 
• É extremamenteresistente á corrosão, devido a formação 
de um película superficial de óxido; 
 
• Não reage com o ar, água ou ácidos (com exceção ao HF 
com o qual forma complexos), em temperaturas 
ambiente; 
 
• V se dissolve em ácidos oxidantes como H2SO4, 
concentrado a quente, HNO3 e água-régia (mistura de 
ácido nítrico e ácido clorídrico concentrados); 
 
• V não reage com álcalis, indicando que é tipicamente 
básico; 
 
 
Vanádio 
• A cor dos compostos dos metais de transição se deve as 
transições eletrônicas d-d: 
 
• O íon Vanádio possui configuração d0, no estado de 
oxidação (+V) e seus compostos de oxidação devem ser 
incolores; 
 
• O V2O5 é vermelho ou laranja; 
 
Crômio 
• O crômio é obtido através do minério cromita, FeCr2O4; 
 
 
 
 
• O crômio pode ser obtido, dependendo do uso a que se 
destina, por: 
Ferrocromita: liga de Fe, Cr e C, obtida pela redução 
da cromita com C; 
Cr metálico puro. 
Crômio 
• O estado de oxidação mais estável do Cr é o (+III); 
 
• Os compostos de Cr (+II) são agentes redutores; 
 
• Os compostos de Cr (+VI) são fortes agentes oxidantes; 
 
• O Cr é um metal duro, apresentam pf muito elevados e 
baixa volatilidade; 
 
• Cr é inerte ou passivos, a baixas temperaturas, por ser 
revestidos por uma camada superficial de óxido; 
Crômio 
• O Cr é utilizado como material a ser eletro depositado 
entre ferro e outros metais para evitar a corrosão; 
 
• Cr se dissolve em HCl e H2SO4, mas é passivado por 
HNO3 ou água-régia; 
 
• Cr reage com HCl gasoso formando CrCl2 anidro e H2; 
 
• Cr não reage com O2 em temperaturas normais ( a não 
ser para formar o filme superficial de óxido); 
Compostos de Crômio 
• Compostos dos elementos no estado de oxidação 
(+IV): 
 
• Na2CrO4: cromato de sódio: 
 É um sólido branco obtido pela fusão da cromita com 
NaOH e oxidação com o oxigênio do ar; 
 É um composto muito solúvel em água e um agente 
oxidante forte; 
 
• Na2Cr2O7: dicromato de sódio: 
 É um sólido laranja obtido pela acidificação de uma 
solução de cromato, menos solúvel em agua; 
 
 
 
Compostos de Crômio 
• Compostos dos elementos no estado de oxidação 
(+IV): 
 
• CrO3: trióxido de cromo: 
 É um sólido alaranjado brilhante. É obtido ao adicionar 
ao H2SO4 concentrado a uma solução saturada de 
dicromato de sódio; 
 
• CrF7: fluoreto de cromo: 
 É um sólido amarelo obtido pela aquecimento dos 
elementos sob pressão, num recipiente fechado, seguido 
de um resfriamento rápido; 
 
 
 
Compostos de Crômio 
• Compostos dos elementos no estado de oxidação 
(+III): 
 
• Cr2O3: trióxido de dicromo: 
 É um sólido verde usado como pigmento. É preparado 
por meio do aquecimento de dicromato de amônia, 
(NH4)2Cr2O7, conhecido como “experimento vulcão”, usado 
em alguns fogos de artifícios; 
 
• CrCl3: fluoreto de cromo: 
 É um sólido magenta-violeta que forma escamas ou 
flocos, devido a sua estrutura lamelar; 
 
 
 
Manganês 
 
• É extraído predominantemente como o minério pirolusita, 
MnO2, material secundário originado da lixiviação do Mn 
de rochas ígneas por águas alcalinas; 
 
• O Mn puro é obtido pela eletrolise de soluções aquosas 
de MnSO4; 
 
• Grande parte do Mn produzido são utilizados na indústria 
siderúrgica para produção de ligas, como por exemplo 
ferro-manganês; 
 
