INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO NORTE – CAMPUS CURRAIS NOVOS.

LICENCIATURA EM QUÍMICA – 3º Período.

DISCIPLINA: Química Inorgânica Descritiva.DOCENTE: Elenir Nobre Pinho Ribeiro.

DISCENTES: Viviane Mayara e Amanda Valleska.

CALCOGÊNIOS

18 de Setembro de 2013Currais Novos - RN

Objetivo

Apresentar os elementos do grupo 16, suas características, aplicações e as principais formas de obtenção.

Preparados?

Macete para memorização dos elementos do grupo 16

O- Oxigênio

S- Enxofre

Se- Selênio

Te- Telúrio

Po- Polônio

OS SeTePorquinhos.

Introdução

Calcogênio é qualquer elemento químico do grupo 16 da Tabela Periódica .

Khalkos = Cobre ; Gênio= Origem, assim, “originário do cobre” .

Possuem mesmas propriedades químicas.

Todos os elementos deste grupo são não-metais.

Posição na tabela periódica

Gás incolor, inodoro e insípido;

Pouco solúvel em água;

Essencial para a manutenção da vida;

Elemento mais abundante dentro do globo terrestre;

É responsável por aproximadamente um quinto da constituição do ar puro.

Descoberto em 1714 por Priestley;

Lavoisier e Priestley: Um descobriu, o outro entendeu.

É insolúvel em água, porém, apresenta solubilidade em dissulfeto de carbono;

Localizado com relativa facilidade na natureza;

É responsável pelo surgimento das chuvas ácidas;

Os alquimistas na Idade Média conheciam a possibilidade de combinar o enxofre com o mercúrio;

O nome enxofre deriva do latim sulphurium.

Boa parte dos seus compostos apresentam características tóxicas;

Apresenta características muito parecidas com as do Enxofre e Telúrio.

Provém do grego “ Selene” que significa deusa lua.

Foi descoberto por J. J. Berzelius em 1817;

Movido pela afirmação de Martin Klaprot;

Jöns Jakob Berzelius

É pouco abundante na crosta terrestre;

Encontrado na natureza sob forma de minérios de Cobre, Ouro e Enxofre.

Deriva do latim “Tellus” que significa terra.

Foi descoberto em 1782 por Franz Müller;

O metal foi isolado em 1798 por Klaproth, que comprova a existência do elemento;

Franz Müller

Klaproth

O primeiro elemento químico usado para divulgar uma situação política;

Radioativo e usado em crimes de envenenamento;

Encontra-se em estado sólido

Descoberto em 1898 por um casal de pesquisadores Poloneses;

Batizaram o novo elemento dessa forma, pois pretendiam chamar a atenção para a crise enfrentada naquela região.

Pierre e Marie Curie

Propriedades gerais dos elementos

Oxigênio Em estado sólido, líquido ou gasoso, o oxigênio exibe

uma coloração levemente azulada.

O Oxigênio tem número atômico (Z) = 8 e Massa Atômica (A) = 16

Ponto de fusão 50,35 K

Ponto de ebulição 90,18 K

Enxofre No estado sólido normal, o enxofre é formado por anéis

octatômicos.

O resfriamento súbito do líquido conduz a uma forma elástica, chamada enxofre plástico.

O S tem número atômico (Z) = 16 e Massa Atômica (A) = 32

Ponto de fusão 388,36 K

Ponto de ebulição 717,75 K

Selênio Na natureza: apresenta-se quase sempre na forma

selenetos;

O Se tem número atômico (Z) = 34 e Massa Atômica (A) = 78,96;

Ponto de fusão 494 K ;

Ponto de ebulição 958 K;

É insolúvel em água e álcool.

Telúrio Quando aquecido, resultam vapores amarelos de Te2,

muito venenosos;

O telúrio tem número atômico (Z) = 52 e Massa Atômica (A) = 127,60;

Ponto de fusão 722,66 K

Ponto de ebulição 1261 K.

