Estudo e relatos sobre a família do nitrogênio e calcogênios. IFRJ- Duque de Caxias, Técnico em Química.

1. 1
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONALE TECNOLÓGICA
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de
Janeiro Campus Duque de Caxias
Disciplina: Inorgânica I
Professor: Éverton Tomaz
Família do nitrogênio e calcogênios
Turma: QIM 231
Alunos: Daniel Vasconcelos,
Lucas Leite
Duque de Caxias
Abril – 2015

2. 2
Resumo
Abstract

3. 3
Sumário
Resumo--------------------------------------------------------------------------------- Pág.02
Abstract--------------------------------------------------------------------------------- Pág.02
Introdução------------------------------------------------------------------------------ Pág.04
Objetivos-------------------------------------------------------------------------------- Pág.06
Procedimento Experimental---------------------------------------------------------- Pág.07
Resultados e Discussão--------------------------------------------------------------- Pág.07
Conclusão------------------------------------------------------------------------------- Pág.09
Questionário---------------------------------------------------------------------------- Pág.09
Referências----------------------------------------------------------------------------- Pág.12

4. 4
Introdução
O grupo VIA ou a família dos Calcogênios, é formada pelos
elementos Oxigênio, Enxofre, Selênio, Telúrio e Polônio. Os elementos dessa família
possuem número de oxidação – 2. Sua configuração eletrônica sempre finaliza em
s2p4. Nessa família se encontra o elemento de maior presença na crosta terrestre: O
Oxigênio, o elemento mais eletronegativo dessa família, por isso apresenta ligações
com caráter mais iônico que os demais.
O Oxigênio está presente na forma de óxido dos mais variados elementos.
Muitos elementos puros são obtidos através do tratamento desses óxidos. Além da sua
óbvia importância na sobrevivência dos seres aeróbios, através da respiração. O
oxigênio também é altamente utilizado na indústria do aço. Ele é soprado através do
ferro gusa para queimar o carbono presente nele.
O Enxofre é conhecido pelos seus ácidos Sulfúrico e Sulfídrico. O primeiro é
um ácido altamente corrosivo, usado em baterias de automóveis, usado na indústria e
muitas vezes é o ácido escolhido quando uma reação orgânica precisa de catalisadores
ácidos. O ácido sulfídrico é conhecido por ser uma substância volátil e extremamente
tóxica quando inalada. A princípio possui um odor de ovos podres, mas a medida a
quantidade inalada aumenta, ele afeta o olfato e a pessoa não pode sentir cheiros. Com
uma exposição prolongada ele pode até matar.
Selênio pode ser encontrado em diversas formas de arranjo do sólido, assim
como o enxofre, algumas dessas formas são amorfo, monoclínico vermelho e
hexagonal cinza. Na forma cristalina ele possui propriedades fotocondutores e pode
ser usado em fotocélulas. Selênio as vezes é acrescentado ao vidro para retirar a
coloração verde dada por algumas impurezas de ferro.
O Telúrio pode ser encontrado na sua forma pura em regiões muito específicas
dos Estados Unidos e Bolívia. É mais encontrado na forma de minerais, em ligações
com outros elementos. Os vapores de Telúrio aquecidos podem ser bastante tóxicos.
Polônio é um elemento muito comentado na história da química por ter sido
descoberto pelo famoso casal de químicos Marie e Pierre Curie. Suas propriedades
radioativas foram um dos principais motivos que levaram à morte de Marie. Tem sua
comercialização controlada e é vendido para laboratórios em quantidades muito
pequenas para evitar acidentes de grandes proporções e prevenir a construção de
armamentos.
Todos os elementos do grupo do Nitrogênio apresentam cinco elétrons na
camada mais externa e o estado de oxidação máxima é +5, quando utilizam todos os
elétrons para fazer ligações. O efeito do par inerte cresce com o aumento da massa

5. 5
atômica. Assim, geralmente só os elétrons p são utilizados, resultando uma valência 3.
A maioria dos compostos formados pelos elementos do grupo VA é covalente. A
remoção dos cinco elétrons da camada de valência implica numa energia de ionização
muito elevada, de modo que não se formam íons M5+. Contudo, os elementos maiores
do grupo (Sb e Bi) podem ser transformados em íons M3+, perdendo três de seus
elétrons externos.
Somente o nitrogênio existe sob a forma de molécula diatômica, porque os
demais átomos do grupo são grandes e seus tamanhos dificultam o estabelecimento de
duas ligações π (M M). Nos hidretos destes elementos a energia de ligação e a
estabilidade decrescem de cima para baixo no grupo. Assim, a arsina (AsH3), a
estibina (SbH3) e a bismutina (BiH3) só são obtidas em pequenas quantidades. Nestes
hidretos, os ângulos de ligação se tornam menores, à medida que se desce no grupo.
Já o Nitrogênio pertence ao grupo VA, possui número de oxidação 3-, sendo
sua camada de valência s2p3, é o sexto elemento mais abundante do universo e o mais
abundante da crosta terrestre, também é indispensável à vida, geralmente encontrado
na forma de gás Nitrogênio (N2).
O fósforo é muito difundido na crosta terrestre (cerca de 12% de sua
composição), sendo encontrado em mais de 250 minerais. O mineral de fósforo mais
importante é a apatita, a qual pode se apresentar de três maneiras, de estruturas
semelhantes, sendo que as três podem se apresentar mescladas na mesma rocha:
 Fluorapatita: 3 Ca3(PO4)2 . CaF2
 Cloroapatita: 3 Ca3(PO4)2 . CaCl2
 Hidroxiapatita: 3 Ca3(PO4)2 . Ca(OH)2
Em quantidades reduzidas (aprox. 0,00005%), o arsênio está presente na
matéria orgânica e em quase todos os sulfetos metálicos, e encontra-se ainda
dissolvido nas águas naturais. Raramente ocorre sob a forma elementar, e seus
principais minerais são:
 Ouro-pigmentado: As2S3
 Realgar: AsS

