Aplicações dos elementos do grupo 15 Universidade do Estado da Bahia - UNEB Departamento de Ciências Exatas e da Terra - DCET I Colegiado de Licenciatura em Química Estágio Supervisionado III Docentes: Álvaro Machado e Ródnei Souza Discentes: Lucas Simões, Luiz Augusto e Mateus Carvalho
Os elementos do grupo 15
O Grupo 15 •
Configuração eletrônica: ns2 np3
•
Aumento da massa atômica
Aumento do efeito do par inerte.
•
Número atômico ->
>
•
Aumento do número atômico
Estados de oxidação +5/+3.
Raio atômico
Dificuldade em ligações pi.
Aumento do caráter metálico Maior facilidade em perder elétrons Presença de ligações iônicas.
Com exceção do nitrogênio, todos são sólidos e apresentam variedade alotrópica.
N • Gás inerte, incolor e inodoro. Moléculas diatômicas. • Azoto ->
Lavoisier
“Sem vida”.
• 1772
Daniel Rutherford. • Ocorrência natural: 78% do ar atmosférico; nitratos (NO3-) solúveis no solo; aminoácidos e proteínas. • Obtenção: Destilação do ar atmosférico. • N2 Inflar pneus de alto desempenho e criação de atmosfera modificada.
O Uso da Atmosfera Inerte
Os compostos de nitrogênio •
Idade Média -> Alquimia -> Dissolução de ouro: •
aqua fortis ->
•
aqua regia -> mistura de ácido nítrico e clorídrico
ácido nítrico
•
Aminoácidos e proteínas -> Componentes essenciais da vida;
•
HNO2 -> Corantes e produtos farmacêuticos;
•
Nitrogênio líquido -> conservação de embriões e sêmen, criogenia e antisséptico;
• N2O -> Gás hilariante e anestésico (tratamento dentário); • NO e NO2 (NOx) •
Produtos de combustão > gases do efeito estufa;
•
Vasodilatação de veias e células (suplemento);
• N2O3 e N2O5 -> Explosivos -> Obtenção de ácidos e derivados; • Sais de nitrato -> fertilizantes agrícolas e fabricação de explosivos (pólvora e TNT); • Hidrazina (N2H4) -> líquido fumegante utilizado como combustível para foguetes e ônibus espaciais;
Brincando de história fertilizante e produção de nitratos, nitritos, hidrazina, armamentos, explosivos e fertilizantes nitrogenados (ureia); • Embora o gás nitrogênio seja um componente majoritário da atmosfera, sua forma gasosa é incapaz de ser aproveitada diretamente pela maioria dos seres vivos; • NH3
• Fixação de Nitrogênio
Plantas; • Previsão de Willian Ramsey em 1898; • Fritz-Haber e a síntese da amônia (1908/1910); • William Bosch (1912); • Primeira Guerra Mundial Alemanha e a necessidade da pólvora.
Aparelhagem para a produção da amônia 2014 1908
P
Fósforo branco, vermelho, e violeta.
• Por sua etimologia, "fósforo" significa "luz brilhante" • e provém do latim "phosphorus"; https://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3sforo
• Foi descoberto pelo alquimista alemão Henning Brand em 1669, na cidade de Hamburgo, ao destilar uma mistura de urina e areia na procura da pedra filosofal; • Uma das formas de obtenção: 2Ca3(PO4)2(s) + 6 SiO2(s) +10 C(s) → 6CaSiO3(l) + 10 CO(g) + P4(g) ΔH= - 3084 kJ/mol
Aplicações Cotidiano: No fósforo de segurança que usamos em nossas casas, o elemento químico fósforo está presente no palito ou na caixa?
“Vídeo: De onde vem o Fósforo?”
http://www.swedishmatch.com.br/main_produtos_fosforos_historia.html
Como funciona o acendimento do palito? 1 - Na cabeça do palito contém clorato de potássio (KClO3), que libera bastante oxigênio para manter a chama acesa, revestido por uma camada de parafina serve como combustível para alimentar a chama;
2 - A caixinha tem areia e pó de vidro, para gerar atrito, e fósforo para produzir calor intenso. Quando a gente risca o palito na caixinha, produz uma pequena faísca;
3 - Em contato com o palito, a faísca queima o clorato de potássio, que libera uma grande quantidade de oxigênio. Esse oxigênio reage com a parafina que reveste o palito e essa combinação gera uma chama que consome o palito.
• Indústria: Tratamento de água de
Meio Ambiente: Ciclo Fósforo
Caldeiras. Como ocorre? Para que serve? 10Ca2+ + 6PO4 3- + 2OH- → 3Ca3(PO4)2 . Ca(OH)2 (Hidroxiapatita de cálcio)
http://www.sobiologia.com.br/conteudos/bio _ecologia/ecologia28.php Tubos com incrustações
As ● Origem: Do grego arsenikon (pigmento amarelo). É suposto que, Albertus Magnus (filósofo e teólogo alemão da Idade Média) produziu o elemento em 1250, a partir do trissulfeto (As2S3);
● Obtenção: Arsenopirita (sulfeto de arsênio e ferro, FeSAs) é o mineral mais comum. Alguns outros são orpimento (As2S3), realgar (As4S4) e loellingita (FeAs2); Pode ser obtido pelo aquecimento do FeSAs. O arsênio sublima, deixando o sulfeto ferroso.