Manganês 
• O ferro-manganês é obtido pela redução de uma mistura 
apropriada de Fe2O3 e MnO2 com carvão coque, num 
alto-forno, ou num forno de arco elétrico; 
 
• O Mn atua como um aditivo importante na fabricação do 
aço, removendo o oxigênio e enxofre, impedindo assim a 
formação de bolhas e tornando menos quebradiço; 
 
• O Mn é amplamente usada em instrumentos elétricos 
porque sua resistência elétrica praticamente não varia 
com a temperatura; 
 
 
Manganês 
• A configuração eletrônica do Mn é d5s2; 
 
• O Mn possui estado de oxidação de (-III) a (+VII); 
O estado de oxidação (+II) é o mais estável. O íon Mn2+ é 
encontrado em sólidos, em solução e em complexos. Em meio 
alcalino o íon Mn2+ é oxidado a MnO2; 
O íon no estado de oxidação (+IV) é encontrado no minério de 
manganês, a pirolusita, MnO2; 
No estado de oxidação (+VII) é encontrado no KMnO4, um dos 
agente oxidantes mais fortes em solução; 
Mn(+III) e Mn(+VI) tendem-se a desproporcionar; 
Os estados de oxidação inferiores são observados em carbonil-
complexos e em carbonil-complexos substituídos; 
 
 
 
Manganês 
• O Mn reage lentamente com a H2O, liberando H2, e se 
dissolvendo em ácidos diluídos; 
 
• O metal finamente dividido é pirofórico (inflamam 
espontaneamente) quando exposto ao ar; 
 
• O metal maciço se aquecido reage com não-metais, 
como O2, N2, Cl2 e F2, formando Mn3O4, Mn3N2, MnCl2 e 
uma mistura de MnF2 e MnF3; 
 
• Em pequenas quantidades o Mn é essencial para o 
crescimento das plantas e animais, sendo por isso, 
adicionado sob a forma de MnSO4, em fertilizantes; 
Manganês 
• O caráter básico de qualquer elemento muda em função 
de seu estado de oxidação; 
 
• As espécies em estado de oxidação mais baixos são 
mais básicos enquanto que as espécies de oxidação 
mais elevados são mais ácidos; 
 
• MnO e Mn2O3 são óxidos básico e iônicos; 
 
• MnO2 é anfótero; 
 
Manganês 
• Quase todos os compostos de manganês são coloridos: 
 O íon Mn2+ é rosa pálido; 
 
MnO2 é preto por causa das transições d-d; 
 
O íon no estado de oxidação (+VII) tem configuração d0 e seus 
compostos deveriam ser incolores; 
 
Os permanganatos são intensamente coloridos. 
Ferro 
• Os principais minérios de ferro são a 
 hematita, Fe2O3, a magnetita, Fe3O4, 
 a limonita, FeO(OH), e a siderita, FeCO3. 
 
HEMATITA MAGNETITA 
Ferro 
• O Fe metálico é produzido pela redução do óxido em 
altos-fornos; 
 
• As primeiras transformações do oxido Fe2O3 ocorre em 
regiões de baixa temperatura no forno, por volta de 
200ºC: 
 3Fe2O3 +CO 2Fe3O4 +CO2 
 
• O óxido resultante, Fe3O4, ocorre na natureza na forma 
de magnetita, nome devido as suas propriedades 
magnéticas; 
 
Ferro 
 
• Esse óxido é considerado misto de Fe(II) e Fe(III): 
FeO.Fe2O3; 
 
• Em temperaturas mais altas (350ºC) o oxido sofre nova 
redução: 
 Fe3O4 + CO 3FeO +CO2 
 
• A medida que o óxido desce para o interior do forno, a 
temperatura aumenta e é finalmente reduzido ao estado 
metálico: 
 FeO + CO Fe + CO2 
Ferro 
• O ferro que é retirado dos alto-forno contem impurezas 
de enxofre, fosforo e silício, assim como 4% de carbono 
na forma Fe3C; 
 
