Prof. Dr. Élcio Barrak Athila de Souza Martins Gomes, 15755 Felipe Imoto Saikawa, 15973 Lucas Câmara Faria, 15772

1. Química dos não-metais • Prof. Dr. Élcio Barrak • Athila de Souza Martins Gomes, 15755 • Felipe Imoto Saikawa, 15973 • Lucas Câmara Faria, 15772

2. Introdução Conceitos gerais O hidrogênio Família 8 A Família 7 A O oxigênio Outros da família 6 A O nitrogênio Outros da família 5 A O carbono Outros da família 4 A O boro Referências bibliográficas 1/30

3. Conceitos gerais 2/30

4. A divisão dos elementos em metais, metalóides e não-metais relaciona-se com as tendências das propriedades de cada elemento. • Dentre os não-metais, a habilidade de um átomo formar ligações  é um fator importante na determinação de sua estrutura. • Por exemplo: 3/30

5. O nome hidrogênio foi designado ao respectivo elemento pelo químico francês Lavoisier. Do grego, hydro (água), gennao (produzir) “aquele que produz água”. Possui três isótopos: prótio, deutério e trítio. O hidrogênio 4/30

6. Não é membro de família alguma na tabela periódica. • À temperatura ambiente, existe na forma de H2, um gás incolor. A molécula é rapidamente ativada por calor, radiação ou catálise. • Átomos de hidrogênio são muito reativos, podendo formar ligações covalentes fortes com muitos elementos. • Uma pequena quantidade de H2 é suficiente para tornar o ar explosivo. O hidrogênio pode ser usado como combustível para foguetes. • O hidrogênio também é indispensável para o processo de Haber (síntese da amônia): 5/30

7. Compostos binários de H Hidretos Iônicos (hidrogênio reage com metais alcalinos e alcalino-terrosos mais pesados); Hidretos Metálicos (H reage com metais de transição); Hidretos Moleculares (H reage com não- metais ou semimetais); 6/30

8. Família 8 A São quimicamente não-reativos A relativa inatividade desses elementos deve-se à presença de um octeto completo de elétrons no nível de valência (exceto He). A estabilidade é refletida nas altas energias de ionização São gases a temperatura ambiente. São componentes da atmosfera, exceto o radônio Os gases nobres sofrem reações apenas sob condições rigorosas. Todos os elementos da família (exceto o hélio) já contêm 8 elétrons em seus níveis de valência, a formação de ligações covalentes necessita de um nível de valência expandido. 7/30

9. O primeiro composto de gás nobre foi preparado em 1962 por Neil Bartlett. Seu trabalho causou sensação, pois destruiu a crença de que os gases nobres eram quimicamente inertes. Desde aquele tempo, os químicos têm preparado vários compostos de xenônio com flúor e oxigênio. 8/30

10. Família 7 A Os elementos têm configurações mais externa ns² np5 Possuem afinidades eletrônicas muito negativas Atingem com freqüência configuração eletrônica de gás nobre ganhando um elétron, resultando num estado de oxidação -1 Na combinação com átomos mais eletronegativos, os elementos da família ficam num estado de oxidação +7 Têm as mais altas eletronegatividades em cada período da tabela periódica 9/30

11. Sob condições normais eles existem como moléculas diatômicas, mantidas juntas nos estados sólido e líquido por forças de dispersão de London. Pelas altas eletronegatividades, os halogênios tendem a ganhar elétrons de outras substâncias, assim sendo servem como agentes oxidantes. Os halogênios são capazes de oxidar ânions dos halogênios inferiores a ele no grupo. Ex: Cl2 oxidará o Brˉ e Iˉ 10/30

12. Dentre os halogênios, o produto químico mais utilizado é o flúor, ele é usado para preparar os fluorcarbonos usados como refrigerantes, lubrificantes e plástico. O Teflon é um exemplo de fluorcarbonos, notável pela sua alta estabilidade térmica. 11/30

13. O cloro é o produto químico mais importante. São produzidos aproximadamente 12 milhões de toneladas de Cl2 anualmente nos Estados Unidos. Além da produção de cloreto de hidrogênio, cloreto de vinila (C2H3Cl) e de plástico de cloreto de vinila (PVC), ele também é usado como agente alvejante na indústria de papel e tecido. Quando o Cl2 se dissolve em base diluída fria, ele resulta em Clˉ e hipoclorito, ClOˉ Cl2(aq) + 2 OHˉ(aq) ↔ Clˉ(aq) + ClOˉ(aq) + H2O(l) O hipoclorito de sódio é utilizado em muitos alvejantes líquidos e o cloro é utilizado para oxidar e destruir bactérias. 12/30

14. O bromo é necessário para o brometo de prata, usado em filmes fotográficos O iodo é comum no sal de cozinha (KI), lembrando que o sal iodado é importante para a formação da tiroxina e que a falta de iodo causa o crescimento da glândula tireóide 13/30

