OS METAIS - Departamento de Química

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Universidade Federal da Paraíba
Centro de Ciências Exatas e da Natureza
Departamento de Química
Prof. Dr. Ary da Silva Maia
O BLOCO p
(GRUPOS 16 a 18)
Universidade Federal da Paraíba
Centro de Ciências Exatas e da Natureza
Departamento de Química
Prof. Dr. Ary da Silva Maia
O Grupo 16
O GRUPO 16 (Grupo do Oxigênio):
 Os elementos (O, S, Se, Te, Po):
 3 ametais, 1 semi-metal e 1 metal.
 Todos os elementos são sólidos, exceto o
oxigênio.
 Todos apresentam várias formas alotrópicas.
 Maior quantidade de estados alotrópicos : S.
 Comportamento diferenciado do O:
 Menor raio atômico.
 Ausência de orbitais d.
 Eletronegatividade muito alta.
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O GRUPO 16 (Grupo do Oxigênio):
 Os elementos (O, S, Se, Te, Po):
 Configuração Eletrônica: ns2 np4.
 Maior estado de oxidação:
+6.
 Estado com estabilidade
interessante: -2.
 Enxofre (S) apresenta
estados estáveis entre -2 e
+6.
 Raramente observa-se O
com nox positivo (Ex. OF2).
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O GRUPO 16 (Grupo do Oxigênio):
 Ocorrência, obtenção e uso:
 Oxigênio:
 Apresenta-se na forma de 2 alótropos (O2 e O3).






