Coleção de Química Conceitual 3 - Elementos Químicos e seus Compostos

Coleção de Química Conceitual 3 Elementos Químicos e seus Compostos Henrique E. Toma Lançamento 2013 ISBN: 9788521207337 Páginas: 168

Formato: 17x24 cm

Conteúdo

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COLEÇÃO de QUÍMICA CONCEITUAL volume três

ELEMENTOS QUÍMICOS E SEUS COMPOSTOS

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Conteúdo

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CONTEÚDO

1 INTRODUÇÃO, 13 2 ELEMENTOS NÃO METÁLICOS E SEMI-METÁLICOS, 17 Gases Nobres: Os Elementos Pouco Reativos, 17 Usos e Propriedades dos Gases Nobres, 18 Elementos Biatômicos, 19 Hidrogênio, H2, 19 Obtenção, 20 Propriedades e aplicações, 22 Halogênios, 24 Flúor, 24 Cloro, Bromo e Iodo, 26 Obtenção, 27 Usos do cloro, 28 Oxigênio e Nitrogênio Molecular, 30 Obtenção, 33 Aplicações, 34 Enxofre, Selênio e Telúrio, 35 Enxofre, 35 Obtenção e usos, 36 Aplicações, 37 Selênio e Telúrio, 38 Aplicações, 38 Fósforo, 39 Ocorrência, obtenção e usos, 40 Arsênio, Antimônio e Bismuto, 41 Carbono, Silício, Germânio e Estanho, 41 Diamante, 41 Grafite, 43 Fullerenos, 44 Nanotubos de carbono, 46 Silício, 49 Obtenção e usos, 50 Germânio, 52 Estanho, 53 Boro, 54 Obtenção e ocorrência, 55

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Elementos químicos e seus compostos

3 ELEMENTOS METÁLICOS, 57 Obtenção e aplicações dos metais, 62 Decomposição térmica de óxidos, 63 Redução com carvão ou CO, 63 Metalotermia, 67 Métodos eletroquímicos, 69 4 COMPOSTOS QUÍMICOS, 79 Compostos de Hidrogênio, 79 Hidretos Iônicos, 80 Hidretos de Metais de Transição, 80 Hidretos de Elementos Não Metálicos, 81 Hidretos Covalentes, 83 Haletos de hidrogênio, 83 Água e hidretos dos calcogêneos, 85 Amônia, fosfina, arsina e estibina, 86 Síntese da amônia – processo Haber-Bosch, 89 Hidrazina e hidroxilamina, 92 Hidretos de carbono, silício e germânio, 93 Hidrocarbonetos, 94 Alcanos, 96 Alcenos ou olefinas, 98 Alcinos, 99 Hidrocarbonetos cíclicos, 99 Hidrocarbonetos aromáticos, 100 Propriedades químicas dos hidrocarbonetos, 101 O petróleo e a petroquímica, 103 Aminas Alifáticas e Aromáticas, 109 Hidretos de Boro, 110 Haletos, 112 Haletos de elementos metálicos, 112 Haletos covalentes, 112 Haletos dos gases nobres, 113 Inter-halogênios, 113 Haletos dos calcogênios, 115 Haletos de N, P, As e Sb, 116 Haletos de C, Si, Ge e Sn, 118 Haletos mistos, 119 Haletos de B, Al, Ga e In, 121 Óxidos – Características Gerais, 123 Características estruturais dos óxidos covalentes, 125 Força dos oxiácidos, 125 Estrutura, Preparação e Propriedades dos Óxidos e

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Conteúdo

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Oxicompostos, 127 Óxidos e oxiácidos dos halogênios, 127 Óxidos e oxiácidos dos calcogênios, 129 Ácido sulfúrico, 131 Peróxidos, 131 Óxidos e oxiácidos de nitrogênio, 132 Óxidos de carbono, 135 CO2, 136 Oxicompostos orgânicos, 140 Alcoóis, 140 Etanol, 141 Polialcoóis, 142 Éteres, 142 Aldeídos e Cetonas, 143 Ácidos Carboxílicos, 144 Ésteres, 146 Amidas, 147 Óxidos e Oxiácidos de Fósforo, 147 Polifosfatos, 149 Óxido e Oxiácidos de Boro, 150 Óxido de Silício, 151 Silicatos, 152 Argilas, 155 Cimento, 155 Vidros, 156 5 CONVERSA COM O LEITOR, 159 Questões provocativas, 160 Apêndice – Tabelas, 167

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Introdução

CAPÍTULO

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INTRODUÇÃO

Os elementos químicos, na forma livre ou combinada, compõem o mundo em que vivemos. Entretanto, na escala universal, o hidrogênio, o elemento mais simples, é o grande formador de quase tudo que é visível, compondo as estrelas e alimentando o processo de fusão nuclear que as torna radiantes. Por esse processo, elementos mais pesados vão sendo gradualmente formados nas estrelas, até chegar aos elementos metálicos mais pesados, como o ferro, quando então um novo ciclo tem início, anunciando a morte estelar.

Em uma sucessão de eventos, os fragmentos de matéria das explosões estelares acabam sendo condensados, formando os corpos celestes, como os planetas.