6. 6
 Arsenopirita: FeAsS
 Arsenolita: As2O3
Encontra-se sempre associado a outros elementos, sendo praticamente
constante a presença de enxofre. Seu mineral mais importante - a antimonita (Sb2S3) -
representa a combinação mais simples. Na pirargirita e na estefanita existe, além do
enxofre, a prata. Quando o grupo SbS se liga ao cobre ou ao chumbo, os minerais são
chamados respectivamente tetraedrita e boulangerita. No entanto, de todos esses
minerais apenas a antimonita é usada como fonte de obtenção do semimetal, pois é o
mais rico em antimônio e também o mais difundido. Suas principais jazidas estão na
China, Japão, Bolívia, México, Peru e Iugoslávia.
A extração do antimônio a partir da antimonita recorre a técnicas diversas.
Uma delas consiste em ustular o sulfeto, reduzindo, em seguida o óxido formado
(como redutor usa-se, geralmente, o carbono):
2 Sb2S3 + 9 O2 2 Sb2O3 + 6 SO2
2 Sb2O3 + 3 C 4 Sb + 3 CO2
Na natureza, o bismuto ocorre no estado livre. Geralmente, porém, é
encontrado sob a forma de compostos em alguns minerais. Destes, os mais
importantes são:
 Bismutina ou Bismutinita: Bi2S3
 Bismita ou Bismutocre: Bi2O3
 Bismutita: Bi2CO3(OH)4
 Telurobismutita: Bi2Te3
Tetradimita: Bi2Te2S
Objetivos
Reconhecer e identificar as propriedades gerias do grupo dos Calcogênios e do grupo
do Nitrogênio.

7. 7
Procedimento Experimental
1.1 Obtenção de nitrogênio gasoso
a) A partir da reação entre cloreto de amônio e nitrito de sódio
Colocou-se em um tubo de ensaio cerca de 1g de cloreto de amônio e 2 mL de solução
de nitrito de sódio. Aqueceu-se.
1.3 Obtenção de óxido nítrico com oxidação posterior a dióxido
Colocou-se em um tubo de ensaio um pedaço de cobre metálico e 1 mL de ácido
nítrico 1M. Observou-se a formação de um gás castanho.
2.1 Obtenção do oxigênio

Em um tubo de ensaio colocou-se 3 mL de solução de peróxido de hidrogênio 3%.
Adicionou-se a este uma pequena quantidade de dióxido de manganês
Colocou-se um barbante em brasa na boca do tubo e observou-se.
Obtenção de enxofre e dióxido de enxofre
Colocou-se em um tubo de ensaio 1 mL de tiossulfato de sódio 1M.

Adicionou-se 0,5 mL de solução de ácido sulfúrico 2M.

Agitou-se.

Observou-se a formação de enxofre (amarelo) e o odor característico do dióxido.

Para confirmar a presença de dióxido, umedeceu-se um pedaço de papel de filtro com
solução ácida de dicromato de potássio e colocou-se sobre a boca do tubo. Observou-
se o que ocorreu.
Resultados e Discussão
1.1 Obtenção de nitrogênio gasoso
Observou-se que ao aquecer a solução, houve uma formação de bolhas. Essas bolhas
representam a formação do gás (N2), além disso, a solução apresentou uma turvação
devido ao cloreto de sódio formado, segundo a reação (1.1.1). A necessidade de
aquecer a solução para a formação dos produtos, confere um caráter endotérmico.
Equação 1.1.1: NaNo2 + NH4Cl NaCl + N2 + 2 H2O

