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Química Inorgânica: Elementos do Grupo 15 - Propriedades, Reações e Aplicações, Resumos de Química

Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)Química

As propriedades químicas e físicas dos elementos do grupo 15 da tabela periódica, incluindo nitrogênio, fósforo, arsênio, antimônio e bismuto. Explora a tendência de estados de oxidação, tipos de ligações, reatividade, formas alotrópicas, hidretos e óxidos de nitrogênio. O documento também destaca a importância do nitrogênio e seus compostos, como a amônia, na agricultura e na indústria.

Tipologia: Resumos

2016

Compartilhado em 28/12/2024

Snowmental
Snowmental 🇧🇷

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Química Inorgânica Teórica
Aula 06
-> Elementos do grupo 15
• O estado de oxidação máximo para esses elementos é +5;
(todos os elétrons são utilizados para se formar ligações químicas).
• A tendência do par de elétrons s permanecer inerte (efeito do par inerte) cresce
com o aumento da massa atômica.
*os estados de oxidação em negrito são os mais estáveis de cada espécie;
*os estados de oxidação entre parênteses, são os estados de oxidação de
existência duvidosa.
• As valências +III e +V se verificam em compostos com halogênios e enxofre;
• O nitrogênio exibe uma grande variedade de estados de oxidação: NH3, N2H4,
NH2OH, N2, N2O, NO, HNO2, NO2, HNO3.
Tipos de ligações
A maioria dos compostos formados pelos elementos desse grupo possuem caráter
covalente;
Configuração eletrônica do N (Estado fundamental)
Configuração eletrônica do H (Estado fundamental)
pf3
pf4
pf5

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Química Inorgânica Teórica

Aula 06

- > Elementos do grupo 15

  • O estado de oxidação máximo para esses elementos é +5; (todos os elétrons são utilizados para se formar ligações químicas).
  • A tendência do par de elétrons s permanecer inerte (efeito do par inerte) cresce com o aumento da massa atômica. **os estados de oxidação em negrito são os mais estáveis de cada espécie; os estados de oxidação entre parênteses, são os estados de oxidação de existência duvidosa.
  • As valências +III e +V se verificam em compostos com halogênios e enxofre;
  • O nitrogênio exibe uma grande variedade de estados de oxidação: NH3, N2H4, NH2OH, N2, N2O, NO, HNO2, NO2, HNO3. Tipos de ligações A maioria dos compostos formados pelos elementos desse grupo possuem caráter covalente; Configuração eletrônica do N (Estado fundamental) Configuração eletrônica do H (Estado fundamental)

Molécula da amônia (NH3) A molécula de amônia pode estabelecer mais uma ligação química? OBS: Fala-se íon AMÔNIO e não íon AMÔNIA!!! Energias de ionização: Uma grande quantidade de energia é necessária para remover todos os cinco elétrons de valência, de modo que os íons M5+ não são formados! Os elementos Sb e Bi podem perder três de seus elétrons formando os cátions M3+, mas tais energias de ionização são demasiadamente elevadas nos outros elementos para a ocorrência de tal processo; Os átomos de nitrogênio podem receber três elétrons (assumindo uma configuração eletrônica estável), formando os chamados nitretos iônicos, contendo o íon N3-. Exemplos: Li3N, Be3N2, Mg3N2, Ca3N Caráter metálico e não-metálico: Os elementos do grupo 15 seguem a tendência geral, isto é, o caráter metálico aumenta de cima para baixo dentro da família; N, P e As → Ametais Sb e Bi → metais O aumento do caráter metálico fica evidente nos seguintes aspectos analisados:

  • A estabilidade diminui;
  • O poder redutor aumenta. Amônia: A amônia é um gás incolor de odor pungente; O gás é bastante tóxico e se dissolve em água liberando calor; Logo: hidróxido de amônio = solução aquosa de amônia !!!!! Base fraca: Tanto NH3 como o NH4OH reagem com ácidos formando sais de amônio:

Quais os produtos da reação: NH4OH + HCl → NH 4 Cl + H 2 O

Esses sais formados se assemelham muito aos sais da família dos elementos do grupo 1. Os sais de amônio se decompõem facilmente quando aquecidos : NH4Cl(s) + calor → NH3(g) + HCl(g) (NH4)2SO4 + calor → NH3(g) + H2SO4(l) Se o ânion não for oxidante (ex: Cl- ou SO42-) há liberação de amônia (exemplos acima). Caso o ânion seja oxidante (ex: NO3-, NO2-, ClO4- Cr2O72-), então o NH4+ é oxidado a N2 ou N2O : NH4NO2(s) + calor → N2(g) + 2H2O(l) (NH4)2Cr2O7(s) + calor → N2(g) + 4H2O(l) + Cr2O3(s) O NH3 pode ser preparado em laboratório aquecendo-se um sal de amônio com NaOH: NH4Cl(s) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + NH3(g) + H2O(l) O NH3 pode ser detectado por: 1 - O seu odor característico; 2 - Tornar azul o papel de tornassol umedecido; 3 - Formar nuvens brancas e densas de NH4Cl quando aproximamos HCl. 4 - Formar um precipitado alaranjado com o reagente de Nessler.

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) Reação catalisada por ferro Temperatura de 450°C Pressão de 200 atm Curiosidades:

**- Grande importância para armamentos da Alemanha (1ª Guerra Mundial);

  • Atualmente: Fertilizantes na agricultura. Fosfina (PH3):** A fosfina, ou fosfano é um gás incolor extremamente tóxico e reativo, com odor que se assemelha ao de peixe em decomposição; Ao contrário do NH3, não é muito solúvel em água e suas soluções aquosas tem caráter neutro; O PH3 puro é estável ao ar, mas se inflama quando aquecido em torno de 150°C: PH3(g) + 2O2(g) → H3PO4(l) Curiosidades: PH3 (resultante da decomposição cadavérica) presente na superfície dos túmulos queima-se espontaneamente se o dia estiver quente, resultando em chamas amarelas e azuis de 2 a 3 metros de altura!!!!! Hidrazina (N2H4): A hidrazina é um líquido covalente, fumegante quando exposto ao ar, e com odor semelhante ao do NH3; Queima facilmente ao ar liberando grande quantidade calor: N2H4(l) + O2(g) → N2(g) + H2O(l) ∆H = - 621 kJ/mol