4. Elementos do grupo 15

4. Elementos do grupo 15

UNILAB

Universidade da Integração Internacional da Lusofonia Afro-Brasileira

Instituto de Ciências Exatas e da Natureza

Química Inorgânica Experimental I

Prof. Drª. Cleide Leite

ELEMENTOS DO GRUPO 15

Dayana Nascimento Dari

CAMPUS DAS AURORAS

18 de abril de 2016

  1. RESUMO

O grupo 15 contém os elementos nitrogênio (N), fósforo (P), arsênico (As), antimônio (Sb) e bismuto (Bi). Os elementos desse grupo variam bruscamente suas propriedades ao longo do grupo na tabela periódica. Neste experimento observou-se as propriedades e as reações características do grupo 15 (grupo do nitrogênio); obteve-se gás nitrogênio ao ferver-se uma solução contendo NH4Cl (s), NaNO2 (s) e água, e esse gás não apresentou cor e nenhum odor de acordo como estabelecido na literatura. Na reação do dicromato de amônio, de cor inicial laranja, com aquecimento formou-se um sólido de cor esverdeado, Cr2O3. E a amônia foi obtida reagindo NH4Cl e Ca (OH)2, sendo detectada pelo seu forte odor característico.

  1. INTRODUÇÃO

O grupo 15 contém os elementos nitrogênio (N), fósforo (P), arsênico (As), antimônio (Sb) e bismuto (Bi), (KOTZ, J.C. et al, 2009). Os elementos desse grupo variam bruscamente suas propriedades ao longo do grupo na tabela periódica. As diferenças em propriedades entre os não-metais nitrogênio e fósforo pode ser atribuída ao maior raio atômico do fósforo e a disponibilidade de orbitais d em sua camada de valência. A característica metálica aumenta para baixo no grupo.

Os materiais de arsênio e de antimônio são semicondutores, enquanto que o bismuto é um elemento metálico. Esses comportamentos tão diferentes se refletem nas propriedades químicas dos elementos. Por exemplo, todos os óxidos de nitrogênio e o fósforo são ácidos, mas o óxido de bismuto é básico.

O nitrogênio é um gás incolor, inodoro e sem sabor composto de moléculas de N2. Seu ponto de fusão é -210º C, e seu ponto de ebulição normal é -196ºC. A molécula de N2 é muito pouco reativa por causa da forte ligação tripla entre os átomos de nitrogênio (944 kJ/mol), enquanto que o fósforo é extremamente reativo (fósforo branco), entrando em ignição quando em contato com o ar (BROWN, T.L. et al., 2005).

O nitrogênio forma óxidos em cada um dos estados de valência inteiros de +1 a +5. O ácido nítrico é um. Alguns metais situados abaixo do H na série eletroquímica, reagem com o ácido nítrico concentrado e diluído.

A amônia é um dos mais importantes compostos de nitrogênio. Ela é um gás tóxico que tem odor irritante característico. No laboratório NH3 pode ser preparado pela a ação de NaOH em um sal de amônio. O íon NH4+, que é o ácido conjugado de NH3, transfere um próton para OH. NH3 resultante é volátil e é expelido da solução por aquecimento brando (BROWN, T.L. et al., 2005):

NH4Cl (s) + NaOH (s) → NH3 (g) + H2O (l) + NaCl (aq)

  1. OBJETIVOS

O objetivo desse experimento consiste em observar propriedades e as reações características do elemento do grupo 15 (grupo do nitrogênio) da tabela periódica.

    1. PARTE EXPERIMENTAL

4.1.1 MATERIAIS E REAGENTES

- 3 Tubos de ensaio grande

- Pinça de madeira

- Espátulas

- Vidro de relógio

- Balança analítica

- Lamparina

- Pisseta

- Proveta de 50 mL

- Tubo de borracha

- Kitassato

- Béquer 100 mL

- Chapa de aquecimento

- NH4Cl (s)

- NaNO2 (s)

- (NH4)2Cr2O7 (s)

- Ca (OH)2 (s)

- Água destilada

4.2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

4.2.1 Obtenção de Nitrogênio

Em um frasco de kitassato, colocou-se 2,72 g de NH4Cl, 3,45 g de NaNO2 e 25 mL de água. Após a adição dos reagentes vedou-se o frasco. Em seguida, adaptou-se um tubo de borracha no Kitassato ao béquer. Levou-se ao aquecimento até surgir bolhas no béquer. Após, observou-se.

