Apontamentos de Química Inorgânica: halogénios (grupo 17) · ISPTEC · 2019
Apontamentos de Química Inorgânica, do curso de Engenharia Química no Instituto Superior Politécnico de Tecnologias e Ciências (ISPTEC), 2019. Docente: Prof. Júlio Kuende.
Diapositivos das aulas de Química Inorgânica sobre os halogénios (grupo 17): propriedades gerais, propriedades físicas, métodos de obtenção e aplicações.
Primeiras linhas de Apontamentos de Química Inorgânica: halogénios (grupo 17) · ISPTEC · 2019
QUÍMICA INORGÂNICA HALOGÉNIOS (ELEMENTOS GRUPO 17) Prof Msc. Júlio Kuende 1Luanda, 2019 NÚCLEO DE QUÍMICA TÓPICOS ABORDADOS Halogénios. Propriedades gerais Propriedades físicas Métodos de obtenção. Aplicações. 2 NÚCLEO DE QUÍMICA HALOGÉNIOS E A TABELA PERIODICA He H Be B C N O F Ne NaMg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr MnFe Co Ni Cu ZnGaGeAs Se Br Kr Rb Sr Y Zr NbMo Tc RuRh Pd AgCd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La…
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- Tipo
- Apontamentos
- Cadeira
- Química Inorgânica
- Curso
- Engenharia Química
- Universidade
- Instituto Superior Politécnico de Tecnologias e Ciências
- Ano
- 2019
- Docente
- Prof. Júlio Kuende
- Ficheiro
- PDF, 30 páginas
- Desbloqueado
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NÚCLEO DE QUÍMICAHALOGÉNIOS E A TABELA PERIODICAHeH Be B C N O F NeNaMg Al Si P S Cl ArK Ca Sc Ti V Cr MnFe Co Ni Cu ZnGaGeAs Se Br KrRb Sr Y Zr NbMo Tc RuRh Pd AgCd In Sn Sb Te I XeCs Ba La Hf Ta W ReOs Ir Pt AuHg Tl Pb Bi Po At RnFr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt???
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 17: HALOGÉNIOS As tendências nas propriedades do grupo são exactamente ooposto daquelas do Grupo 1A. Para os halogênios, ponto de ebulição, ponto de fusão,entalpia de fusão e vaporização aumentam de cima parabaixo no grupo A razão para as tendências opostas é o tipo diferente deligação. Metais alcalinos exibem ligação metálica, quediminui em força à medida que os átomos se tornam maiores4
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 17: HALOGÉNIOS Os halogénios existem como moléculas diatómicas queinteragem através das forças de "dispersão“. Os halogênios são bastante reactivos reagindo com metais enão-metais para formar compostos iónicos e covalentes -óxidos de haleto de metal e não-metal, e oxoácidos. Os haletos devem ganhar um único electrão para atingir aconfiguração de gás nobre como um anião carregadonegativamente.5
NÚCLEO DE QUÍMICAGRUPO 17: HALOGÉNIOS Os elementos do grupo 17 são denominados halogénios. O nome halogénios significa formadores de sais. A química dos halogénios (excepto o At) provavelmente émelhor compreendida do que a química de qualquer outrogrupo exceptuando-se os metais alcalinos.6
NÚCLEO DE QUÍMICAPROPRIEDADES GERAIS Começamos o estudo dos grupos com o estudo do metaismais reactivos – os metais alcalinos. Em contraponto aos metais alcalinos o grupo doshalogénios contém os não metais mais reactivos. No grupo dos metais alcalinos a reatividade aumenta amedida que descemos no grupo, no grupo dos halogénios ometal mais reativo fica no topo do grupo.