Polônio O polônio é um elemento radioativo cujo núcleo, instável, se

transforma em chumbo, pela emissão partículas alfa;

As baixas temperaturas tem estrutura cúbica e a altas temperaturas assume uma forma romboédrica;

Número atômico (Z) = 84 e Massa Atômica (A) =209;

Ponto de fusão 527 K ;

Ponto de ebulição 1235 K.

O e S são totalmente não-metálicos. O caráter não-metálico é menor no Se e no Te.

O Po é caracterizado metálico.

O oxigênio apresenta diversas diferenças em relação aos demais elementos do grupo.

O enxofre possui uma maior tendência de formar cadeias e ciclos que os demais elementos do grupo.

Enquanto o O e o S possuem somente elétrons s e p, o Se segue logo após a primeira série de transição e também possui elétrons d.

Enquanto o O e o S possuem somente elétrons s e p, o Se segue logo após a primeira série de transição e também possui elétrons d.

Todos os compostos de Se, Te e Po são potencialmente tóxicos e devem ser manuseados com cuidado. Os derivados orgânicos e os compostos voláteis tais como H2Se e H2Te, são 100 vezes mais tóxicos que o HCN.

As propriedades elétricas também variam de cima para baixo no grupo: O e S são isolantes, Se e Te são semi-condutores e Po é condutor metálico;

Hidretos

Recebe o nome de hidreto o grupo de compostos orgânicos em que, na molécula, o elemento mais eletronegativo é o hidrogênio (H).

Os hidretos podem ser classificados de acordo com o tipo de ligação química que estabelecem em iônicos, covalentes e metálicos.

Hidretos:

Todos os elementos desse grupo formam hidretos covalentes, ou seja, água H2O, sulfeto de hidrogênio H2S, seleneto de hidrogênio H2Se, telureto de hidrogênio H2Te e poloneto de hidrogênio H2Po.

Covalente: FeS + H2SO4 H2S + FeSO4

Iônico: Al2Te3 + 6H2O 3H2Te + 2Al(OH)3

Haletos

São compostos químicos que possuem qualquer um dos representantes do grupo 17 (Flúor, Cloro, Bromo, Iodo e Astato) com estado de oxidação -1. 

Por serem muito eletronegativos, têm facilidade de se ligar até aos gases nobres (como fluoretos de xenônio – XeF2, XeF4, XeF6 – mesmo que por um curto espaço de tempo).

Nos compostos com flúor os elementos S, Se e Te alcançam a valência máxima de 6.

SF6, SeF6 e TeF6 são gases incolores, com estrutura octaédrica e são obtidos pela combinação direta dos elementos.

O SF6 , é considerado um haleto muito importante, é um gás incolor, inodoro, não- inflamável, insolúvel em água e extremamente inerte.

É usado como um dielétrico gasoso (isolante) em transformadores de alta tensão elétrica e em equipamentos de distribuição de eletricidade.

O SeF 6 é um pouco mais reativo e o TeF6 é hidrolisado pela água.

TeF6 + 6H2º -> 6HF + H6 Te 6

Muitos tetra-haletos são conhecidos. É difícil a preparação de tetrafluoretos pela combinação direta dos elementos, mesmo utilizando F2 diluído, pois eles prontamente reagem com F2 diluído formando os hexafluoretos.

O SF4 é altamente reativo, mas é mais estável que ao fluoretos inferiores. Em contraste com os hexafluoretos, que são relativamente estáveis, os tetrahaletos são muito sensíveis à água:

SF4 + 2H2O -> SO2 + 4HF

Oxo-Haletos S e Se formam oxo-haletos denominados haletos de tionila

e de selenila, são conhecidos: SOF2; SOCl2; SOBr2; SeOF2; SeOCl2; SeOBr2;

O cloreto de tionila, SOCl2 , é um líquido fumegante incolor obtido a partir de SO2:

PCl 5 + SO2 → SOCl2 + POCl3 SOCl2

É usado para converter ácidos carboxílicos em cloretos de acila, além de ser usado na obtenção de cloretos metálicos anidros:

SOCl2 + 2R-COOH → 2R-COCl + SO2 + H2O

Os oxo-haletos de S e Se possuem estrutura tetraédrica.