15. Todos os halogênio formam moléculas diatômicas estáveis com o hidrogênio Os haletos de hidrogênio formam soluções halídricas quando dissolvidos em água. Elas exibem propriedades características de ácidos Também existem moléculas formadas por átomos de halogênio diferentes, como o CIF e o IF5, esses compostos são chamados de inter-halogênios, pois eles têm como átomos centrais Cl, Br ou I circundados por 3, 5 ou 7 átomos de flúor. 14/30

16. O oxigênio Por volta da metade do século XVII, os cientistas identificaram que o ar continha um componente associado com a queima e a respiração. • Lavoisier nomeou o elemento de oxigênio pois significa “formador de ácido”. Essa substância é a mais abundante na crosta terrestre, é um agente oxidante para o metabolismo dos alimentos e crucial à vida humana. 15/30

17. O oxigênio possui dois alótropos, O2 e O3 É pouco solúvel em água, porém extremamente importante à vida marinha A configuração eletrônica é [He]2s²2p4, logo completa seu octeto pegando dois elétrons para formar o íon óxido Os compostos contendo oxigênio são termodinamicamente mais estáveis que o O2, pois sua energia de ligação é mais forte com outros elementos. Um método para obter O2 é a decomposição do clorato de potássio (KClO3) com dióxido de manganês (MnO2) adicionado como catalisador. 2 KClO3 → 2 KCl(s) + 3 O2(g) 16/30

18. O ozônio é um gás azul-claro venenoso com um odor irritante, importante componente da atmosfera superior, onde bloqueia a radiação ultravioleta A molécula possui ligação  que está deslocalizada sobre três átomos de oxigênio • A molécula se dissocia facilmente, formando átomos de oxigênio • O3(g) → O2(g) + O(g) • ∆H˚ = 285 kJ 17/30

19. Anidridos ácidos ou óxido ácidos - Os óxidos que reagem com a água para formar ácidos Anidridos básicos - Muitos óxidos metálicos são compostos iônicos que se dissolvem em água e reagem para formar hidróxidos Anfóteros - Os óxidos que podem exibir tanto caráter ácido quanto básico 18/30

20. Peróxidos - Os compostos contendo ligações O-O e oxigênio em um estado de oxidação -1. O oxigênio tem um estado de oxidação -½ em O2ˉ, chamado íon superóxido. Quando os superóxidos dissolvem-se em água, O2 é produzido: 4 KO2(s) + 2 H2(l) → 4 K+(aq) + 3 O2(g) 19/30

21. Outros elementos da família 6 A Configuração eletrônica do tipo: ns2 np4 Tem estado de oxidação 2-, porém podem ser encontrados no estado 6+ 20/30

22. Enxofre (S) Sulfetos: Compostos formados pela combinação direta de enxofre com outros elementos (S2-); Óxidos: Compostos formados pela combinação de oxigênio com enxofre; Oxiácidos: Compostos ácidos formados pela reação de óxidos ou oxiânios com água; Oxiânios: São compostos ionizados; 21/30

23. Nitrogênio e outros da família 5 A Tem configuração eletrônica mais externa ns2 np3. Estado de oxidação mais comum é 3-, 0 e 5+; Foi descoberto em 1772 por Rutherford; Constitui cerca de 78% da atmosfera terrestre; A molécula de N2 é pouco reativa; É bastante utilizado na indústria alimentícia, química, metalúrgica e eletrônica. 22/30

24. Utilização do nitrogênio Usado em embalagem de alimentos; Fabricação de metais; Produção de dispositivos eletrônicos; N2(l) é empregado como um líquido refrigerante para resfriar alimentos rapidamente; Usado em fertilizantes; Composto de N2 com H2: amônia é o mais importante. 23/30

25. O carbono Constitui apenas 0,027% da crosta terrestre; Existe em três formas cristalinas: grafite, diamante e fulerenos. 24/30

26. Fibra de carbono A fibra ultraleve é feita com milhões de nanotubos de carbono que revelam incríveis propriedades. Estes nanotubos são cilindros com apenas um átomo de largura. 25/30

27. Outros da família 4 A • Os outros elementos na 4 A são: silício, germânio, estanho e chumbo • Possuem eletronegatividade baixa e configuração eletrônica no nível mais externo ns² np² 26/30

28. Sobre o silício • Segundo elemento mais abundante na crosta terrestre; é encontrado na forma SiO2 e outros minerais silicatos, possui características semicondutoras • Usado na produção de transístores, vidro e silicone • Os silicones consistem em cadeias O – Si – O , como mostrado a seguir • E, dependendo do comprimento da cadeia, os silicones podem ser materiais oleosos ou semelhantes à borracha 27/30

29. O boro • O boro é o único elemento da família 3A que pode ser considerado não-metálico • Boranos são compostos contendo boro e hidrogênio. BH3, B2H6 • O boro amorfo é usado em fogos de artifício, devido à coloração verde que produz 28/30

30. 29/30

31. Referências bibliográficas Química: A Ciência Central – Theodore L. Brown, H. Eugene Lemay, Jr.,Bruce E. Bursten, 2005, 9ª Edição.  30/30