4.2.2 Obtenção de Cr2O3 (Reação Vulcão)

Em um tubo de ensaio grande, colocou-se duas espátulas de (NH4)2Cr2O7. Segurando o tubo de ensaio com uma pinça de madeira aqueceu-se o fundo do tubo de ensaio na chama da lamparina tendo o cuidado da boca do tubo de ensaio estar dirigida para o lado. Em seguida, observou-se.

4.2.3 Obtenção de Amônia

Em um tubo de ensaio grande e seco colocou-se cerca de 0,5 g de NH4Cl e 0,5 g Ca (OH)2. Segurando o tubo de ensaio com uma pinça de madeira aqueceu-se o fundo do tubo de ensaio na chama da lamparina tendo o cuidado da boca do tubo de ensaio estar dirigida para o lado. Em seguida, observou-se.

5. RESULTADO E DISCUSSÃO

5.1 Obtenção de Nitrogênio

Observou-se que ao misturar NH4Cl (s), NaNO2 (s) e água, a reação liberou nitrogênio gasoso. E ao levar essa solução para ferver, desprendeu-se novamente nitrogênio, constatado pelo aparecimento de borbulhas no frasco contendo os reagentes.

NO2- + NH4+ → N2 (g) + 2H2O

O gás desprendido nessa reação, N2 não apresentou cor e nenhum odor, de acordo como reportado na literatura (BROWN, T.L. et al., 2005).

5.2 Obtenção de Cr2O3 (Reação Vulcão)

O aquecimento do dicromato de amônio ((NH4)2Cr2O7) de cor laranja, decompôs o sal de amônio, formando uma grande quantidade de sólido Cr2O3 de cor esverdeado, liberando o gás N2.

(NH4)2Cr2O7 N2 + 4H2O + Cr2O3

No decorrer dessa reação ocorreu um forte odor, isto decorre do fato da amônia contida no sal de amônio se desprender ao ser queimada em oxigênio com o aquecimento.

5.3 Obtenção de Amônia

Observou-se que a reação de NH4Cl e Ca (OH)2, desprendeu gás amônia, detectada pelo o forte odor característico.

NH4Cl (s) + Ca (OH)2 (s) → NH3 (g) + H2O (l) + CaCl2 (aq)

Na reação de Ca (OH)2 com o sal de amônio NH4Cl, o íon NH4+, que é o ácido conjugado de NH3, transfere um próton para OH-. NH3 resultante é volátil e é expelido da solução pelo o aquecimento, de acordo como reportado na literatura ((BROWN, T.L. et al., 2005).

  1. CONCLUSÕES

Ao misturar-se NH4Cl (s), NaNO2 (s) e água, a reação libera nitrogênio gasoso. E ao levar essa solução para ferver, desprende-se novamente nitrogênio, constatado pelo aparecimento de borbulhas no frasco contendo os reagentes. O gás desprendido nessa reação, N2 não apresenta cor e nenhum odor.

Na reação do dicromato de amônio ((NH4)2Cr2O7) de cor laranja, quando aquecido, há decomposição do sal de amônio, formando uma grande quantidade de sólido Cr2O3 de cor esverdeado, liberando o gás N2. A reação produz também amônia, constatada pelo o forte odor característico.

Na reação de Ca (OH)2 com o sal de amônio NH4Cl, o íon NH4+, que é o ácido conjugado de NH3, transfere um próton para OH-. O gás NH3 resultante é volátil e é expelido da solução pelo o aquecimento. O gás foi detectado pelo o forte odor característico.

  1. REFERÊNCIAS

BROWN, T.L.; LE MAY, H.E.; BURSTEN, B.E; BURDGE, J.R. Química a ciência central. 9 ed. Robson, M. (tradutor). São Paulo: Prentice Hall, 2005.

LEITE, C.M.S (Org.). Apostila: Laboratório de Química Inorgânica. 2015.

KOTZ, J. C.; TREICHEL, P.; WEAVER, G.C. Química Geral e Reações Químicas. vol.2. 6ed. Vichi, F.M; Visconte, S.A. (tradutores). São Paulo: Cengage Learning, 2009.

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