4°aula nitrogênio

Química do Nitrogênio
Química dos Elementos
Instituto de Química – UFG
Estágio docência – Fernanda de Sousa Fernandes Pimentel

Grupo 15/V: Família do nitrogênio
“N2” –
Quase inerte
“P” – Um
ametal mole
“As, Sb, Bi’” –
Caráter forte
de metal
Propriedades
químicas e
físicas variam
bruscamente
É o único do grupo
que existe como
uma molécula
diatômica gasosa
nas condições
normais
Fernanda de S.F. Pimentel -
Estágio docência - 2013

Grupo 15/v: Família do nitrogênio
•O N é muito eletronegativo
quase igual ao do cloro
X=3,16);
+72 +78 +103 +91
N = T.F. -210 oC eT.E. -196 oCc
F, He, Ne, Ar
P = 44 oC eT.E. 280 oC
As = T.F. 613 oC sublima
Sb = T.F. 631 oC eT.E. 1750 oC
O,Cl, F

NITROGÊNIO
 Raro na crosta terrestre, mas é o principal componente
de nossa atmosfera (76% em massa);
 Marte (2,6% de Nitrogênio);
 Vênus (96% de CO2 e 4% de Nitrogênio e outros elementos);
 Júpiter (rico em NH3 condensada);
 Urano,Netuno e Plutão (Nitrogênio ?!!);
Lavoisier (1743- 1794) denominou o elemento azoto que significa
sem vida.
N = T.F. -210 oC eT.E. -196 oC
Fernanda de S.F. Pimentel - Estágio docência - 2013

NITROGÊNIO
Fixação
941 kJ.mol-1
Ligação tripla forte
•Bactérias
•Catalisadores
que imitam as
bactérias
Quase tão inerte
quanto os gases
nobres
Energia de ligação

NITROGÊNIO
Como é obtido o gás nitrogênio puro?

Propriedades diferenciadas do nitrogênio

HIDRAZINA
 Líquido oleoso, incolor,fumegante se exposto ao ar, tóxico, odor
semelhante a amônia;
 Preparada pela oxidação da amônia com solução de hipoclorito em
meio alcalino (processo Raschig);
P.F.=1,5°C ;P.E .= 113°C

HIDRAZINA
 A N2H4 se oxida quando exposta ao ar,
liberando uma grande quantidade de calor:
 Explosivo perigoso;
 Elimina o oxigênio corrosivo
corrosivo da água;
 Combustível de foguetes;
-2 0

• Cientistas descobriram que um
determinado tipo de micróbio, a bactéria
Anammox, pode transformar urina em
hidrazina, atuando na urina alimentando-
se de amônia. Através de um processo
complexo, a amônia é transformada na
hidrazina utilizada nos combustíveis
espaciais.
• A ideia é que, no futuro, essa descoberta
ajude a resolver um dos grandes
problemas das missões tripuladas para
Marte, que é justamente a grande
quantidade de combustível necessária
para alimentar os motores que vão
conduzir a nave até o planeta vermelho. E,
quem sabe, no futuro, esse problema seja
facilmente resolvido com uma ida ao
banheiro.
Fonte:www.gp1.com.br/noticias/microbios-podem-tranformar-
urina-em-combustivel-para-foguete-214217.html

Hidroxilamina (NH2OH)
 Sólido higroscópico,incolor, baixo ponto de fusão (32°C);
 A hidroxilamina (nox -1) pode ser preparada adicionando
butóxido de sódio a uma solução de cloridrato de
hidroxilamina em 1-butanol. O NaCl formado é retirado e a
NH2OH precipitada pela adição de éster:
[NH3OH]Cl(sol) + NaOBu NH2OH(sol) + NaCl(s) +
BuOH(l)
“Caprolactama” Intermediário na fabricação de náilon

δ+ δ-
N----F
δ - δ+
N----H
Ligação apolar
N
. .
I
I
I
δ- δ+
N---I
Halogenetos de
nitrogênio
NF3 NCl3 NI3
• Estável;
• Não reage com água;
•Não é base de Lewis;
• Reage com água para
formar a NH3 e o ácido
HClO;
•Muito instável;
•Conhecido somente em
combinação com a NH3;
8 NH3.NI3(s) 5N2(g) + 6NH4I(s) + 9I2(s)
VÍDEO

