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Elemento -Símbolo -Configuração -Nox
ElementoOXIGÊNIOENXOFRESELÊNIOTELÚRIOPOLÔNIO
SímboloO8S16Se34Te52Po84
Configuração2s2 2p4
3s2 3p4
3d10 4s2 4p4
4d10 5s2 4p4
4f14 5d10 6s26p4
Nox-2 , (-1)+2 , +4 , +6+2 , +4 , +6+2, +4 , +6+2, + 4
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Todos os elementos do Grupo 16 tem configuração eletrônica s2p4
Eles podem atingir a configuração de gás nobre ou recebendo dois elétrons ou compartilhando.
O Oxigênio é o segundo elemento mais eletronegativo, perdendo apenas para o F.
O estado de oxidação do oxigênio é -2.Os demais podem apresentar estados de oxidação -2 e +4
e +6 sendo estes mais estáveis.
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PROPRIEDADES GERAIS• O ácido sulfúrico é o
produto mais importante da indústria química.
• Os elementos apresentam a tendência normal de aumento no caráter metálico, ao se descer pelo grupo.
• S, Se e Te são moderadamente reativos e queimam ao ar
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PROPRIEDADES GERAIS
• Os quatro primeiros elementos desse grupo são não-metais
• São elementos conhecidos como formadores de MINÉRIOS.
• Diversos produtos químicos contendo os elementos desse grupo tem importância econômica.
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O Po foi descoberto por Marie Curie, pelo processamento de grandes quantidades de minerias do Tório e de Urânio e
separação dos produtos de decaimento.
Todos os elementos desse grupo, exceto o Te, são POLIMORFOS (pode ser obtidos em mais de uma
variedades alotrópica).O S possui mais formas alotrópicas que qualquer
outro elemento.Essas formas diferem no grau de polimerização do S e
na estrutura cristalina.
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As duas formas cristalinas são :enxofre - ou rômbico, que é estável a temperatura
ambienteenxofre- ou monoclínico, que é estável acima de
95,5 •C.Estas duas formas se interconvertem quando aquecidos
ou resfriados lentamente.O Srômbico ocorre naturalmente na forma de grandes
cristais amarelos em áreas vulcânicas.Todos são solúveis em CS2
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Há diversos métodos para a obtenção do S :Recuperação a partir do gás natural ...................48%Mineração (Processo Frasch)..............................19%A partir das piritas ..............................................17%Recuperação de gases de ustulação.....................12%Mineração como S mineral..................................4%Obtido a partir do CaSO4 .............................. 0,03%Grandes quantidades de S são obtidos a partir do gás natural.2H2S + 3 O2 2 SO2 + 2 H2OSO2 + 2 H2S 2 H2O + 3S
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O S é um constituinte essencial, embora menos frequente, de certas proteínas
Está presente nos AMINOÁCIDOS, CISTINA, CISTEÍNA E METIONINA.
S + O2
2SO2 + O2 SO3 + H2O
Cerca de 60 % de ácido sulfúrico produzida é empregada na fabricação de fertilizantes.
O restante dá origem a SULFITOS, HIDROGENOSSULFITOS e gás sulfuroso, são importantes como ALVEJANTES.
10% da produção do S que não são consumidos na produção de ácido sulfúrico são empregados na forma de S elementar.
Parte é usada na fabricação de CS2 que por sua vez é usada na fabricação do CCl4 e VISCOSE.
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O enxofre reage com ALCENOS formando LIGAÇÕES CRUZADAS entre as moléculas.
Essa reação é importante no processo de VULCANIZAÇÃO da borracha.
O S e o Se desidrogenam hidrocarbonetos saturados.O S é usado também na fabricação de fingicidas, inseticidas e
pólvora.A pólvora é KNO3 -75 %, C -15%e 10 % de S.
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O Se e o Te ocorrem associados aos minérios do grupo dos SULFETOS.
São obtidos na forma concentrada a partir dos depósitos ou sedimentos anódicos do processo de refino eletrolítico do
cobre.A maior parte do Se é usada para descolorir o VIDRO.
O Se é usado em fotocopiadoras do tipo xerox, no fotorreceptor destinado a receber a imagem.
Tanto os compostos de Se como os de Te são absorvidos pelo organismo humano e são eliminados pelo suor, na
forma de compostos orgânicos de mau cheiro.