Principais usos destes elementos

Oxigênio Comburente do Foguete;

Indústrias química, petroquímica e farmacêutica, para fabricação de compostos diversos.

Enxofre Utilização na fabricação de pólvora e de fogos-de-artifício.

Utilização na construção de baterias, por exemplo, para utilização em automóveis elétricos, também é uma possibilidade.

Selênio Os sulfetos de selênio são usados em medicina veterinária

e xampus anti-caspa.

O seleniato de sódio é usado como inseticida.

Telúrio Ligas metálicas;

Fabricação de Cerâmicas.

Polônio É proposto para ser usado como gerador termoelétrico em

satélites artificiais e sondas espaciais.

No tabaco com arsênico e naftalina, que é uma das principais causas de câncer.

Alotropia

Designa a propriedade de certas substâncias de existir em diferentes modificações;

Alótropos do Oxigênio: 

O gás oxigênio e ozônio diferem um do outro no número de átomos que forma a molécula.

Dizemos que o gás oxigênio e o ozônio são as formas alotrópicas do elemento químico oxigênio.

Gás Oxigênio

Segundo componente mais abundante do ar atmosférico, só é possível realizar combustão com a presença deste gás, inclusive a respiração dos seres vivos.

Gás Ozônio:

 Existe em maior quantidade numa altitude de 20 km a 40 km. Impede que os raios ultravioleta do Sol cheguem diretamente à Terra. É tóxico se entrar em contato com os seres humanos, causando lesões nos olhos, na pele e no sistema imunológico.

Enxofre:

Existem as seguintes variedades alotrópicas do enxofre: S2, S4, S6 e S 8.

Porém, as mais importantes são as duas variedades formadas (S8), o Enxofre Rômbico ou Ortorrômbico e o Enxofre Monoclínico.

As moléculas das duas variedades

são formadas por oito átomos de

enxofre, ligados na forma de anel,

porém se diferenciam no arranjo

ou arrumação de suas moléculas

no espaço.

Enxofre Monoclínico:

Apresenta-se na forma de cristais opacos com formatos de agulha;

Encontrados em regiões vulcânicas.

Enxofre Rômbico:

É a variedade alotrópica mais comum;

Aparece na forma de cristais amarelos e transparentes.

Selênio : Selênio possui seis variedades alotrópicas que diferem no

modo de empacotamento no cristal;

Há três formas vermelhas cristalinas (contém anéis Se8) e não-metálicas; uma forma vermelha amorfa (contém cadeias poliméricas);

Duas formas cinza das quais uma é metálica (contém cadeias infinitas de átomos);

E uma forma preta vítrea (formada por grandes anéis irregulares com até 1000 átomos);

Nesta forma, o selénio tem propriedades de semicondutor típico. 

Telúrio

O telúrio possui uma única forma cristalina, que é semi-metálica e apresenta cor prateada.

Polônio

O polônio é um metal verdadeiro. Existe numa forma α-cúbica e numa forma β-romboédrica, ambas metálicas.

Propriedades gerais dos ácidos

Os oxoácidos de Enxofre são mais importantes e numerosos que os de Se e Te.

TERMINAÇÃO ENXOFRE NO ESTADO DE OXIDAÇÃO

FORMAÇÃO DE SAIS TERMINADOS EM:

oso + IV ito

ico + VI ato

1)  Série do Ácido Sulfuroso (H2SO3):

S(+IV)

O ácido sulfuroso, H2SO3, é um ácido formado através da ligação da água (H2O) e o dióxido de enxofre (SO2).

É menos potente que o ácido sulfúrico (H2SO4), entretanto, o seu lançamento no meio ambiente, que ocorre por meio de chuvas ácidas, é altamente prejudicial, representando grande risco para todo ser vivo.

2) Série do Ácido Sulfúrico (H2SO4):

S (+IV)

O ácido mais importante usado na indústria química. Usado na indústria de petróleo, para remover impurezas da gasolina e óleos e na fabricação de explosivos.