Íon nitreto, N3-
 Os nitretos só são estáveis em combinação com cátions
pequenos:
3Mg(s) + N2(g) ∆ Mg3N2(s)
 O nitreto de magnésio, como todos os nitretos, dissolve-
se em água para produzir amônia e o hidróxido
correspondente:
Mg3N2(s) + 6H2O(l) 3Mg(OH)2 (s)+ 2NH3(g)

Íon azida, N3
-
 É um ânion poliatômico de nitrogênio muito reativo,
nox= -1/3;
 Seu sal mais comum é preparado a partir de óxido de
dinitrogênio e amida de sódio:
 A NaN3 é sensível a choques:
2NaN3(s) 2Na(s) + 3N2(g)
N2O(g) + 2NaNH2(l)
190°C NaN3(l) + NaOH(l) + NH3(g)

Óxidos e Oxoânions de nitrogênio
“Grande Ocorrência”
Atmosfera
Biosfera
Indústria
Oxidorredução
do Nitrogênio
Grande número de
estados de oxidação
acessíveis +1 a +5;
Rações lentas (N2
cineticamente
inerte)
O íon nitrato NO3- é um
agente oxidante forte
pH baixo aumenta
o poder oxidante
dos oxoânions
Nox +1 até +5

Diagrama de Frost para o nitrogênio
O diagrama de Frost
para o nitrogênio:
quanto mais íngrime
a inclinação da linha,
mais alto é o
potencial padrão
para o par. A linha
vermelha se refere a
pH = 0 , a linha em
azul se refere a pH
= 14.

Óxidos de nitrogênio

Ácido nítrico (HNO3)
 É a fonte mais comum de N(V);
 O íon nitrato é um agente oxidante forte mas é lento a
temperatura ambiente, a presença de um ácido forte e de
aquecimento aceleram a reação;
 Fabricação de fertilizantes e explosivos;

 É fabricado em 3 etapas pelo processo de Ostwald:
Oxidação da amônia:
4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)
Oxidação do óxido de nitrogênio:
2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)
Desproporcionação em água:
3NO2(g) + H2O(l) 2HNO3(g) + NO(g)
-3 +2
+2 +4
+4 +2+5
ΔrG° = -308,0
kJ(mol NO2)-1
ΔrG° = -5,0
kJ(mol NO3)-1
OBS: ΔfG°(NO2) = +51 kJ.mol-1

HNO3(aq) + 4Zn(s) + 9H+
(aq) NH4+
(aq) + 3H2O(l) + 4Zn2+
(aq)
2HNO3(aq) + Cu(s) + 2H+
(aq) 2NO2(g) + Cu2+
(aq) + 2H2O(l)
HNO3(aq) + 3HCl(aq) NOCl(g) + Cl2(g) + 2H2O(l)
Au(s) + NO3
-
(aq) + 4Cl-
(aq) + 4H+
(aq) [AuCl4]-
(aq) + NO(g) + 2H2O(l)
Ag.Redutor forte
-3
Ag.Redutor fraco +4
Água régia
• A redução dos íons NO3
- raramente produzem um único produto, uma vez
que muitos estados de oxidação mais baixos que do nitrogênio estão
disponíveis:
+5

Dióxido de nitrogênio (NO2)
 NO2 (+4) é um gás marrom,sufocante e tóxico, existe como
uma mistura em equilíbrio com seu dímero;
2N2O4(g) ↔ 2NO2(g)
 Em meio aquoso básico, ele sofre desproporcionamento em
N(III) e N(V):
2NO2(aq) + 2OH-
(aq) NO2
-
(aq) + NO3
-
(aq) + H2O(l)
+4 +3 +5

Óxido de nitrogênio (NO)
4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)
 No laboratório é preparado pela redução do nitrito com um
agente redutor I- :
2NO2
-
(aq) + 2I-
(aq) + 4H+
(aq) 2NO(g) + I2(aq) + 2H2O(l)
 O NO(g) é oxidado a dióxido de nitrogênio quando exposto
ao ar:
2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)
Conhecido por óxido nítrico (nox +2), é um gás incolor
preparado industrialmente pela oxidação catalítica de
amônia:
+3 +2
+2 +4

Dióxido de nitrogênio (NO2)
 Em meio ácido, o produto da reação é o N(II) em vez do
N(III):
3HNO2(aq) NO3
-
(aq) + 2NO(g) + H3O+
(aq)
+3 +5 +2

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