4°aula nitrogênio

Química do Nitrogênio

Química dos Elementos

Instituto de Química – UFG

Estágio docência – Fernanda de Sousa Fernandes Pimentel

Grupo 15/V: Família do nitrogênio

“N2” –

Quase inerte

“P” – Um

ametal mole “As, Sb, Bi’” –

Caráter forte

de metal

Propriedades

químicas e

físicas variam

bruscamente

É o único do grupo

que existe como

uma molécula

diatômica gasosa

nas condições

normais

Fernanda de S. F. Pimentel -

Estágio docência - 2013

Grupo 15/v: Família do nitrogênio

•O N é muito eletronegativo

quase igual ao do cloro

X=3,16);

+72 +78 +103 +91

N = T.F. -210 oC e T.E. -196 oCc

F, He, Ne, Ar

P = 44 oC e T.E. 280 oC

As = T.F. 613 oC sublima

Sb = T.F. 631 oC e T.E. 1750 oC

O, Cl, F

NITROGÊNIO

Raro na crosta terrestre, mas é o principal componente

de nossa atmosfera (76% em massa);

Marte (2,6% de Nitrogênio);

Vênus (96% de CO2 e 4% de Nitrogênio e outros elementos);

Júpiter (rico em NH3 condensada);

Urano, Netuno e Plutão (Nitrogênio ?!!);

Lavoisier (1743- 1794) denominou o elemento azoto que significa

sem vida.

N = T.F. -210 oC e T.E. -196 oC

Fernanda de S. F. Pimentel - Estágio docência - 2013

NITROGÊNIO

Fixação 941 kJ.mol-1

Ligação tripla forte

•Bactérias

•Catalisadores

que imitam as

bactérias

Quase tão inerte

quanto os gases

nobres

Energia de ligação


NITROGÊNIO

Como é obtido o gás nitrogênio puro?

Propriedades diferenciadas do nitrogênio


HIDRAZINA

Líquido oleoso, incolor, fumegante se exposto ao ar, tóxico, odor

semelhante a amônia;

Preparada pela oxidação da amônia com solução de hipoclorito em

meio alcalino (processo Raschig);

P.F.=1,5°C ; P.E .= 113°C


HIDRAZINA

A N2H4 se oxida quando exposta ao ar,

liberando uma grande quantidade de calor:

Explosivo perigoso;

Elimina o oxigênio corrosivo

corrosivo da água;

Combustível de foguetes;

-2 0

• Cientistas descobriram que um

determinado tipo de micróbio, a bactéria

Anammox, pode transformar urina em

hidrazina, atuando na urina alimentando-

se de amônia. Através de um processo

complexo, a amônia é transformada na

hidrazina utilizada nos combustíveis

espaciais.

• A ideia é que, no futuro, essa descoberta

ajude a resolver um dos grandes

problemas das missões tripuladas para

Marte, que é justamente a grande

quantidade de combustível necessária

para alimentar os motores que vão

conduzir a nave até o planeta vermelho. E,

quem sabe, no futuro, esse problema seja

facilmente resolvido com uma ida ao

banheiro.

Fonte: www.gp1.com.br/noticias/microbios-podem-tranformar-

urina-em-combustivel-para-foguete-214217.html

http://www.gp1.com.br/noticias/microbios-podem-tranformar-urina-em-combustivel-para













Hidroxilamina (NH2OH)

Sólido higroscópico, incolor, baixo ponto de fusão (32°C);

A hidroxilamina (nox -1) pode ser preparada adicionando

butóxido de sódio a uma solução de cloridrato de

hidroxilamina em 1-butanol. O NaCl formado é retirado e a

NH2OH precipitada pela adição de éster:

[NH3OH]Cl(sol) + NaOBu NH2OH(sol) + NaCl(s) +

BuOH(l)

“Caprolactama” Intermediário na fabricação de náilon


δ+ δ-

N----F δ - δ+

N----H

Ligação apolar

N

. .