8. 8
1.2 Obtenção de amônia seguida do hidróxido
Após o aquecimento da solução de NH4Cl com NaOH, esperava-se a liberação de
NH4OH na forma de gás. Esse gás passaria pelo tubo de látex e a solução de
fenolftaleína indicaria a presença de base, através de uma coloração roseada. No
entanto, houve apenas uma branda coloração roseada na solução, que logo sumiu. A
explicação para isso seria que houve pouca formação de NH4OH (equação 1.2.1), e
toda essa base foi dissociada (equação 1.2.2), com consequente hidrólise do NH4
+ à
NH3 (equação 1.2.3).
Equação 1.2.1: NH4Cl + NaOH NaCl + NH4OH
Equação 1.2.2: NH4OH NH4
+ + OH-
Equação 1.2.3: NH4
+ + H2O NH3 + H3O+
1.3 Obtenção de óxido nítrico com oxidação posterior a dióxido
Ao reagir o ácido nítrico com o cobre, percebeu-se a formação de um gás marron.
Após alguns segundos, esse gás tournou-se mais avermelhado. Enquanto ocorria a
reação, na parte inferior da solução havia a produção de um composto azulado. O gás
marron produzido é o (NO), pela equação (1.3.1), que posteriormente reage com o
oxigênio formando o gás (NO2), segundo a reação (1.3.2). O composto azulado é
observado no produto da primeira equação ( CuNO3), nitrato de cobre.
Equação 1.3.1: 3 Cu + 8 NO3 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O
Equação 1.3.2: 2 NO + O2 2 NO2
2.1 Obtenção do oxigênio
Ao adicionar o dióxido de manganês na solução, foi analisado a formação de bolhas.
A explicação seria que o peróxido de hidrogênio é bastante volátil, decompondo-se e,
água e O2 (equação 2.1.1). Mas, há uma forma mais rápida de produzir o gás oxigênio,
através do MnO2 catalisando a reação. Para entender este processo, deve-se partir do
princípio que toda reação química necessita de uma energia de ativação. Os
catalizadores auxiliam para que haja a reação, abaixando essa energia de ativação.
Sendo assim, o MnO2 é um catalizador da reação, acarretando numa formação de
produtos de forma mais rápida. A reação subdivide-se em 2 etapas (equação 2.1.2 e
2.1.3). Nas duas, a energia de ativação é muito baixa, ocorrendo de forma espontânea.
Equação 2.1.1: H2O2 H2O + 1/2 O2
Equação 2.1.2: MnO2 + H2O2 Mn2+ + O2 + 2 OH-
Equação 2.1.3: Mn2+ + H2O2 MnO2 + 2 H2O
3.2 Obtenção de enxofre e dióxido de enxofre
Logo após a adição dos reagentes, agitou-se o tubo de ensaio e foi verificado uma
turvação na solução. Este fato pode ser explicado observando a equação (3.2.1).
Percebe-se a formação de enxofre elementar. Uma vez que o enxofre é insolúvel em

9. 9
água, a turvação é devido à sua formação. Quando aproximou-se o papel humedecido
com uma solução ácida de dicromato de potássio ao tubo de ensaio, houve uma
mudança na coloração do papel. Mudando de laranja para amarelo, indo à verde. Isso
ocorre pois há redução do Cr à Cr3+, pela oxidação do dióxido de enxofre ( equação
3.2.2).
Equação 3.2.1: H2SO4 + Na2S2O3 Na2SO4 + H2O + SO2 + S
Equação 3.2.2: K2Cr2O7 + 3 SO2 + H2SO4 Cr2(SO4)3 + K2SO4
Conclusão
A aula prática aconteceu mais rápido do que o esperado, as propriedades foram
visualizadas e identificadas.
Questionário
4.1) A moléculade N2 é diamagnéticapoisnãoapresentaelétronsdesemparelhadosemseus
orbitais,comoverificadonafigura(4.1.1).Diferentementedamoléculade O2,que apresenta
elétronsdesemparelhados no orbital (π*
), conferindo o caráter paramagnético, orbservado
na figura (4.1.2).

10. 10
(Figura 4.1.1; Google imagens)

11. 11
(Figura 4.1.2; Google imagens)
4.2) O enxofre (S) possui diversasvariedades de formas alotrópicas, mas, a mais comum é o
enxofre rômbico ou enxofre α (alfa). O enxofre rômbico (S8), apresenta0se na forma de
cristais amarelos e transparentes, como se pode ver na figura (4.2.1). Outra alotropia é o
enxofre polimérico(enxofre "plástico"ouenxofrex),obtidoderramando-se enxofre fundido
em água. O aquecimento faz com que os anéis se quebrem. Desta forma, forma-se um
polímero de enxofre, como mostra a figura (4.2.2).

12. 12
(Figura4.2.1; Google imagens)
(figura4.2.2; http://www.iq.usp.br/)
Referências
 http://www.infoescola.com/quimica/calcogenios/

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 http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/nitrogenio/
 www.uenf.br/uenf/centros/cct/qambiental/ar_experchuva.html
 bmc.jtamames.eu/i2/composicao/proteinas/enzimaso.htm
 www.profjoaoneto.com.br/pratica/propriedades_5a.htm
 www.ebah.com.br/content/ebaaaagcoac/quimica-analitica-qualitativa?part=7
 www.santoinacio.com.br/tds/rot_qui_2ano_veloc_reacao_3bim_2013_2pdf
 http://www.iq.usp.br/breno/4110_Enxofre.pdf
 www.mundoeducacao.com/quimica/alotropia-enxofre.htm