relatorio de inorganica grupo 15

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Universidade Estadual do Sudoeste da BahiaDepartamento de Química e ExatasInorgânica experimental IDocente: Renê Giampedro

Aula prática

Grupo 15

Por: Bruno Pereira dos santos

Março de 2012



Sumário

Objetivo...................................................................................................... 3

Introdução................................................................................................... 4

Materiais e reagentes................................................................................. 5

Procedimentos........................................................................................... 6

Discussão....................................................................................................7

Conclusão.................................................................................................. 11

Referências Bibliográficas .........................................................................12



Objetivos

Verificar propriedades de alguns elementos do grupo, sintetizar compostos de alguns

elementos do grupo, verificar propriedades de compostos de alguns elementos do grupo.



Introdução

O grupo 15 é constituído pelos elementos: nitrogênio ( N), fósforo (P) , arsênio (As),

antimônio (Sn) e bismuto(Bi). Estes elementos do grupo possuem configuração

eletrônica mais externa ns2np3, onde n tem valores de 2 a 6. O número de oxidação pode

variar de -3 a +5, de pendendo da natureza e do número de átomos para os quais o

elemento do grupo está ligado.

O fósforo é encontrado com mais frequência em estado de oxidação positivos

que o nitrogênio, mas o compostos em que o fósforo tem estado de oxidação +5 não

são fortemente oxidantes como os compostos correspondente de nitrogênio, mas os

compostos de fósforo de oxidação -3 são agentes redutores muito mais fortes que os

compostos de nitrogênio correspondentes.

O tamanho e o caráter metálico aumentam à medida que número atômico

aumenta no grupo. O nitrogênio em um extremo existe como uma molécula diatômica

gasosa, ele é claramente não metálico, no outro extremo do grupo o bismuto é uma

substancia branco-avermelhada que apresenta características de um metal.

Apesar de o nitrogênio ser um elemento chave para os seres vivos, os compostos

de nitrogênio não são abundantes na crosta da terra. É obtido comercialmente pela

destilação fracionada de ar líquido, possui baixa reatividade , o N2 é utilizado

principalmente na fabricação de fertilizantes. Um dos principais compostos de

nitrogênio é amônia um gás toxico de odor irritante, a hidrazina (N2H4) que é também

bastante toxica é líquido oleoso e incolor, é usada na forma de metilidrazina como

combustível de foguete.

O fósforo ocorre principalmente na forma de minerais fosfatos, existe na forma

de fósforo branco, vermelho e preto. O Arsênio, antimônio e o bismuto não são muito

abundantes sua principal fonte são os sulfetos que ocorrem combinados com outros

minérios, são encontrados em varias formas alotrópicas, estes três elementos possuemformas metálicas muitos menos reativas chamadas formas α.

Todos os óxidos e oxo-ácidos de nitrogênio apresentam ligações múltiplas pπ-

pπ entre os átomos de oxigênio e nitrogênio, os óxidos de nitrogênio podem variar seu

estado de oxidação de +1 a +6. Os óxidos inferiores são neutros os superiores ácidos,

não possuem compostos análogos de P, Sn, As e Bi no grupo, esses elementos possuem

menos óxidos que o nitrogênio provavelmente por não terem a capacidade de formar

ligações pπ-pπ.



Materiais e reagentes

- Papel indicador de pH - Cloreto de amônio

- Tubos de ensaio -Nitrato de Sódio

- Bico de Bunsen -Zinco metálico

- Placa aquecedora - Cobre metálico

- Conta-gotas - Solução de ácido sulfúrico 4,0 mols/litro

- Papel filtro - Solução de arsenito de sódio a 1,0% (m/v)

- Caixa de fósforos - Solução de nitrato de prata 0,1 mol/litro

- Vidro de relógio - Solução de hidróxido de sódio 30 % (v/v)

- Solução de ácido nítrico 10%



Procedimento

A) Teste de identificação para o arsênio (teste de Gutzeit)

Em um tubo de ensaio colocou-se cerca de 1,0 g de zinco metálico, 5,0 ml de ácido

sulfúrico 4,0 mols/L e 0,50 mL de solução de arsenito de sódio. Em seguida, cobriu-se

com um pedaço de papel de filtro umedecido em solução de nitrato de prata 0,1 mol/L.

B) Formação de um sal de amônio.

Molhou-se um bastão de vidro em ácido clorídrico concentrado e o aproximou,

cuidadosamente, da boca de um frasco que contém solução concentrada de hidróxido de

amônio.