NÚCLEO DE QUÍMICAPROPRIEDADES GERAIS2 5Configuração eletrónica externa:nsnp. Todos os halogénios têm grandes afinidades eletrônicas. O estado de oxidação mais comum é -1, mas os estados deoxidação +1, +3, +5 e +7 são possíveis. Os halogénios são bons agentes de oxidação. O flúor difere dos demais integrantes do grupo.8
NÚCLEO DE QUÍMICAPROPRIEDADES ÁTOMICAS O raio iónico do cloreto é 38%maior do que o do fluoreto,entretanto o raio iónico dobrometo é apenas 6,5% maiorque o do ião cloreto. A diferença de tamanho emquestão deve-se a presença noião brometo de 10 electrões “d”que não são bons blindadores.9
NÚCLEO DE QUÍMICAPROPRIEDADES ÁTOMICAS A energia de ionização do flúor éconsideravelmente maior que a dosdemais elementos do grupo, devido aoseu pequeno tamanho.10
NÚCLEO DE QUÍMICAPROPRIEDADES FÍSICAS Como os halogénios diatómicospossuem apenas forças dedispersão de London entre asmoléculas, seus PF e PE dependemda polarizabilidade das moléculasuma propriedade que por sua vez édependente do número total deelectrões.11
NÚCLEO DE QUÍMICAPROPRIEDADES FÍSICAS12
NÚCLEO DE QUÍMICAPROPRIEDADES FÍSICAS Espera-se um decréscimo da energia de ligação nas moléculas doshalogénios à medida que o tamanho dos átomos aumenta. Um aumento do tamanho provoca uma diminuição da eficiência dasinterações entre os orbitais. As moléculas de dicloro, dibromo e di-iodo seguem a tendênciaesperada; a molécula de diflúor desvia-se desse comportamento.13
NÚCLEO DE QUÍMICAPROPRIEDADES FÍSICAS A energia de ligação da molécula de diflúor é extremamentebaixa, sendo um dos principais motivos de sua grandereactividade. Há uma repulsão internuclear apreciável, visto que os átomos deflúor são pequenos e a distância F-F também é pequena. Em adição temos ainda intensas repulsões electrão-electrão dospares não ligantes dos dois átomos de flúor. A repulsão electrão-electrão enfraquece a ligação F-F da molécula de diflúor.14
NÚCLEO DE QUÍMICAPROPRIEDADES FÍSICAS O comportamento redox do halogénio ébaseado na afinidade eletrónica, densidadede carga iónica e eletronegatividade. Emfunção disso o di-halogénio é capaz deoxidar os iões haletos abaixo dele nogrupo.- - 2Br+Cl→Br+2Cl(aq) 2 (g) 2(l) (aq)- -2I+Cl→ I+2Cl(aq) 2 (g) 2(s) (aq)(Obviamente o fluoreto não será oxidado porque o flúor está acima15do cloro na coluna 17).
NÚCLEO DE QUÍMICAPROPRIEDADES FÍSICAS16
NÚCLEO DE QUÍMICAPROPRIEDADES FÍSICAS As afinidades eletrónicas de todos os halogénios sãonegativas. Isso implica que há liberação de energia quandoum átomo de halogénio recebe um electrão. O flúor tem maior dificuldade em receber o electrão. Arazão da dificuldade maior do flúor de receber um electrãoestá relacionada ao seu pequeno tamanho que dificulta aacomodação do electrão recebido.17
NÚCLEO DE QUÍMICAPROPRIEDADES FÍSICAS As propriedades dos halogénios variam regularmente com oseu número atómico. Cada halogénio é o elemento mais eletronegativo em seuperíodo. A entalpia de ligação do F é baixa.2 Consequentemente, o flúor é muito reactivo. O potencial de redução do flúor é muito alto.18
NÚCLEO DE QUÍMICAPROPRIEDADES FÍSICASPropriedades dos Halogénios:Potencial de Redução A água é oxidada mais facilmente do que o flúor, logo o F2não pode ser preparado por eletrólise de uma solução de salporque o flúor é um agente oxidante tão forte que oxidará aágua a oxigénio como pode ser observado na reacçãoabaixo descrita:F + H O → 2HF + 1/2O Ɛ =1,80V2(aq)2(l)(aq)2(g)o19
