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Química Geral: Professor Élcio
Universidade Federal de Itajubá
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Conceitos Gerais. Tendências Periódicas e Reações Químicas;
Hidrogênio; Grupo 8A: Os Gases Nobres; Grupo 7A: Os Halogênios; Oxigênio; Outros Elementos do Grupo 6A; Nitrogênio ; Outros Elementos do Grupo 5A; Carbono; Outros Elementos do Grupo 4A; Boro.
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Isótopos do Hidrogênio
Raramente chamado de prótio, constitui 99,9844% do hidrogênio natural.
O deutério constitui 0,0156% do hidrogênio natural. Não é radioativo. Comumente simbolizado por “D”.
O trítio é radioativo e têm meia-vida de 12,3 anos.
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O trítio pode ser preparado pela reação:
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Propriedades do Hidrogênio Energia de ionização 1312 kJ Eletronegatividade E=-73kJ
O H2 : Ponto de fusão: -259 °C Ponto de ebulição: -253 °C
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Obtenção do hidrogênio por equações químicas:
Em laboratório (Pequena quantidade):
Em larga escala:
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(a) hidretos iônicos;
(b) hidretos metálicos; (c) hidretos moleculares.
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Neil Bartlett , em 1963, preparou o primeiro composto de gás nobre:
Os outros gases nobres formam compostos com muito maior dificuldade que o xenônio. Só se conhece com certeza o composto binário de criptônio, que se decompõe a -10°C.
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Configuração Eletrônica externa: ns²np5, n variando de 2 a 6.
Estado de oxidação do F: -1. Outros halogênios: -1 a 7.
Cloro , bromo e iodo encontram-se como haletos no mar e em depósitos de sal. O flúor ocorre principalmente no CaF2 (fluorespato).
Todos os isótopos de astatínio são radioativo. O de vida mais longa é o astatínio 210, com meia-vida 8,1 h.
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O potencial de redução destes elementos é muito alto.
UtilizaçãoO flúor é muito utilizado em
compostos muito estáveis com o carbono.
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O Hipoclorito de sódio ,NaClO, é ingrediente ativo de muitos alvejantes.
O bromo e o iodo não são muito utilizados pela indústria como o flúor e o cloro.
O iodo, na forma de KI, é utilizado na iodização do sal de mesa para proporcionar a pequena quantidade de iodo indispensável a dieta humana.
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Preparação de haletos de hidrogênio:
Compostos interalogenadosEx: ClF. Estado de oxidação do F é -1 e do Cl
é +1. Marcus V. Souza / Renan N. Nascimento 16 de 48
O oxigênio existe sob duas formas alotrópicas, o O2 e o O3. O primeiro dioxigênio, que é a forma normal do elemento e o segundo o ozônio.
Na temperatura ambiente o dioxigênio é gás incolor e inodoro. Condensa-se a -183 °C e congela-se a -218 °C.
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Preparação de O2
Por destilação fracionado do ar liquefeito.
Fotossíntese. Em laboratório:
Utilizado na indústria de aços, para remoção de impurezas.
Em medicina (auxiliar de respiração).
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O ozônio Gás venenoso, azul-pálido, com cheiro acre e
irritante.A exposição a 0,1 a 1 ppm provoca dor de cabeça, irritação dos olhos e vias respiratórias.
É importante componente da alta atmosfera .Na baixa atmosfera o ozônio é considerado poluente.
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O estado de oxidação do oxigênio é sempre negativo, exceto nos compostos com o flúor, OF2 e O2F2.
A maior parte dos óxidos dos não-metais combina-se com água e forma oxiácidos.
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Óxidos que reagem com água e formam ácidos são anidridos ácidos ou óxidos ácidos.
Óxidos que dissolvem em água e formam hidróxidos são anidridos alcalinos ou óxidos básicos.
Óxidos que não dissolvem em água são neutros.
Óxidos que exibem propriedades ácidas e alcalinas são anfóteros.
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Os compostos com ligações O-O e oxigênio com NOX -1 são peróxidos. Ex: KO2, RbO2.
O peróxido mais importante da química é o H2O2. É empregado como anti-séptico suave em baixa concentração e em soluções mais concentradas em alvejantes de algodão lã e seda.
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Configuração eletrônica ns2np4, com n variando de 2 a 6.
Estado de oxidação mais comum é -2.Mas também se encontram em estados de oxidação positivos, até 16.
Podem ter camada de valência expandida. Ex: SF6, SeF6 e TeF6.
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A principal fonte de enxofre são grandes depósitos subterrâneos de enxofre elementar.
Também ocorre na forma de sulfetos e sulfatos minerais. Estão presentes no carvão mineral e petróleo.
O selênio e o telúrio comparecem em minerais raros como Cu2Se, PbSe, Ag2Se. São também componentes minoritários de sulfetos minerais de cobre, ferro, níquel e chumbo.
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O enxofre têm várias formas alotrópicas. A forma termodinamicamente estável , na temperatura ambiente, é o enxofre rômbico, S8.
As formas alotrópicas mais estáveis do selênio e do telúrio são cristalinasconstituídas por cadeias helicoidais.
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O SO2 se forma na combustão do enxofre ao ar. É um gás sufocante e venenoso.
O H2SO4 é ácido forte, e têm a maior produção dentre os produtos químicos.