• Na produção de aços de alta qualidade, onde o teor de 
carbono é inferior a 1,5%, o ferro em fusão é tratado com 
ar ou oxigênio para que a maior parte do carbono seja 
queimada e outras impurezas sejam separadas, na forma 
de óxidos dissolvidos na escória; 
 
• Dependo do tipo de liga que se deseja é adicionado o 
metal para depois o aço ser despejado em moldes e 
resfriado; 
Obtenção do Ferro 
Ferro 
• O estado de oxidação máximo do Fe é (+VI) mas 
compostos de ferro nesse estado são de pouca 
importância; 
 
• O Fe(+II) é o mais estável e existe em solução aquosa; 
 
• O Fe(+III) é ligeiramente oxidante; 
 
• O ferro é prateado, não é muito duro e é bastante reativo; 
 
• O metal finamente dividido é pirofórico; 
 
 
 
Ferro 
• O ar seco tem pouco efeito sobre o ferro maciço, mas oar úmido facilmente oxida o metal ao oxido férrico 
hidratado (ferrugem). Este é constituído por camadas 
não-aderente que se soltam, expondo mais metal para 
posterior reação; 
 
• O Fe se dissolve em ácidos não-oxidantes diluídos a frio, 
formando Fe2+ e liberando hidrogênio; 
 
• Se o ácido estiver morno e houver presença de ar, uma 
certa quantidade de íons Fe3+ será formada ao lado de 
íons Fe2+ ; 
 
Ferro 
• Agentes oxidantes fortes, como HNO3 concentrado ou 
K2Cr2O7, tornam o metal passivo, por causa da formação 
de uma camada protetora de óxido. Se a camada for 
retirada, o metal torna-se novamente vulnerável ao 
ataque químico; 
 
• O Fe é levemente anfótero; 
 
• O Fe não reage na presença de NaOH diluído mas é 
atacado por NaOH concentrado. 
Ferro 
• A corrosão do Fe (enferrujamento) pode ser explicado 
devido: 
a. Os átomos Fe são convertidos em íons Fe2+ e elétrons; 
b. Esse elétrons se movem para um metal mais nobre, que pode 
estar presente como impureza no ferro ou estar em contato 
com ele; 
c. Os elétrons reduzem os íons em H+ presentes na água, 
formando o hidrogênio, que reage com o oxigênio atmosférico 
originando a água; 
 
Fe Fe2+ + 2e- 
2H+ +2e 2H H2O 
Ferro 
• O ferro se torna positivo e constitui o anodo, enquanto o 
metal mais nobre serve como catodo (pequenas células 
eletroquímicas são formadas na superfície do metal); 
 
• Os íons Fe2+ são oxidados a Fe+3, formando FeO(OH), 
Fe2O3 ou Fe3O4. Como o óxido não forma uma película 
protetora aderente o metal continua sendo corroído; 
 
• Para evitar a corrosão, O2,H2O e as impurezas devem ser 
excluídas. 
Ferro 
• O ferro esta envolvido em vários processos diferentes: 
 
1. Transporte de oxigênio no sangue de mamíferos, aves e 
peixes (hemoglobina); 
2. Armazenamento de O2 no tecido muscular(mioglobina); 
3. Transporte de elétron sem plantas, animais e bactérias 
(citocromos), e também em plantas e bactérias 
(ferredoxinas); 
4. Armazenamento e remoção de ferro em animais (ferritina e 
transferrina); 
5. Componentes da nitrogenase(enzima das bactérias 
fixadoras de N2) 
6. Presente em diversas enzimas: aldeído-oxidação(oxidação 
de aldeído), catalise e peroxidase (decomposição H2O2) etc. 
 
Referências Bibliográficas 
• MAHAN, Bruce M.; MYERS, Rollie J. Química um curso 
universitário. 4º ed. São Paulo Edgard Blucher, 1995; 
 
• ATKINS, P.W.; JONES, L. Princípios de Química. 3ª 
ed. Porto Alegre: Bookman, 2007; 
 
• LEE, J. D. Química inorgânica não tão concisa. 5.ed. 
• São Paulo: Edgard Blucher, 1999; 
 
• Internet.