C) Identificação do nitrato. (teste do anel castanho)

Dissolveu-se uma pequena quantidade de sulfato ferroso em água para na sequência

misturar algumas gotas de ácido nítrico a 10% (v/v); acrescentou-se ainda, inclinando o

tubo de ensaio, 0,50 mL de ácido sulfúrico concentrado pelas paredes do tubo.

D) Redução de nitratos em meio alcalino.

Dissolveu-se uma pequena quantidade de nitrato de potássio em água e adicionou 3,0

mL de hidróxido de sódio 30% (m/v) e alguns fragmentos de zinco metálico. Foi

aquecida a solução e cobriu-se o recipiente imediatamente com um vidro de relógio

contendo um papel de tornassol aderido na parte inferior.

E) Ação oxidante do ácido nítrico.

Colocou-se 0,50 g de zinco em um tubo de ensaio e 0,50 g de cobre em outro tubo de

ensaio ; adicionou a cada um dos tubos 2,0 mL de ácido nítrico a 10 % (v/v).Repetiu-se o experimento anterior com ácido clorídrico a 10% (v/v), ao invés de ácido

nítrico.

F) Hidrólise de ortofosfatos.

Dissolveu-se em água uma pequena quantidade dos sais fosfato ácido de sódio,

NaHPO4, fosfato diácido de sódio, NaH2PO4, e fosfato de sódio, Na3PO4. Determinou-

se o pH das soluções.



Resultados e Discussões

Ao adicionar o zinco metálico na solução de ácido sulfúrico foi possível

observar uma reação bastante intensa com efervescência, e o zinco perde seu brilho

metálico, ficando esbranquiçado. Ao colocar a solução de arsenito de sódio pôde-se

observar uma efervescência muito intensa, e o papel de filtro colocado para tampar o

tubo de ensaio ficou com uma coloração castanha com um brilho metálico.

O Zinco reage com o arsenito de sódio, formando arsenito de zinco este

reage com o ácido sulfúrico diluído formando a arsina esta em estado gasoso reage com

o nitrato de prata que está no papel filtro formando um espelho de prata que é a

coloração castanha com brilho metálico ao papel, é esse espelho de prata é que

comprova a presença de arsênio.

Reação do Zinco metálico com o arsenito de sódio:

3Zn(s) + Na3 As2(aq) → Zn3 As2(aq) + 3Na(aq)

Reação do arsenito de zinco com o ácido sulfúrico:

Zn3 As2(aq) + 3H 2SO4(aq) → 2AsH 3(g) + Zn3(SO4)3 (aq)

Reação da arsina com o nitrato de Prata:

AsH 3(g) + 6 AgNO3(aq) → (Ag3 As).(AgNO3)3(s) + 3 HNO3(aq)

Espelho de prata

Formação de um sal de amônio.

Ao molhar o bastão de vidro em acido clorídrico concentrado e passar pela

boca de um frasco de hidróxido de amônio foi possível observar uma reação imediata há

liberação de um gás esbranquiçado.

A reação observada ao passar o bastão de vidro com ácido clorídrico pela

boca do frasco de hidróxido de amônio acontece entre os gases que se desprendem das

soluções, a reação forma um precipitado, o sal cloreto de amônio e vapor de água.

Reação da amônia com o acido clorídrico:

NH 4OH (aq) + HCl(conc) → NH 4Cl(s) + H 2O(vapor)

Identificação de nitratos (teste do anel castanho).

A solução de sulfato ferroso ficou amarelada, com a adição do ácido

nítrico não é possível observar nenhuma reação, ao colocar o acido sulfúrico



concentrado observou-se uma reação bastante exotérmica, mas não foi possível observar

o anel castanho provavelmente por alguma contaminação no sulfato ferroso.

O anel de cor castanha se fosse formado seria devido ao íon [Fe (NO3)] 2+

formado na reação com o ácido sulfúrico com o sulfato ferroso em solução.

Reação da sulfato ferroso com o ácido sulfúrico:

6Fe2+

(aq)+

+ 2NO3-

(aq) + 4H 2SO4(conc) → 6Fe3+

+ 2NO(g) + 4SO42-

+ 4H 2O(l)

Fe2+

(aq) + NO(g) → [Fe (NO)]2+

(aq)

Redução de nitratos em meio alcalino.

Ao dissolver o nitrato de potássio em água e adicionar 3,00 ml de

hidróxido de sódio a 30% e o zinco metálico pôde – se observar uma lenta liberação de

gás. Ao aquecer percebeu-se um aumento considerável na velocidade da reação, com

bastante efervescência; o zinco então fica escuro perdendo seu brilho metálico e o papel

de tornassol colocado junto com o vidro de relógio pra tampar o tubo de ensaio de

vermelho passou a ser azul.