Aplicações ● Tecnologia: O arsenieto de gálio (GaAs) é um importante semicondutor empregado em circuitos integrados. • Indústria: Conservante de couro e madeira (arseniato de cobre e crômio), para a proteção contra fungos e cupins). https://pt.wikipedia.org/wiki/Arsenieto_d e_g%C3%A1lio
https://pt.wikipedia.org/wiki/Diodo_emis sor_de_luz
● Agricultura: Inseticida (arseniato herbicidas (arsenito de sódio) e venenos.
chumbo),
Arsenito de sódio http://www.scielo.br/scielo.php? script=sci_arttext&pid=S1980-50982015000100175 Aplicação de Inseticida
Recentemente renovou-se o interesse principalmente pelo uso do trióxido de arsênio para o tratamento de pacientes com leucemia. ●
A droga está disponível como ampolas de Trisenox®; cada uma contém 10 mg a ser diluída por infusão intravenosa;
●
É usado para tratar leucemia em pacientes que não tenham reposta a outras medicações
A principal função da enzima tioredoxina redutase tem recentemente sido identificada como o alvo para o trióxido de arsênio. Tioredoxina reduz as pontes dissulfeto da proteína alvo.
Representação da ponte de dissufeto
Sb Até a década de 1950, a produção de ligas consistia na principal atividade industrial deste metaloide, porém, atualmente, a maior parte da produção total deste elemento destina-se a produção de trióxido de antimônio, empregado largamente na fabricação de materiais retardantes de chama
http://www.charlottepipe.com/images/LR-CPF-Library-PVC-Pipe-and-Fittings.jpg
O antimônio é empregado em ligas metálicas e também em semicondutores. O trióxido e pentóxido de antimônio são usados como retardantes de chamas
http://ww2.baguete.com.br/admin//cache/sites/default/files/multimedia/imagens/noticia/795 24-chip-tecnologia.jpg
http://www.qualisoldas.com.br/galeria/fotos/00a8c39cdeac62d08e424eb53656 810adsc02230.jpg
http://www.disteltelhas.com.br/wp-content/uploads/telhas-pet.jpg
Também se antimônio:
utiliza
o
1. Na fabricação de plásticos (tal como PET e PVC); 2. Em soldas e ligas de estanho e chumbo; 3. Em placas de aço para impedir a oxidação.
Bi As Primeiras evidências que se têm do bismuto datam da idade média, segundo registros de alquimistas dos séculos XV e XVI. EM 1450, o monge e alquimista alemão Basilius Valentiuns fez menção ao bismuto (wismut), pela primeira vez, não como um elemento, mas como uma substância metálica. (Guerra et al., 2011)
Ponto de Fusão - 271, 3°C http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/imagem/segmentos/motoreseletricos-5-4-3-2.jpg
http://www.mantenencies.com/wp-content/uploads/2014/01/Detector-opticode-humos-termico-convencional-cofem-A30XH-mantenencies1.jpg
Bi
Propriedades magnéticas
O Bi também é um dos precursores do material para a fabricação dos trilhos dos trens MAGLEV, que atingem 650 km/h.
http://www.geocities.ws/saladefisica7/funciona/levitacao30.jpg
https://www.greenme.com.br/images/locomover-se/transportes/megalevcobra-2.jpg
Atividade em classe: a) b) c)
Correlacione as propriedades dos elementos e de seus compostos com o fato de: O Bismuto ser utilizado na fabricação dos trilhos de transportes MGLEV. A hidrazina (N2H4) ser utilizada como combustível para foguetes. Os fosfatos serem bons estabilizadores de cargas elétricas no tratamento de água em caldeiras.
Para próxima aula: Elabore uma resenha sintetizando os usos dos compostos descritos relacionando-os com as propriedades dos elementos da família estudada. De forma crítica, fale um pouco sobre os usos que, segundo você, sejam mais importantes para a sociedade.
Referências 1. LEE, J.D. Química Inorgânica não tão concisa. 5ª ed. São Paulo: Ed. Edgard Blücher Ltda., 2000.ROCHA, Wagner Xavier. Química 2000 - Grupo VA. Disponível em: <http://www.oocities.org/vienna/choir/9201/grupo_VA.htm>. Acesso em: 04/2016. 2. ROCHA, Wagner Xavier. Química 2000 Grupo VA. Disponível em: <http://www.oocities.org/vienna/choir/9201/grupo_VA.htm>. Acesso em: 04/2016 3. Sunnyvale, 2010. Atmosfera modificada. Disponível em: <http://sunnyvale.com.br/solucoes/tecnologia/Default.aspx>. Acesso em: 04/2016. 4. SOUZA, Líria Alves De. Fritz Haber e a síntese da amônia. Brasil Escola. Disponível em: <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/fritz-haber-sintese-amonia.htm>. Acesso em: 04/2016. 5. Quiprocura – Química: Antimônio. Disponível em: <quiprocura.net/wordpress/portfolio-item/antimônio>. Acesso em: 04/2016. 6. GUERRA, W. et al. Bismuto. Elemento Químico. Química Nova na escola, vol. 33, n° 3 Agosto 2011. 7. Gallo, J. B.;Agnelli, J A. M. Aspectos do Compor Aspectos do Compor Aspectos do Comportamento de P tamento de Polímeros olímeros em Condições de Incêndio. em Condições de Incêndio. Polímeros: Ciência e Tecnologia - Jan/Mar – 98 8. NUNES, Aldo. TINTA PARA ESPUMA RETARDANTE DE CHAMA - ANTI FOGO - FIRELAK. Vídeo disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=PdwQjcLgHTg> acessado às 07:20 de 14/04/2016 9. Science Blogs Bismuto o amigo possível. Disponível em: <http://scienceblogs.com.br/quimicaviva/2010/03/bismuto_-_mais_amigo_impossive/> acesso em: 04/2016.
OBRIGADO!