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O Oxigênio é o mais abundante, perfazendo 20,9 % em volume e 23 % em peso da atmosfera.
CO2 + 6 H2O + energia C6H12O6 + 6 O2
O Enxofre é o 16o elemento mais abundante e constitui 0,034 % em peso da crosta.
Ocorre na forma combinada como sulfetos e sulfatos.Em muitos lugares, o S elementar pode ser obtido de
fontes vulcânicas
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O S é extraído desses depósitos subterrâneos pelo processo FRASCH, fornecendo S de elevado grau de pureza.
O SO2 é extrraído, obtido como SUBPRODUTO da extração de metais a partir dos minérios do grupo dos SULFETOS
4 FeS2 + 11 O2 2 Fe2O3 + 8 O2
O SO2 é usado para a obtenção de ácido sulfúrico.A grande quantidade de S na forma, de sulfatos dissolvidos
nas águas dos oceanos e também na forma de depósitos minerais, como por exemplo de sulfato de cálcio.
CaSO4 + C 2SO2 + 2CaO + CO2
O gás sulfuroso é usado para a fabricação de ácido sulfúrico pelo processo de CONTATO.
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S, Se e Te não são atacados por ÁCIDOS exceto aquelesque são AGENTES OXIDANTES.
O Po tem propriedades metálicas, pois se dissolve em ácido sulfúrico, fluorídrico,clorídrico e nítrico.
O Po é fortemente radiativo e as partículas alfa emitidas decompõem a água.
O Oxigênio apresenta diversas diferenças em relação aos demais elementos do grupo.
Estas diferenças estão relacionadas ao seu menor tamanho,, sua maior eletronegatividade, e à falta de orbitais d.
O Enxofre possui uma maior tendência de formar cadeias e ciclos que os demais elementos do grupo.
O Enxofre forma uma extensa e incomum variedade de compostos com o N2
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5-PROPRIEDADES QUÍMICAS5-PROPRIEDADES QUÍMICAS• 5.1 - ENXOFRE5.1 - ENXOFREN0X +6 :
NOX +4:
NOX -1:
NOX -2:
H2SO4, SO4-2, SO3
H2SO3, SO3-2, SO2
Na2S2, FeS2,
Na2S, FeS
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NOX 0: ENXOFRE ELEMENTAR
• Apresenta uma ampla variedade de formas alotrópicas
•Principais formas alotrópicas:
1) Molécula diatômica S2, S S, instável
2) Cadeias abertas: Sn, enxofre fibroso ou polimérico
3) Cadeias fechadas: S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S18, S20, S21 S25 S30
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OBTENÇÃO E EXTRAÇÃO DO ENXOFRE OBTENÇÃO E EXTRAÇÃO DO ENXOFRE
PROCESSOFRASCH APARTIR DO GÁS
NATURAL E PETRÓLEO
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REATIVIDADE DO ENXOFREREATIVIDADE DO ENXOFRE
Reage com metais, não metais, ácidos oxidantes
Reage com íon sulfeto resultando nos íons polissulfetos
Reage com os íons sulfitos originando os íons tiossulfatos
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PRINCIPAIS APLICAÇÕES DO ENXOFREPRINCIPAIS APLICAÇÕES DO ENXOFRE
• Fabricação do ácido sulfúrico
• Preparação do SO2, CS2, sulfitos, bissulfitos
•Vulcanização da borracha
•Indústrias do papel, inseticidas
•preparação da pólvora
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5.2 - SELÊNIO E TERLÚRIO5.2 - SELÊNIO E TERLÚRIO
ESTADOS DE OXIDAÇÃO
NOX +6:
NOX +4:
NOX -2:
H2SeO4, SeO4-2, SeF6, TeO3, H6TeO6, TeF6
H2SeO3, SeO3-2, SeO2, SeCl4, TeO2, TeCl4
H2Se, H2Te, Se-2
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NOX 0: Selênio e Telúrio elementares
Telúrio: apenas uma forma cristalina igual a do selênio cinzento
Selênio:•Se2
•Selênio cinzento
•Selênio vítreo ou preto
•Selênio monoclínico
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REATIVIDADEREATIVIDADE
• A tendência a reação com os outros elemento químicos diminui do enxofre para o polônio, porém apresentam propriedades químicas semelhantes ao enxofre.
APLICAÇÕESAPLICAÇÕESO Selênio é utilizado para descolorir vidros, em fotocopiadoras, pilhas de selênio.
