Grupo Química Inorgânica Experimental

VQI – 00008 Química Inorgânica Experimental

Grupo 15 - Relatório dirigido (entrega: 09/08/21)

Cecília Moreira Prudêncio de Assis

1.(2 pts.) Descreva a ocorrência, obtenção e usos de cada um dos elementos do grupo 15. Seja sucinto na sua explanação e utilize-se de equações químicas para ilustrar os processos envolvidos.

Respostas:

O grupo 15 da tabela periódico é dado por:

        Nitrogênio, fósforo, arsênio, antimônio, bismuto, moscóvio.

• Nitrogênio: É um dos elementos mais abundantes no nosso planeta, estando presente no ar atmosférico em taxas de 79 a 81%. Estando presentes nestas concentrações em nosso ar atmosférico, pode ser extraído a partir da destilação fracionada do ar atmosférico, processo onde todos os outros gases podem ser também obtidos em sua forma simples. É aplicado como reagente industrial em inúmeros procesos de síntese de derivados do nitrogênio, como seus óxidos e seus ácidos, além de diversas outras aplicações na conservação e preparo de produtos alimentícios.

• Fósforo: Está presente no universo a uma taxa de 0,0007%, existindo em duas formas principais: fósforo branco e fósforo vermelho, mas devido ao fato de apresentar alta reatividade em condições ambientes, praticamente nunca é encontrado em sua forma isolada, sempre combinado a outros elementos como o oxigênio, cloro e nitrogênio. Seus processos de extração normalmente utilizam as rochas compostas por porcentagens localizadas entre 30 a 40% (Ou mais) de fósforo em seu estado máximo de oxidação, ou seja: fosfatos inorgânicos (Carga de P no grupo fosfato = +8). Industrialmente, é obtido através de processos elétricos em fornos de altas temperaturas a partir de minérios como o fluoreto fosfato de cálcio ou formas hidratadas de silicatos de fósforo, onde a sua reação com compostos como óxido de silício e carbono geram a formação de silicatos de cálcio, fósforo e monóxido de carbono.

Reação: 2 Ca3(PO4)2 + 6 SiO2 + 10 C → 6 CaSiO3 + 10 CO + P4

• Arsênio:

        O arsênio é um elemento semi-metálico pesado e de intensa toxicidade para os organismos animais, apresentando ponto de fusão mediano, localizado na casa dos 817,7ºC. É um elemento relativamente comum no universo, estando presente em taxas medianas em meteoritos. As águas de alguns rios podem apresentar concentrações elevadas deste elemento quando entram em contato com rochas compostas por minérios de arsênio. Justamente, pode ser extraído através do processamento e aquecimento elétrico de rochas compostas por sulfeto de ferro e arsênio, que, quando nestas condições, decompõe-se em arsênio gasoso (que sofre processo de sublimação) e sulfeto de ferro, ou então da fusão destes minerais quando encontra-se ligado com elementos nobres como a prata, alumínio, ouro e platina.

        Reação: 4 FeAsS → (aquecimento e corrente elétrica) As4 + 4 FeS

• Antimônio:

        Encontra-se no estado sólido à temperatura ambiente, e é classificado como sendo um semi-metal, tendo sua forma mais estável apresentando-se às condições ambientes na forma de uma estrutura metálica branco-azulada. É aplicado no processo de produção de medicamentos veterinários contra viroses, e também na produção tecnológica e eletrônica de pilhas, baterias e acumuladores, além de ter participação também na confecção de peças automotivas.

        É encontrado de forma satisfatoriamente estável na forma de óxidos, sulfetos, cloretos e em ligação covalente com outros elementos químicos não radioativos.

        Mediante a queima de sulfeto de antimônio se obtém óxido de antimônio III, Sb2O3, que é reduzido com o coque para a obtenção do antimônio:

2Sb2O3 + 3C → 4Sb + 3CO2

Também pode ser obtido por redução direta do sulfeto, com ferro:

Sb2S3 + 3Fe → 2Sb + 3FeS.

• Bismuto:

        É o segundo elemento a possuir a menor capacidade de condutibilidade térmica, e se apresenta na forma sólida e com coloração rosácea esverdeada, semelhante ao antimônio e arsênio.

        É um elemento pesado e quebradiço, trivalente e sendo também à exceção do mercúrio, aquele com menor capacidade de condução de corrente elétrica. É o mais diamagnético dos metais, e é altamente aplicado na produção de compostos eletroeletrônicos devido ao seu baixo ponto de fusão, o que permite o rompimento do fornecimento de energia no caso de uma sobrecarga no sistema, o que evita a ocorrência de acidentes e a danificação de outras peças ou o comprometimento do sistema.

        Pode ser obtido a partir da reação de sulfetos de bismuto com ferro ou da reação de óxidos de bismuto com carbono inorgânico, conforme as equações abaixo:

Sb2S3 + 3 Fe → 2 Sb + 3 FeS

Ou

Sb2O3 + 3 C → 2 Bi + 3 CO

• Moscóvio:

        É um elemento químico sintético, sendo um elemento transurânico radioativo, hipotéticamente sólido e metálico, cuja descoberta foi anunciada por cientistas russos e estadunidenses desde o ano de 2004. Hipoteticamente, seria um metal relativamente reativo e facilmente oxidável perante presença em atmosfera formada por oxigênio, nitrogênio e outros gases derivados de atividades humanas, como os sulfurados (em maior quantidade) e os clorados (em uma quantidade muito menor).

        Provavelmente seria encontrado em maior quantidade em seu estado +3 de oxidação (Mc3+), e é obtido então a partir da fissão nuclear do urânio mediante seu bombardeamento por nêutrons em condições específicas (elemento transurânico).

        

2.(2 pts.) No experimento 1, amônia, após ser gerada a partir do aquecimento com solução 2 mol L-1, foi borbulhada em água contendo os corantes indicadores  fenolftaleína e azul de bromotimol. Pede-se: (i) escrever as reações envolvidas na geração de NH3; (ii) estimar o volume total de NH3 gerado, a partir das quantidades de NaOH e NH4Cl utilizadas (assuma reação quantitativa e  CNTP); (iii) indicar as concentrações de NH3 nos pontos de mudança de cor dos corantes fenolftaleína e azul de bromotimol. Indique na sua resposta, as estruturas dos dois corantes, nos diferentes pH´s obtidos por borbulhamento de amônia.