I

I

I

δ- δ+

N---I

Halogenetos de

nitrogênio

NF3

NCl3

NI3

• Estável;

• Não reage com água;

•Não é base de Lewis;

• Reage com água para

formar a NH3 e o ácido

HClO;

•Muito instável;

•Conhecido somente em

combinação com a NH3;

8 NH3.NI3(s) 5N2(g) + 6NH4I(s) + 9I2(s)

VÍDEO

Íon nitreto, N3-

Os nitretos só são estáveis em combinação com cátions

pequenos:

3Mg(s) + N2(g) ∆ Mg3N2(s)

O nitreto de magnésio, como todos os nitretos, dissolve-

se em água para produzir amônia e o hidróxido

correspondente:

Mg3N2(s) + 6H2O(l) 3Mg(OH)2 (s)+ 2NH3(g)


Íon azida, N3-

É um ânion poliatômico de nitrogênio muito reativo,

nox= -1/3;

Seu sal mais comum é preparado a partir de óxido de

dinitrogênio e amida de sódio:

A NaN3 é sensível a choques:

2NaN3(s) 2Na(s) + 3N2(g)

N2O(g) + 2NaNH2(l) 190°C NaN3(l) + NaOH(l) + NH3(g)


Óxidos e Oxoânions de nitrogênio

“Grande Ocorrência”

Atmosfera

Biosfera

Indústria

Oxidorredução

do Nitrogênio

Grande número de

estados de oxidação

acessíveis +1 a +5;

Rações lentas (N2

cineticamente

inerte)

O íon nitrato NO3- é um

agente oxidante forte

pH baixo aumenta

o poder oxidante

dos oxoânions

Nox +1 até +5

Diagrama de Frost para o nitrogênio

O diagrama de Frost

para o nitrogênio:

quanto mais íngrime

a inclinação da linha,

mais alto é o

potencial padrão

para o par. A linha

vermelha se refere a

pH = 0 , a linha em

azul se refere a pH

= 14.


Óxidos de nitrogênio


Ácido nítrico (HNO3)

É a fonte mais comum de N(V);

O íon nitrato é um agente oxidante forte mas é lento a

temperatura ambiente, a presença de um ácido forte e de

aquecimento aceleram a reação;

Fabricação de fertilizantes e explosivos;



É fabricado em 3 etapas pelo processo de Ostwald:

Oxidação da amônia:

4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)

Oxidação do óxido de nitrogênio:

2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)

Desproporcionação em água:

3NO2(g) + H2O(l) 2HNO3(g) + NO(g)

-3 +2

+2 +4

+4 +2 +5

ΔrG° = -308,0

kJ(mol NO2)-1

ΔrG° = -5,0

kJ(mol NO3)-1

OBS: ΔfG°(NO2) = +51 kJ.mol-1


HNO3(aq) + 4Zn(s) + 9H+(aq) NH4+

(aq) + 3H2O(l) + 4Zn2+(aq)

2HNO3(aq) + Cu(s) + 2H+(aq) 2NO2(g) + Cu2+

(aq) + 2H2O(l)

HNO3(aq) + 3HCl(aq) NOCl(g) + Cl2(g) + 2H2O(l)

Au(s) + NO3-(aq) + 4Cl-(aq) + 4H+

(aq) [AuCl4]-(aq) + NO(g) + 2H2O(l)

Ag. Redutor forte -3

Ag. Redutor fraco +4

Água régia

• A redução dos íons NO3- raramente produzem um único produto, uma vez

que muitos estados de oxidação mais baixos que do nitrogênio estão

disponíveis:

+5


Dióxido de nitrogênio (NO2)

NO2 (+4) é um gás marrom, sufocante e tóxico, existe como

uma mistura em equilíbrio com seu dímero;

2N2O4(g) ↔ 2NO2(g)

Em meio aquoso básico, ele sofre desproporcionamento em

N(III) e N(V):

2NO2(aq) + 2OH-(aq) NO2

-(aq) + NO3

-(aq) + H2O(l)

+4 +3 +5


Diagrama de Frost para o nitrogênio

O diagrama de Frost

para o nitrogênio:

quanto mais íngrime

a inclinação da linha,

mais alto é o

potencial padrão

para o par. A linha

vermelha se refere a

pH = 0 , a linha em

azul se refere a pH

= 14.


Óxido de nitrogênio (NO)

4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)

No laboratório é preparado pela redução do nitrito com um

agente redutor I- :

2NO2-(aq) + 2I-(aq) + 4H+

(aq) 2NO(g) + I2(aq) + 2H2O(l)

O NO(g) é oxidado a dióxido de nitrogênio quando exposto

ao ar:

2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)

Conhecido por óxido nítrico (nox +2), é um gás incolor

preparado industrialmente pela oxidação catalítica de

amônia:

+3 +2

+2 +4


OBRIGADA!!

Dióxido de nitrogênio (NO2)

Em meio ácido, o produto da reação é o N(II) em vez do

N(III):

3HNO2(aq) NO3-(aq) + 2NO(g) + H3O

+(aq)

+3 +5 +2

Diagrama de Latmer

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