O telúrio é utilizado principalmente na preparação deligas metálicas com o ferro.
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6- PRINCIPAIS COMPOSTOS6- PRINCIPAIS COMPOSTOS
6.1- HIDRETOS
H2S, H2Se, H2TeSão tóxicos com odor
desagradável
São considerados ácidos fracosComparando com a molécula de H2O
OH H
Ângulo próximo a 105, sugere hibridização sp3
H2S, H2Se, H2Te Ângulo próximo a 90, sugere que nas ligações com os átomos de hidrogênio, os orbitais envolvidossão p quase puros.
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H2S SULFETO DE HIDROGÊNIOSULFETO DE HIDROGÊNIO
• É solúvel em água, formando uma solução fracamente ácida
•Reage com a maioria dos metais formando os sulfetos
•Reage com bases forte formando os sulfetos normais ou hidrogenosulfetos
•Reage como agente redutor de ácidos e óxidos
•Reage com sais solúveis de certos metais formando precipitados (sulfetos metálicos) com cores características.
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PRINCIPAIS APLICAÇÕESPRINCIPAIS APLICAÇÕES
Laboratório de química analítica (análise de metais)
Obtenção de ácido bromídrico e iodídrico
Obtenção de sulfetos
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6.2- ÓXIDOS6.2- ÓXIDOS
A) Dióxidos SO2, SeO2, TeO2, PoO2
Estruturalmentesão diferentes
SO2 Formado por moléculas discretasmesmo no estado sólido
SeO2 Sólido na temperatura ambiente, formado por cadeias não planas
SeO
O
SeOO
SeO
O
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TeO2
PoO2
Sólidos cristalinos
SO2
Gás incolor, extremamenteestável e facilmente liquefeito.
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OBTENÇÃO
A) Reação Direta
B) Oxidação de Sulfetos metálicos
C) No laboratório
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PROPRIEDADES QUÍMICAS
A) Dissolve-se em água formando moléculas hidratadas do óxido
B) Com soluções básicas forma os sulfitos normais ou hidrogenossulfitos
C) Com soluções de carbonatos alcalinos forma os sulfitos e libera CO2
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APLICAÇÕES
Obtenção do H2SO4
Obtenção do Ca(HSO3)2
Alvejante (farinha, lã, acúcar, palha)
Destruição de fungos e bactérias
No estado líquido é um importante solvente industrial
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B) Trióxido
SO3
Preparado através do processo de contato
Trióxido de enxofre
A reação é favorecida:•baixas temperaturas•pressões elevadas•excesso de O2 e retirada de SO3
Catalisadores: Pt, V2O5
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O SO3 reage violentamente com a H2O,liberando grande quantidade de calor e formando H2SO4
Estrutura do SO3
A) No estado gasoso
Estrutura trigonalplana
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SO
O
SO
O
O
OS
O
O
O
B) No estado sólido
Na temperatura ambiente é um sólido incolor
Existe em 3 formas diferentes:(SO3)3, na forma de um trímero, com estrutura semelhante a do gelo
As outras duas formas constituídas por cadeias
helicoidaisInterligadas formando camadas
S O
O
O
S O S
O
O
O
O
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O SO3 é um poderoso agente oxidante, principalmente quando aquecido
2HBr + SO3 Br2 + H2SO3
APLICAÇÕESAPLICAÇÕESPreparação do H2SO4
Sulfonação de alquilbenzenos de cadeia longa
Preparação do ácido sulfâmico (NH2SO3H)
Sólido na temperaturaambiente
Utilizado na limpezadas instalações de usinasde refino de açúcar e de cervejarias
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Oxiácidos do EnxofreOxiácidos do Enxofre
Série do ácido sulfuroso
Íons sulfitos formam sólidos estáveisSão insolúveis ou pouco solúveis:
Solúveis: sulfitos do grupo 1 e amônio.
Em soluções diluídas predominam os íons
SHO
HOO
SO3-2
CaSO3 ; BaSO3 ; Ag2SO3.
HSO3- Íon hidrogenossulfito (bissulfitos)
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Sulfito de sódio é usado como alvejante, branqueador de polpa da madeira na indústria do papel e celulose.
Na2SO3
H2O + Na2CO3 + 2SO2 2NaHSO3 + CO2
2NaHSO3 + Na2CO3 2Na2SO3 + H2O + CO2
SO3-2 e HSO3
-+4 +4São agentes redutores moderadamente fortes.