3) Série do Ácido Ditiônico (H2S206):

S (+V)

Ele é obtido através da ação do dióxido de manganês no dióxido de enxofre. Ele é muito instável e é encontrado apenas em solução aquosa e seus sais.

4) Série dos Peroxoácidos:

Ácido Peroxomonossulfúrico H2SO5

 Tem sido utilizado em uma variedade de aplicações de limpeza e de desinfecção, por exemplo, no tratamento de produtos de limpeza para piscina.

  

Oxoácido de Selênio e Telúrio  O Selênio forma dois ácidos: o Selenioso( H2SeO3) e o

Ácido Selênico( H2SeO4)

O Telúrio forma dois ácidos: o Teluroso( TeO2) e o Ácido Telúrico( H6TeO6)

Poder Oxidante e Reatividade dos Elementos

Praticamente todos os elementos reagem com o oxigênio formando óxidos. Os Óxidos são classificados de acordo com sua estrutura e de sua propriedades químicas.

De acordo com esse critério, os óxidos são classificados em normais, peróxidos ou subóxidos.

Oxidos Normais:

Óxidos são substâncias que possuem oxigênio ligado a outro elemento químico.

Ex:SO2 (dióxido de Enxofre)

NOX do oxigênio= -2

Peróxidos:

Óxidos possuem dois oxigênios ligados entre si. (O-O). Ex: H2O2 (Peróxido de hidrogênio)

NOX do oxigênio= -1

Subóxidos:

Esses compostos contêm uma quantidade de oxigênio menor que o previsto a partir do número de oxidação de M. Além das ligações M-O, eles possuem ligações M-M, como por exemplo o O=C=C=C=O.

Uma segunda classificação dos óxidos se baseia nas suas propriedades ácido-base.

Assim, os óxidos podem ser: ácidos, básicos, anfóteros ou neutros, dependendo dos produtos formados quando reagem com água.

Óxidos básicos:

Os óxidos metálicos são geralmente básicos;

Os óxidos iônicos são formados por compostos em que a elevada energia reticular compensa esse grande consumo de energia, isso influi nas altos pontos de fusão e ebulição.

Quando reagem com a água, o íon O2- é convertido em OH-.

Na2O + H2O 2NaOH

Óxidos Anfóteros:

Muitos metais forma óxidos anfóteros, ou seja, que reagem tanto com ácidos fortes como com bases fortes.

Óxidos Ácidos:

Os óxidos dos elementos não-metálicos são geralmente covalentes. Muitos ocorrem como moléculas discretas (CO2 , NO, SO2 , Cl2O) e apresentam baixos pontos de fusão e ebulição.

Óxidos Neutros:

Alguns poucos óxidos covalentes não apresentam características nem básicas nem ácidas (N2O, NO, CO).

Reações entre os óxidos:

Mais importante que a reação de um óxido com água, são suas reações e a sua relação com outros óxidos.

Dispondo uma série de óxidos do mais básico ao mais ácido, verifica-se que quanto mais afastados estiverem, mais estável será o composto formado quando reagirem entre si.

Referências

ATKINS, P.W.; SHRIVER, D. F. Química Inorgânica. 4ed. São Paulo: Bookman,2008.

LEE, J. D. Química Inorgânica Não Tão Concisa. 5ed, São Paulo: Edgard Blucher,1999.

MAHAN, B. M.; MYERS, R. J. Química um Curso Universitário. 4 ed. São Paulo: Edgard Blucher, 1993.

“Alotropia”. http://www.coladaweb.com/quimica/fisico-quimica/alotropia. Consultado em: 15/08/2013.

PAOLI. Joana. “Alotropia”. http://www.slideshare.net/joannadepaoli/alotropia-16989051. Consultado em: 20/08/2013.

“Selênio-Se”. http://www.quimlab.com.br/guiadoselementos/selenio.htm. Consultado em: 20/08/2013.

Exercício

1) Quais as principais características dos calcogênios?

2) Quais as mais importantes variedades alotrópicas do enxofre?

3) Dê exemplo de dois ácido derivados do enxofre?