Nesta reação o NO3- é reduzido a NH3 a amônia que se desprende da

solução agindo sobre o papel de tornassol que mudou de cor de vermelho ficando azul

indicando seu caráter básico. Além disso há a formação de um íon hidróxido de zinco.

Reação do nitrato de potássio com o zinco metálico em meio alcalino:

KNO3(aq) + 4Zn(s) + 7NaOH(aq) + 6H2O(l) → NH3(g) + 4[Zn(OH)4]2- + K+

(aq) +Na+ (aq)

Ação oxidante do acido nítrico

Colocou-se o zinco metálico em um tubo de ensaio, e em outro tubo

colocou-se cobre metálico e adicionou-se ácido nítrico 10%. O zinco reage com o ácido

nítrico com efervescência, em uma reação lenta e a solução no tubo de ensaio fica

castanho esverdeada. O Cobre não reage. Repetiu-se o procedimento utilizando ácidoclorídrico, o cobre não reage e com o zinco ocorre uma intensa efervescência.

Nas reações a seguir o zinco metálico passa de Zn0 para Zn2+ sendo o agente redutor

pois ele oxida,o hidrogênio reduz de H+ para H0 sendo o agente oxidante.

O ácido nítrico é um excelente oxidante principalmente guando

concentrado e a quente, os íons H3O+ são oxidantes, mas os íons NO3- são oxidantes

ainda mais fortes guando em solução ácida. Neste caso o ácido nítrico por ser tão

fortemente oxidante também reagiria com o cobre se fosse utilizado em sua forma

concentrada, mas o HCl mesmo que concentrado não reagiria.



Reação do zinco com o ácido clorídrico:

Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)

Reação do zinco com o ácido nítrico:

Zn(s) + 2HNO3(aq) → Zn( NO3)2(aq) + H 2(g)

5.6) Hidrólise dos ortofosfatos.

Dissolveu-se em água uma pequena quantidade de sais fosfato ácido

de sódio, fosfato diácido de sódio e fosfato de sódio. Utilizando o pHmetro determinou-

se o pH das soluções.

Tabela 01) pH das soluções dos ortofosfatos.

Soluções pH

fosfato diácido de sódio Na2 HPO4

fosfato ácido de sódio Na2 HPO4

fosfato de sódio Na3PO4

6,00

9,39

10,95

A solução de fosfato diácido de sódio apresenta um anion que reage

com água para formar o hidróxido de sódio NaOH,base forte; e tem um íon H2PO4-

que é a base conjugada de um ácido, esta reage com água formando o ácido fosfórico,

por isso seu pH é ligeiramente ácido.

A solução de fosfato ácido de sódio possui um anion que reage com a

água para produzir o hidróxido de sódio, uma base forte; e o íon fosfato HPO 42- que

reage com água formando um cátion que é a base conjugada de um ácido fraco H 3PO4

por isso o pH dessa solução é básico como indicado pelo pHmetro.

.

A solução de fosfato de sódio tem um anion que reage com água para

formar uma base forte o hidróxido de sódio, além disso, possui o íon fosfato PO 43- que

reage com água formando um cátion HPO2-4, em consequecia disso possui um pH ainda

mais básico que o fosfato ácido de sódio.

Hidrólise do fosfato diácido de sódio:

NaH 2PO4 + H 2O Na+ + H 2PO4- + H 2O

Na+

+H 2 PO4-+ H 2O NaOH + H 3PO4



Hidrólise do fosfato ácido de sódio:

Na2 HPO4 + H 2O 2Na + HPO42-

+ H 2O

Na + HPO42-

+ H 2O NaOH + H 2PO-4

Hidrólise do fosfato de sódio:

Na3PO4 + H2O 3Na+ + PO43- + H2O

Na+ + PO43- + H2O NaOH + HPO4

2-



Conclusão

A partir desta prática foi possível observar as características e obtenção de

alguns compostos dos elementos do grupo15, além identificação de alguns de seus

elementos e suas propriedades químicas.



Bibliografia

1. LEE, J. D.; Química Inorgânica não tão Concisa,. 5. ed. São Paulo: Edgard Blücher, 1999.

2. Brown.T.L. Química a Ciência Central/Theodore L.Brown, H. Eugene Lemay, Jr,Bruce E.

Burnsten; Tradutor Robson Matos; Consultores Técnicos André Fernando de Oliveira E

Astréa F. De Souza Silva - São Paulo : Pearson Prentice Hall, 2005.

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