Grupo dos Calcogênios Shriver Cap. 11 p. 422-438 Lee Cap. 14 p. 267-292 Brown Cap. 22 p. 819-827 Kotz Cap. 21 p. 287-289 Russel v2 Cap. 21 p. 977-980 1001-1012 Atkins & Jones Cap. 15 p. 673-680 2 1
Grupo do calcogênios 16/VIA Oxigênio, Enxofre, Selênio, Telúrio, Polônio gás ametal ametal semi-metal semi-metal TODOS ELEMENTOS DO GRUPO 16/ VIA [GÁS NOBRE] ns 2 np 4 calcogênio significa gerador de minério número de oxidação -2 com metal e hidrogênio; números de oxidação +2, +4 e +6 com outros elementos do próprio grupo ou do grupo 17. 2
Grupo dos calcogênios 16/VIA Os O S Se mais importantes são não metais; Polônio é radioativo. Os estados de oxidação variam desde -2 a +6 E o grupo que contém o elemento mais importante para vida o oxigênio, no entanto, os demais elementos deste grupo são muito tóxicos. O oxigênio como o enxofre possuem formas alotrópicas, gás oxigênio e ozônio; do enxofre as mais conhecidas são monoclínico e ortorrômbico. Ocorrência PbS HgS FeS ZnS 3
Valores de eletronegatividade Propriedades periódicas Raios atômicos x raios iônicos (Reparem na unidade = picômetro = 1 pm = 10-12 m) Cargas mais comuns 4
Grupo 6A: O, S, Se, Te, Po Ao descermos no grupo, o caráter metálico aumenta (o O 2 é um gás, o Te é um metalóide, o Po é um metal). Há duas formas importantes de oxigênio: O 2 e ozônio (O 3 ). O ozônio pode ser preparado a partir do oxigênio: 3O 2 (g) 2O 3 (g) H = 284,6 kj. O ozônio possui um cheiro pungente e é tóxico. Grupo 6A: O, S, Se, Te, Po O oxigênio (ou dioxigênio, O 2 ) é um agente de oxidação potente, uma vez que o íon O 2- tem uma configuração de gás nobre. Existem dois estados de oxidação para o oxigênio: -2 (por exemplo, H 2 O) e -1 (por exemplo, H 2 O 2 ). O enxofre é outro importante membro desse grupo. A forma mais comum do enxofre é o S 8 amarelo. O enxofre tende a formar S 2- nos compostos (sulfetos). 5
Alótropos de oxigênio Líquido, O 2 é paramagnético. Ozônio, O 3 obtido pela passagem de O 2 através de uma descarga elétrica. 6
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O oxigênio é também amplamente utilizado para enriquecimento do ar em fornos, Os íons clorato (ClO 3- ), perclorato (ClO 4- ), cromato (CrO 4 2- ), dicromato (Cr 2 O 7 2- ), permanganato (MnO 4- ) e nitrato (NO 3- ) são fortes agentes oxidantes Grupo 6A: O, S, Se, Te, Po O 2 se condensa em um líquido azul pálido à -183 o C S 8 é um sólido amarelo que se polimeriza facilmente. 8
Alótropos de enxofre A forma alotrópica mais estável de enxofre é um anel de 8 átomos. Alótropos de enxofre Rômbica (blocos) x monoclínico (agulhas) 9
Polímeros de enxofre Aquecimento do enxofre até sua fusão causa a abertura do anel para uma forma alotrópica polimérica. Ácido sulfúrico H 2 SO 4 Depósitos de enxofre são encontrados em grandes quantidades no Canadá e U.S.A. 10
SO 2 é produzido pela queima de enxofre ao ar. Obtenção do H 2 SO 4 PROCESSO DE CONTATO Ar (O 2 ) S Mistura de SO 2 + O 2 T= 400-500ºC P=200atm Catalisador V 2 O 5 Gás que não reagiu H 2 SO 4 Dissolver em água SO 3 +H 2 SO 4 11
Ácido sulfúrico H 2 SO 4 Sulfetos queimados ao ar = SO 2 e SO 3 SO 3 reage com H 2 O H 2 SO 4 H 2 SO 4 usado como medida de riqueza de um país Filtros para produção de H 2 SO 4 FILTROS 12