Existem também o SeO2 e o TeO2. O primeiro reage com água para formar ácido selenioso, H2SeO3 . O segundo é insolúvel em água, mas formam sais como NaHTeO3 e Na2TeO3.
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Gás incolor, inodoro e insípido, N2.O Ponto de fusão é -210 °C e o ponto
de ebulição é -196 °C.Muito pouco reativo em virtude da
ligação tripla forte em os átomos. A entalpia de formação é 942 kJ/mol.
Atinge estados de oxidação variado de -3 a +5.
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Utilizado principalmente na fabricação de fertilizantes nitrogenados.
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A amônia, NH3, é um dos mais importantes compostos de nitrogênio.
Pode ser preparado em laboratório de acordo com a equação:
A produção industrial se faz pelo processo Haber:
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O nitrogênio forma três óxidos comuns: N2O, NO e NO2.
O óxido nitroso, N2O, é gás hilariante, incolor, usada como anestésico geral.
O óxido nítrico, NO, é gás incolor e ligeiramente tóxico. Pode ser preparado em laboratório pela seguinte equação:
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O processo industrial de obtenção do NO é a oxidação catalítica:
O óxido nítrico reage facilmente com oxigênio para formar NO2:
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Dois oxiácidos comuns do nitrogênio são o HNO3 e HNO2.
O ácido nítrico, HNO3, é líquido incolor e corrosivo. È ácido forte. Seu maior uso é a fabricação de NH4NO3 para fertilizantes.
O ácido nitroso, HNO2, é menos estável que o HNO3 tendendo ao desproporcionamento em NO e HNO3.
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Os elementos possuem configuração eletrônica na camada externa do tipo ns2np3, com n variando de 2 a 6.
Seu estado de oxidação varia de -3 a +5.
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O fósforo ocorre principalmente nos fostatos minerais sendo a principal fonte a rocha fosfática, que contém, em sua maioria, o Ca3(PO4).
É obtido industrialmente de acordo com a equação:
Fósforo branco, P4:
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Os compostos mais importantes que contém fósforo são os trialetos (tralogenetos) e os pentaletos (Pentalogenetos).
Dentre os óxidos de fósforo o óxido de fósforo (III), P4O6, e o óxido de fósforo (V), P4O10. Esses dois óxidos representam os dois estados de oxidação mais comum do P,+3 e +5.
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O arsênio, o antimônio e o bismuto ocorrem na natureza na forma de sulfetos minerais, como As2S3, Sb2S3 e Bi2S3.
O arsênio e o antimônio possuem formas alotrópicas semelhante ao fósforo, sob formas de tetraedro: As4 e Sb4.
O bismuto é metal, possuí aparência branco-avermelhada e não tem aparência metálica. Forma liga com muitos outros metais.
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O carbono existe sob três formas cristalinas: grafite, diamante e fulerenos.
A grafite é um sólido macio, preto escorregadio, tem brilho metálico e conduz eletricidade. Folhas paralelas de átomos unidos pelas forças de London.
O diamante é um sólido duro e transparente na qual os átomos de carbono formam uma rede cristalina.
Os fulerenos são as formas moleculares de carbono. São moléculas individuais como C60, C70, lembram bolas de futebol.
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O carbono forma dois óxido principais: O CO e o CO2.
O monóxido de carbono, CO, é gás incolor, inodoro e insípido. É tóxico pois tem afinidade com a hemoglobina e assim interferir no transporte de oxigênio.
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O dióxido de carbono, CO2, é gás incolor e inodoro . É componente da atmosfera e principal contribuinte do Efeito Estufa.
Grande parte da produção de CO2 é utilizado para refrigeração na sua forma sólida, CO2(s), conhecido como Gelo Seco. Outra parte da produção destina-se a fabricação de soda e bicarbonato de sódio.
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O CO2 é moderadamente solúvel em água na pressão atmosférica. Formando solução ácida.
Já o íon carbonato CO32-, forma solução
básica com a água. Encontra-se, natureza, o íon carbonatos em diversos minerais sendo o principal deles a calcita CaCO3.
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Possuem configuração eletrônica ns2np2.
Em sua maioria formam compostos ligados covalentemente.
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Depois do oxigênio, o silício é o elemento mais abundante na crosta terrestre. Ocorre como SiO2 e também numa grande diversidade de silicatos minerais.
Cerca de 90% da crosta terrestre são constituídos compostos que contenham silício e oxigênio. Os silicatos são compostos com um átomo de silício circundado por quatro átomos de oxigênio.
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O íon silicato SiO4-4 está no seu
estado de oxidação mais comum +4.
SiO4-4 Si2O7
-6 Si2O6
-4
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Quando o quartzo é fundido, formando um líquido pegajoso, muitas ligações de sílicio e oxigênio são rompidas. Quando resfria rapidamente o líquido estas ligações se refazem porem os átomos não conseguem se organizar. Obtém-se então um sólido amorfo, o vidro de quartzo ou de silica.
Silicones são substâncias organizadas em cadeias deste tipo:
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Configuração eletrônica: [He]2s22p1.Moléculas constituídas apenas de
boro e hidrogênio constituem a família dos boranos. Ex: BH3 e B2H6.
O ácido bórico H3BO3 é ácido muito fraco, comumente usado como medicamento oftálmico.
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BROWN, Theodore; LEMAY, Eugene; BURSTEN, Bruce. Química: Ciência Central. Tradução: Horácio Macedo. Rio de Janeiro: Rio de Janeiro, 1999.
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