A composição da crosta terrestre, mostrada na Figura 1.1 é um reflexo da gênese dos elementos. Por essa razão, com exceção dos elementos gasosos H, He, Ne e Ar, que são mais abundantes no Sol, existe alguma semelhança na composição elementar dos corpos que compõem o sistema planetário, tomando como exemplo a Terra, o Sol, a Lua e os asteroides. Verifica-se a predominância dos elementos mais leves (do primeiro ao quarto período da tabela periódica), bem como de elementos de número atômico par. Entre os elementos de transição, em todo o sistema

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Elementos não metálicos e semi-metálicos

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ELEMENTOS NÃO METÁLICOS E SEMI-METÁLICOS

Gases Nobres: Os Elementos Pouco Reativos Os gases nobres formam o grupo mais simples de elementos, em virtude de suas características monoatômicas, decorrentes da baixa tendência para formar ligações químicas. A denominação nobre foi inspirada na baixa reatividade desses elementos.

O hélio é o segundo elemento mais abundante do universo, perdendo apenas para o hidrogênio. Entretanto, é muito escasso em nosso planeta, pois, por ser extremamente leve, move-se com maior velocidade que os outros gases e consegue escapar do campo gravitacional terrestre. Felizmente ainda existem algumas fontes naturais de gases, nas quais o He pode ser encontrado em teores de até 7%, o que torna possível sua exploração de forma econômica.

Os gases nobres se encontram em pequenas quantidades na atmosfera, contribuindo com 1% de seu volume, sendo o argônio o elemento mais abundante da série, ocupando 0,934% em volume, seguido pelo neônio (1,818 × 10–3%), pelo hélio (5,2 × 10–4%), pelo kriptônio (1,14 × 10–4%) e pelo xenônio (8,7 × 10–6%).

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Elementos metálicos

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ELEMENTOS METÁLICOS

Conforme discutido anteriormente, a complexidade molecular medida pelo número de ligações com os átomos vizinhos tende a crescer com a diferença 8-n, onde n é o número de elétrons de valência do elemento. No caso dos metais, esse número atinge o limite máximo, diminuindo a tendência de formação de ligações localizadas que definem as estruturas moleculares. De fato, a deslocalização eletrônica permite maximizar o compartilhamento dos elétrons entre os átomos vizinhos. Dessa forma, o melhor modelo que explica o comportamento eletrônico dos metais é o de bandas. O brilho metálico característico provém da facilidade com que os elétrons passam e retornam da banda de condução. Já a maleabilidade típica dos metais, bem como sua alta densidade, resultam do empacotamento regular dos átomos na rede cristalina.

O empacotamento dos átomos metálicos pode ser visualizado pelas diferentes formas de colocação de esferas idênticas no interior de uma caixa. Existem três possibilidades, representadas pelas estruturas cúbica de face centrada (cfc); hexagonal compacta (hc); e cúbica de corpo centrado (ccc), conforme pode ser visto na Figura 3.1.

Na estrutura cúbica de corpo centrado, o número de átomos vizinhos em torno do átomo central, é igual a 8.

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Compostos químicos

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COMPOSTOS QUÍMICOS

A sequência adotada na apresentação dos compostos químicos teve como partida as duas classes mais abrangentes: a dos compostos de elementos combinados com o hidrogênio (hidretos) e a dos compostos de elementos combinados com o oxigênio (óxidos), seguindo a ordem das famílias na Tabela Periódica. Em continuação, os compostos interelementos são apresentados seguindo essa mesma ordem sequencial.

Compostos de Hidrogênio O hidrogênio forma compostos com praticamente todos os elementos químicos, exceto os gases nobres. É um elemento com eletronegatividade intermediária (2,1), muito próxima das do B e do C. Forma compostos tipicamente iônicos com os elementos mais eletropositivos, como os alcalinos e alcalino-terrosos, e compostos covalentes com os elementos mais eletronegativos. Os metais de transição formam, com o hidrogênio, compostos conhecidos como hidretos intersticiais ou metálicos.

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Conversa com o leitor

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CONVERSA COM O LEITOR

Neste volume foram apresentados os elementos químicos e seus compostos, com o objetivo de formar uma visão abrangente, com base no conhecimento da natureza das ligações químicas e das relações termodinâmicas abordadas nos volumes I e II desta coleção de Química Conceitual. Mesmo assim, muitos dos conceitos básicos foram reapresentados de forma concisa, para viabilizar a compreensão do texto, sem o conhecimento prévio ou detalhado dos volumes anteriores.

O Capítulo 1 tratou da distribuição dos elementos na crosta terrestre, e da explanação da estratégia didática adotada neste volume. Ela foi baseada na sequência diagonal da Tabela Periódica, começando pelos gases nobres, passando pelos elementos biatômicos, depois poliatômicos, até chegar aos elementos metálicos. Essa é a sequência natural de evolução da complexidade molecular. A abordagem empregada permite utilizar a disposição dos elementos nas famílias, e ao mesmo tempo, explorar o relacionamento cruzado, ao longo da diagonal da tabela periódica.

No Capítulo 2, foram apresentados e discutidos os dados estruturais, bem como os processos básicos de obtenção dos principais elementos não metálicos, ou representativos.

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INOVAÇÃO E EXCELÊNCIA EM QUÍMICA