Ácido sulfúrico H 2 SO 4 FILTROS O SO 2 é normalmente removido do combustível (petróleo e carvão) da seguinte maneira: o calcário em pó se decompõe em CaO; o CaO reage com SO 2 para formar CaSO 3 em uma fornalha; o CaSO 3 e o SO 2 que não reagiram são passados em um depurador de gás (câmara de purificação), onde o SO 2 é convertido em CaSO 3 através de jatos de CaO; o CaSO 3 é precipitado em uma pasta fluida aquosa. H 2 SO 4 concentrado altamente desidratante 13
Minerais contendo sulfetos Sb 2 S 3 As 2 S 3 FeS 2 - pirita PbS- galena EXTRAÇÃO DE ENXOFRE PROCESSO FRASCH 14
1) No processo de contato para a produção de ácido sulfúrico, o enxofre é primeiramente queimado, formando SO 2, para posteriormente ser oxidado a SO 3 e, em contato com H 2 O formar o ácido sulfúrico. As restrições ambientais impedem que mais de 0,30% deste SO 2 seja liberado para a atmosfera. a) Se por exemplo, na planta da Elekeiroz, uma quantidade enxofre suficiente para produzir 1,80 x 10 6 kg de H 2 SO 4 anidro puro (por dia) é queimada, qual é a quantidade máxima permitida de SO 2 liberado para a atmosfera. b) Uma das maneiras de evitar que o SO 2 chegue à atmosfera é limpar os gases de exaustão com cal extinta, Ca(OH) 2, formando uma pasta fluida de sulfito de cálcio, CaSO 3, que posteriormente, pode ser oxidado e removido na forma de sulfato de cálcio, CaSO 4, por passagem direta em fluxo de oxigênio, como seguem as equações balanceadas: Ca(OH) 2 (s) + SO 2 (g) CaSO 3 (s) + H 2 O(l) 2 CaSO 3 (s) + O 2 (g) 2 CaSO 4 (s) b) Que massa de Ca(OH) 2 (s) é necessária para remover a quantidade de SO 2 calculada no item a)? Os ozonizadores são aparelhos capazes de transformar, por meio de descargas elétricas, oxigênio molecular (O 2 ) gasoso, em ozônio (O 3 ) gasoso. O ozônio produzido é dissolvido em água e a solução gerada é empregada como oxidante de alto poder bactericida. Um ozonizador comercial típico produz 6,00x10 3 mol de ozônio por hora. A partir dessas informações, é correto afirmar: ( ) Oxigênio molecular e ozônio são formas alotrópicas do elemento químico oxigênio. ( ) Na molécula de ozônio, os átomos de oxigênio estão em um estado de oxidação maior que no oxigênio molecular. ( ) À medida que prossegue a reação de obtenção de ozônio, a partir de oxigênio molecular, ocorre uma diminuição no número de moléculas no estado gasoso. ( ) A solução de ozônio produzida em 2 horas de funcionamento de um ozonizador comercial típico, com reservatório com capacidade para 2,00 L de água, apresenta-se com uma concentração igual a 3,00 x 10 3 mol.l 1. ( ) A soma dos menores coeficientes estequiométricos inteiros da reação de produção de O 3 (gás), a partir de O 2 (gás), é igual a 5. ( ) A molécula de O 2 apresenta uma dupla ligação química e é apolar. 15
CURIOSIDADE Um evento ocorrido com Faraday é usado até hoje como forma de satirizar aqueles que não conseguem encontrar relevância em trabalhos de pesquisa básica, como os realizados por Faraday. Certa vez Faraday recebeu uma visita da rainha da Inglaterra em seu laboratório. Quando a rainha lá chegou, Faraday logo se pôs a mostrar-lhe todas as suas invenções e descobertas. Ao terminar a demonstração a rainha perguntou: - Mas para que servem todas essas coisas? Ao que o sábio físico respondeu: - E para que serve um bebê? 16