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GRUPO 16 OU FAMÍLIA 6A DA TABELA PERIÓDICA Também chamados de calcogênios, que vêm do grego “khalkos” que significa cobre e “genos” que quer dizer de origem nobre, ou seja, que vem do cobre. Essa família é composta dos seguintes elementos: Oxigênio, enxofre, Selênio, Telúrio e o Polônio. Todos os elementos desse grupo apresentam configuração eletrônica terminada em s2p4 e podem atingir a configuração de um gás nobre recebendo 2é (elétrons), através de ligação iônica ou formando ligações covalentes através do compartilhamento de elétrons. ABUNDÂNCIA DOS ELEMENTOS Dos cinco elementos da família 6A da tabela periódica, o oxigênio (O) é o mais abundante de todos. Ele existe de forma livre na atmosfera através de moléculas de O2 e que grande parte foi produzida através da fotossíntese feita pelas plantas. Pode ser também encontrado em minérios, carbonatos, sulfatos, nitratos, boratos e até mesmo nos oceanos, através das moléculas de água. O enxofre (S), é um elemento muito abundante, que pode ser encontrado na forma de sulfetos e sulfatos ou na forma elementar, através da erupção de vulcões. O selênio está distribuído nas rochas e solos com uma abundância de 0,1 à 0,2 ppm (partes por milhão) como selenides de elementos pesados. O telúrio é pouco abundante na crosta terrestre com concentração de 1g para cada 1000 toneladas de solo, e na maioria das vezes é encontrado na forma de minérios de ouro como o AuTe2 (cavalerite), CuTe3 (ricardite), PbTe (altaíte), além da forma de óxido (TeO2). O polônio (Po) é um elemento raro na natureza, sendo encontrado em minérios de Urânio e é o único elemento radioativo do grupo, considerado tóxico. O oxigênio pode ser obtido pela eletrólise da água ou pelo aquecimento de substâncias que possuem oxigênio como o permanganato de potássio, através da equação química abaixo: 2 KMnO4 K2O + 2 MnO2 + 3/2 O2 Ele possui uma coloração azulada e pela ação da luz ultravioleta origina um alótropo de fórmula O3 (ozônio) o qual é responsável pela retenção das radiações solares através da camada de ozônio. É utilizado nas industrias do aço para a queima do carbono e também no corte de chapas metálicas alimentando a combustão do acetileno, entre outros, além da nossa respiração. Grande parte do enxofre é obtido através de refinarias de petróleo e é muito utilizado em sulfitos e sulfatos, compostos que são constantemente utilizados por nós no dia a dia, como em estampagem de tecidos, fixador de fotografias, fertilizantes, explosivos e também na conservação de alimentos. O selênio é utilizado em fotocélulas e em industrias do vidro. O telúrio é obtido pela dissolução de sulfetos que contém ácido clorídrico (HCl), tratando com o SO2 para faze-lo precipitar e o polônio é utilizado comercialmente e apresenta- se como uma fina película sobre um disco de aço para uso científico. DIFERENÇA ENTRE O OXIGÊNIO E OS DEMAIS ELEMENTOS A diferença entre o oxigênio e os demais elementos da família se dá por tratar-se do elemento mais eletronegativo, possuindo uma característica mais iônica que os demais. É capaz de formar ligações duplas covalentes, bastante forte devido ao seu pequeno raio, lembrando que todos os outros também formam esse tipo de ligação, mais devido ao aumento do raio, essa ligação é mais fraca. Todos os elementos reagem com o oxigênio para formar óxidos e podem ser classificados em normais, peróxidos. Nos óxidos normais, o número de oxidação pode ser deduzido pela fórmula empírica MxOy, tendo o oxigênio um nos -2, como exemplo temos: H2O, MgO e Al2O3. Nos peróxidos teremos uma quantidade de oxigênio bem maior, podendo encontrar eles de natureza iônica assim como os metais dos grupos 1A e 2A e na sua natureza covalente (H2O2). Os óxidos podem assumir uma classificação como ácidos, básicos, anfóteros ou neutros, dependendo do produto formado. Óxidos ácidos – são óxidos formados por elementos não metálicos e que normalmente são covalentes, podendo ser encontrados em moléculas de CO2, SO2, apresentando baixos pontos de fusão e ebulição, possuindo assim um caráter ácido, mostrado nas reações abaixo: N2O5 + H2O 2 HNO3 SO3 + H2O H2SO4 Existem alguns que não reagem com a água como o SiO2, mas que reagem com o NaOH, definindo assim suas características ácidas. Podemos encontrar elementos que possuirão mais de um estado de oxidação como o SO2 e o SO3, em que o elemento encontra-se com o NOX mais alto é o mais ácido, sendo assim, quanto maior o estado de oxidação, atraindo elétrons para si, deixando a ligação entre o oxigênio e o hidrogênio fraca. Óxido básico – ocorre entre elementos metálicos e terão características iônicas com o íon O-2 e com a presença de metais eletropositivos, assumindo característica básica. Eles são formados por compostos com elevada energia reticular para compensar o consumo de energia. Com isso têm-se elevados pontos de fusão e não irão reagir com a água, mais reagem com ácidos para a formação de sais. Como podem existir vários estados de oxidação, e o que possui um número de oxidação