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Série do ácido sulfúricoS OHOH
O
O
H2SO4 É o ácido mais importante para a indústria química em geral.
Líquido incolor,oleoso,P.E.=340ºc,relativamente barato
Ácido sulfúrico - 98%Solução de SO3 em H2SO4 (Óleum)Bateria - 33%Fertilizantes - 50%, 97%
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É um ácido forte
H2SO4 + H2O H3O+ + HSO4-
K1 muito grande, a 1ª ionização é quase completa
HSO4- + H2O H3O+ + SO4
-2 K2 é parcial
HSO4- - íon hidrogenossulfato
SO4- - íon sulfato
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Reação com a água
O H2SO4 se dissolve em água liberando grande quantidade de calor, devido, principalmente, a elevada energia de hidratação dos íons H+ (Hhidratação= -267,9 kcal/molH+) formados durante a reação de ionização do ácido
H+ + H2O H3O+ (H = -267,9 kcal/mol)
Na ausência de H2O não reage com os metais para formar H2
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H2SO4 concentrado
H2SO4 concentrado é um agente oxidante forte
Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2OCONC
Não reage com ácidos, pois está abaixo do H na série eletroquímica.
2NaBr + H2SO4 Na2SO4 + 2HBr-
Ação oxidante Ação oxidante do Hdo H22SOSO44
Br2
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H2SO4 conc. É um agente desidratante, devido a sua facilidade de reagir com a água.
É usado na secagem de gases e líquidos que não reagem quimicamente com ele.
Também pode desidratar compostos orgânicos, provocando até a carbonização:Carboidratos carbono elementar
C6H12O6 + H2SO4 6C + H2SO4.6H2O GLICOSE
Carboniza a madeira, amido e fibras de algodão e lã.
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Também desidrata HNO3 formando o íon NO2
+ (íon nitrônio). Usado nas reações de nitração de compostos orgânicos
HNO3 + 2H2SO4 NO2+ + H3O+ + 2HSO4
-
conc
Preparação do HPreparação do H22SOSO44
O processo industrial mais importante é o
Onde o SO2 é oxidado a SO3 pelo ar, na superfície de um catalisador.
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Etapas1º) Fonte de SO2 : Enxofre elementar (no Brasil, quase todo importado)
BLENDA DE ZINCO (Metalurgia do zinco) : ZnS PIRITA : FeS2 ; outros sulfetos
Ustulação Ustulação : aquecimento em presença de ar
2FeS2 + 11/2 O2 Fe2O3 + 4SO2(s) (g)
ZnS + 3/2 O2 ZnO + SO2(s) (g) (s) (g)
2º) Oxidação do SO2 :
Catalisador : VV22OO55
SO2 + 1/2 O2 SO3
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3º) Absorção do SO3 :O SO3 formado é absorvido por H2SO4 (98,5 - 99%) formando o ácido sulfúrico fumegante ou óleum, o qual tratado com água produz o ácido sulfúrico.
H2S2O7 + H2O 2H2SO4(l) (l) (aq)
SO3 + H2SO4 H2S2O7(g) (l) (l)
O excesso é retirado e o restante volta para o sistema.
H2S3O10 + 2H2O 3H2SO4
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* No conjunto as reações de obtenção do H2SO4 liberam grande energia. A partir S8 (s) são liberados aproximadamente 600kJ/mol de ácido produzido. Esta energia é utilizada para gerar eletricidade, em geral mais do que suficiente para a operação da fábrica.
* As grandes instalações industriais brasileiras produzem cerca de 1000 ton/dia de ácido. A maior planta brasileira é a da Fosfértil, em Uberaba-MG, com capacidade para produzir 2300 ton/dia.
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As usinas que queimam enxofre são as mais baratas e simples, todo o calor desprendido é recuperado na forma de vapor de água com temperatura elevada, que é usado para gerar energia em outro ponto da fábrica, além de ser usado para difundir o enxofre. Quando se usa sulfeto metálico é necessária a purificação, então menor quantidade de energia é recuperada.
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Aplicações do H2SO4
• Maior parte destinada à indústria de fertilizantes – Conversão de fosfato de cálcio a superfosfato
• Em indústrias químicas em geral- metalurgia
- indústria do papel
- refino do petróleo
etc...