21% em massa da atmosfera,
3º elemento mais abundante no Sol,
Elemento mais abundante na superfície da Lua (46%),
Elemento mais abundante na crosta terrestre (46%).
Gás incolor, inodoro e reativo.
Solúvel em água (25 oC e 1 atm)
 3,08 cm3/100 cm3 água doce,
 < 2,0 cm3/100 cm3 água salgada.
 10 x mais solúvel em solventes orgânicos.
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O GRUPO 16 (Grupo do Oxigênio):
 Ocorrência, obtenção e uso:
 Oxigênio (cont.):
 Obtido facilmente a partir da atmosfera.
 Principal utilidade industrial é a fabricação de aço.
 Diversos processos de oxidação.
 A molécula de O2 é paramagnética.
 Esta configuração eletrônica, através
da TOM pode prever três estados
diferentes para a molécula de
oxigênio:
 Dois estados excitados (singletos)
 Um estado fundamental (tripleto).
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O GRUPO 16 (Grupo do Oxigênio):
 Ocorrência, obtenção e uso:
Singleto estado
excitado
Tripleto estado
fundamental
Singleto muito
excitado
Tripleto apresenta
caráter radicalar
O estado singleto
consegue participar
de reações químicas.
Tempo de vida
muito curto.
 Estabilidade:
 O2(b¹Σg+) < O2(a¹Δg) < O2(X³Σg-)
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O GRUPO 16 (Grupo do Oxigênio):
 Ocorrência, obtenção e uso:
 Ozônio:
 Molécula angular (117º), diamagnética.
 Gás azul (Líquido azul escuro e sólido violeta).
 Cheiro pungente (ozein (grego): que tem cheiro).
 Produzido por descarga elétrica ou radiação ultravioleta
sobre o O2.
 Só é menos oxidante que F2, O atômico, radical OH e o
íon perxenato (XeO6)4 Absorve fortemente na região de 220 a 290 nm (impede
penetração de raios UV na atmosfera terrestre).
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O GRUPO 16 (Grupo do Oxigênio):
 Ocorrência, obtenção e uso:
 Ozônio (cont.):
 Mecanismo de Chapman (1964).
A formação do Ozônio ocorre na Estratosfera a uma altitude média de 30 km onde os
radiação solar ultravioleta tem tamanho de onda menor que 242 nm
O2 + h  O + O (1)
O átomo de O reage rapidamente com O2 na presença de uma terceira molécula M (O2
ou N2), para formar o Ozônio
O + O2 + M  O3 + M (2)
Na presença de radiação na faixa de 240 a 320 nm temos
O3 + h  O2 + O (3)
E também podemos ter a seguinte reação
O3 + O  O2 + O2 (4)
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O GRUPO 16 (Grupo do Oxigênio):
 Ocorrência, obtenção e uso:
 Ozônio (cont.):
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O GRUPO 16 (Grupo do Oxigênio):
 Ocorrência, obtenção e uso:
 Ozônio (cont.):
A destruição de Ozônio no ciclo de Chapman é dado por
X + O3  XO + O2
XO + O  X + O2
O3 + O  O2 + O2
onde X pode ser H,OH, NO, Cl ou Br, dando origem a diferentes ciclos
reacionais:
Ciclo do HOx – onde HOx são radicais contendo H (H, OH, HO2).
Ciclo do NOx – onde NOx é principalmente o NO.
Ciclo do ClOx – onde ClOx são principalmente os CFCs.
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O GRUPO 16 (Grupo do Oxigênio):
 Ocorrência, obtenção e uso:
Ciclo do HOx – onde HOx são radicais contendo H (H, OH, HO2).
H + O3  OH + O2
OH + O3  HO2 + O2
OH + O  H + O2
HO2 + O  OH + O2
O3 + O  O2 + O2
O3 + O  O2 + O2
OH + O  H + O2
OH + O3  HO2 + O2
H + O2 + M  HO2 + M
HO2 + O3  OH + O2 + O2
HO2 + O  OH + O2
O3 + O3  O2 + O2 + O2
O + O + M  O2 + M
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O GRUPO 16 (Grupo do Oxigênio):
 Ocorrência, obtenção e uso:
Ciclo do NOx – onde NOx é principalmente o NO.
NO + O3  NO2 + O2
NO2 + O  NO + O2
O3 + O  O2 + O2
NO + O3  NO2 + O2
NO2 + O3  NO3 + O2
NO3 + hν  NO + O2
2O3  3O2
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O GRUPO 16 (Grupo do Oxigênio):
 Ocorrência, obtenção e uso:
Ciclo do ClOx – onde ClOx são principalmente os CFCs.
Formação do
radical Cl
CFCl3 + hν  CFCl2 + Cl
CF2Cl2 + hν  CF2Cl + Cl
Cl + O3  ClO + O2
Reação com
o O3
ClO + O  Cl + O2
O3 + O  O2 + O 2
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O GRUPO 16 (Grupo do Oxigênio):
 Ocorrência, obtenção e uso:
 Enxofre:
 Ocorre principalmente na forma de:





Elemento nativo.
Nos meteoritos.
Nos vulcões.
H2S e compostos organossulfurados do petróleo.
Alguns minérios como galena (PbS) e barita (BaSO4).
 Obtido por dois processos:
 Processo Frasch:
 Depósitos subterrâneos são forçados para a superfície usando-se
água superaquecida, vapor e ar comprimido (em desuso).
 Processo Claus:
 2 H2S + 3 O2  2 SO2 + 2 H2O
 2 H2S + SO2  3 S + 2 H2O
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O GRUPO 16 (Grupo do Oxigênio):
 Ocorrência, obtenção e uso:
 Enxofre:
 Apresenta pelo menos 11 alótropos diferentes:
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O GRUPO 16 (Grupo do Oxigênio):
 Ocorrência, obtenção e uso:
 Enxofre (cont.):
 É reativo reagindo com diversos elementos à temperatura
ambiente.
 Maior parte do S produzido é usado na fabricação de
ácido sulfúrico.
 Selênio, Telúrio e Polônio:
 Se e Te ocorrem na forma de sulfetos presentes na lama
eletrolítica do refino de cobre.
 Selênio, semelhante ao enxofre apresenta várias formas
alotrópicas.
 Telúrio e Polônio são altamente tóxicos. (Po também é
radioativo).
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