menor será o mais básico. Entre esses compostos temos: Cr2O3, CrO3, PbO e o PbO2. Óxidos anfóteros – ocorre entre metais que formarão óxidos que irão reagir com ácidos ou bases fortes como o BeO, Al2O3 e o ZnO. Al2O3 + 6 HCl 2 Al 3+ + 6 Cl- + 3 H2O Al2O3 + 2 OH- + 3 H2O 2 [Al(OH)4] - Óxido neutro – são aqueles que não apresentam nem caráter ácido nem básico. Além de reações com água, os óxidos podem reagir com outros óxidos. Se eles fossem organizados do mais ácido para o mais básico, mais estável seria o composto formado se analisado do ponto de vista das variações energéticas. Encontraremos também os óxidos de outros elementos da família 6A. Podemos ter o dióxido de enxofre que é produzido em grandes quantidades pelas industrias, seja pela combustão enxofre ou pela queima de carvão. Se trata de um gás incolor, mais que tem um cheiro que pode causar asfixia e que é bastante solúvel em água e quando dissolvido encontra-se na forma de várias moléculas hidratadas ( SO2 . 6 H2O), um causador da chuva ácida. Grande parte do SO2 produzido nas industrias é utilizado para fabricar o ácido sulfúrico (H2SO4). Mas antes da produção do ácido sulfúrico o SO2 é oxidado para produzir o SO3, onde se trata de uma reação exotérmica onde podemos encontrar uma molécula de O2 na reação. 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g) ∆H = - 98 KJ.mol -1 Além dos dióxidos também iremos encontrar os trióxidos, mais o único que terá destaque será o SO3 que reage violentamente com a água e libera uma grande quantidade de calor para poder formar o ácido sulfúrico. A molécula de SO3 apresenta uma estrutura trigonal plana e ele em sua temperatura ambiente é um sólido encontrado em três formas cristalinas: ϒ- SO3, (SO3)3 e o β-SO3. OXOÁCIDOS O ácido cujo tem sua nomenclatura terminada em “oso” têm enxofre no seu estado de oxidação +4, formando sais que terminam seus nomes em “ito” e os ácido que terminam seu nome em “ico”, forma sais com nomenclatura final “ato”, como mostra a tabela abaixo: Nome do Ácido Nome do Sal OSO ITO ICO ATO ÍDRICO ETO Os oxoânions de enxofre possuem fortes ligações duplas e apresentam características para formação de polímeros, ou seja, longas cadeias. Com isso os ácidos foram agrupados em 4 séries: sulfuroso, sulfúrico e os peroxoácidos. Ácido Sulfuroso – Pode ser encontrado em poucas quantidades nas soluções mesmo que a solução seja ácida. Pode formar compostos estáveis, que não são solúveis em água, como o CaSO3 e o BaSO3. Mas Figura 1 - Estrutura do Trióxido de Enxofre temos também aqueles que são solúveis em água e formarão os bissulfitos, lembrando que os sulfitos (SO3) -2 são seus sais retratados pelaestrutura abaixo: Os sulfitos liberam SO2 quando tratados com ácidos: Na2SO3 + 2 HCl 2 NaCl + SO2 + H2O Sempre possuirão um NOX +4, caracterizados também como fortes agentes redutores. Ácido Sulfúrico – o ácido sulfúrico de fórmula H2SO4 é um dos ácidos mais utilizados na indústria e seu principal uso é na conversão do fosfato de cálcio em superfosfato, que é utilizado como fertilizante e catalizador na fabricação de combustíveis de alta octanagem, tendo um grande importância na aplicação eletroquímica, pois é utilizado como eletrólito das baterias de chumbo. Ele tem um ponto de fusão igual a 10,5 ºC, que forma um líquido viscoso. Contém fortes ligações de hidrogênio e na ausência de água não reagem com metais para a produção de hidrogênio. Se mistura com água liberando grande quantidade de calor que chega a 880 KJ.Mol-1. Se trata de um ácido bastante forte que desidrata até mesmo o HNO3, formando íon nitrônio pela reação abaixo: HNO3 + 2 H2SO4 NO 2- + H3O + + 2 HSO4- Peroxoácidos – temos dois peroxoácidos de enxofre, o H2SO6 e o H2S2O8. Esse último é um solido incolor com o ponto de fusão igual a 65 ºC, obtido através da eletrolise de sulfatos, sendo solúvel em água. OXO-HALETOS Apenas dois compostos são capazes de formar oxo-haletos, são o S e o Se, que passam a ser chamados de haletos de tionila e selenila. Existem alguns conhecidos como o cloreto de tionila SOCl2, liquido incolor com ponto de ebulição -78 ºC utilizado pelos químicos orgânicos, convertendo ácidos carboxílicos em cloretos de acila, sendo obtido pela reação: PCl5 + SO2 SOCl2 + POCl3 HIDRETOS Todos os elementos dessa família irão formar hidretos como o H2Se, H2Te e H2Po, mais todos serão gasosos e poder ser obtidos a partir dos elementos, através de reações de ácidos minerais com sulfetos, ou pela hidrólise, como nas reações abaixo: FeS + H2SO4 H2S + FeSO4 FeSe + 2 HCl H2Se + FeCl2 Al2Se3 + 6 H2O 3 H2Se + 2 Al(OH)3 Al2Te3 + 6 H2O 3 H2Te + 2 Al(OH)3 Esses hidretos queimam ao ar livre com um chama de coloração azul e são todos solúveis em água. Os hidretos se dissociam variavelmente, formando íons H+ e todos são ácidos fracos, tendo apenas um variação para o H2Te, devido a diferença de eletronegatividade. Quanto mais ácido o átomo de hidrogênio for, mais estável serão os compostos formados a partir deles, como os óxidos, sulfetos e selenetos.
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