NÚCLEO DE QUÍMICAPROPRIEDADES FÍSICASELEMENTO APARÊNCIA SOB PONTO DE FUSÃO PONTO DEAS CONDIÇÕES – (°C) EBULIÇÃOPADRÃO DE TEMP. (°C)E PRESSÃO-219 -188DIFLÚORF2Gás amarelo-claro-101 -34DICLOROCl2Gás verde-claro-7 -60DIBROMOBr2Líquido castanhoavermelhadooleoso+114 -185DI-IODOI2Sólido preto-arroxeadolustroso20
NÚCLEO DE QUÍMICAMETÓDOS DE OBTENÇÃO DE HALOGÉNIOS OBTENÇÃO INDUSTRIAL DO FLÚORO flúor é produzido por oxidação eletrolítica de uma solução deKF em HF anidro KF + HF → KHF(aq)(g)2 (l) 2KHF → H + KF + F2(l)2 (g)(l)2(g)21
NÚCLEO DE QUÍMICAMETÓDOS DE OBTENÇÃO DE HALOGÉNIOS OBTENÇÃO INDUSTRIAL DO CLOROO Cl é produzido pela eletrólise do NaCl fundido ou em2solução aquosa.eletrólise- -2Cl + 2H O Cl + H + 2OH22222
NÚCLEO DE QUÍMICAMETÓDOS DE OBTENÇÃO DE HALOGÉNIOS OBTENÇÃO INDUSTRIAL DO BROMO O bromo é obtido industrialmente pela oxidação em meioácido do ião brometo das águas do mar utilizando-se clorocomo agente oxidante- -Cl+2Br→ 2Cl + Br2(g) (aq) (aq) 2(l)23
NÚCLEO DE QUÍMICAMETÓDOS DE OBTENÇÃO DE HALOGÉNIOSPECULIARIDADES DO ASTATO O astato não ocorre na natureza mais foram obtidosartificialmente mais de vinte isótopos. Os isótopos mais estáveis são o isótopos210At com meia vida de 8,3 horas211At com meia vida de 7,5 horas Em síntese todos os isótopos são radioativos.24
NÚCLEO DE QUÍMICAOXIÁCIDOS E OXIANIÕES O flúor forma apenas um oxiácido: HOF ( ácidohipofluoroso). O oxigênio está no estado de oxidação zero. A força do ácido aumenta à medida que o estado deoxidação do halogênio aumenta. Todos são agentes de oxidação fortes. Todos são instáveis e se decompõem facilmente. Os oxiânions são mais estáveis do que os oxiácidos.25
NÚCLEO DE QUÍMICAAPLICAÇÕES Os CFCs são usados como refrigerantes. Os fluorocarbonos são usados como lubrificantes e plásticos(teflon). O cloro é usado em plásticos (PVC), no dicloroetano e emoutros reagentes químicos orgânicos, na indústria têxtil e depapel. O NaOCl é o ingrediente ativo dos alvejantes. O NaBr é usado em fotografia.26
NÚCLEO DE QUÍMICAAPLICAÇÕES Os sais de hipoclorito são usados em alvejantes edesinfetantes. Na presença de alumínio em pó, o NH ClO é usado para o43lançamento de ônibus espaciais. Cada lançamento utiliza 700 toneladas de clorato deamônio.27
NÚCLEO DE QUÍMICAAPLICAÇÕES O cloro é o halogénio mais importante comercialmente. Sãoproduzidas anualmente nos EUA cerca de 12 milhões detoneladas de cloro. Cerca da metade desse cloro é utilizadaeventualmente na fabricação de compostos orgânicoscontendo cloro como o cloreto de vinila. O cloreto de vinilaé usado na fabricação de plástico de cloreto de polivinila(PVC).28
NÚCLEO DE QUÍMICAAPLICAÇÕES O cloro é usado também no tratamento de água para oxidare destruir bactérias. Um uso comum do iodo é como KI no sal de cozinha. A falta de iodo na alimentação resulta no crescimento daglândula tireóide (bócio)29
NÚCLEO DE QUÍMICAAPLICAÇÕES O ião fluoreto é usado na água potável para reduzir a cáriedental. O dióxido de cloro é um agente oxidante poderoso, usadocomo alvejante de polpa de papel.(o processo de alvejamento consiste, geralmente, na oxidaçãode compostos orgânicos coloridos formando produtos incoloresou menos intensamente coloridos).30