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Química Inorgânica II Docente: Dra. Ana Claudia Silva Godim Discente: Samuel Silva Lima RESENHA: Hidrogênio. O hidrogênio é um elemento químico que pertence ao grupo dos não metais e possui o número atômico 1 na tabela periódica. Ele é o elemento mais abundante do universo, representando cerca de 75% da massa total de matéria visível no universo. Embora seja um elemento comum, é raro encontrá-lo na Terra em sua forma pura, pois tende a se combinar facilmente com outros elementos para formar compostos, a importância do hidrogênio como elemento químico é indiscutível, pois suas propriedades e aplicações são diversas e relevantes em diversos campos, como nas indústrias química, farmacêutica, petroquímica, energética, aeroespacial, eletrônica, entre outras. A seguir, serão abordados alguns pontos relevantes sobre o hidrogênio, tais como suas propriedades físicas e químicas, suas aplicações e seus benefícios potenciais enquanto fonte de energia limpa. O hidrogênio é um elemento gasoso, incolor, inodoro e insípido. Ele é o elemento mais leve da tabela periódica, e, por isso, é capaz de se propagar rapidamente na atmosfera. Em temperatura ambiente, ele se mantém na forma gasosa, porém, quando é submetido a condições extremas de pressão e temperatura, ele pode se tornar um líquido ou sólido cristalino. O hidrogênio é altamente inflamável e pode se combinar com oxigênio para produzir energia em forma de calor e luz, gerando a chamada combustão. A estabilidade do hidrogênio é baixa, já que sua camada externa apresenta apenas um elétron, tornando-o altamente reativo. Em razão disso, ele é um elemento químico altamente volátil, e tende a se combinar facilmente com outros elementos para formar compostos químicos mais estáveis, tais como a água (H2O) ou o hidrogênio molecular (H2). A aplicação do hidrogênio é extensa e relevante, abrangendo diversas áreas industriais. Na indústria química, é usado na produção de amônia (NH3), que é um insumo básico para a fabricação de fertilizantes e outros compostos químicos. Além disso, é empregado na síntese de diversos produtos químicos, tais como a gasolina, o metanol, o ácido clorídrico e o metil etil cetona, entre outras. Na indústria petroquímica, o hidrogênio é utilizado para separar os átomos de carbono dos hidrocarbonetos, formando produtos químicos diversos, como o etileno e o propileno, que são utilizados na fabricação de plásticos e polímeros. Na indústria farmacêutica, o hidrogênio é um importante insumo, sendo utilizado na fabricação de diversos medicamentos, tais como antibióticos, analgésicos e ácido ascórbico. Além das áreas já mencionadas, o hidrogênio também é utilizado em diversas outras aplicações, tais como na soldagem e corte de metais, em células de combustível, na produção de energia elétrica, em reações químicas diversas, entre outras. Há ainda a possibilidade de o hidrogênio ser uma importante fonte de energia limpa no futuro. Como um combustível, ele apresenta diversas vantagens em relação aos combustíveis fósseis, tais como a gasolina e o diesel, pois a combustão do hidrogênio não emite gases poluentes, como dióxido de carbono ou dióxido de enxofre. Além disso, é possível produzir hidrogênio a partir de fontes renováveis de energia, como a energia solar ou a energia eólica, o que significa que o hidrogênio pode ser uma alternativa viável e sustentável em relação aos combustíveis fósseis. Entretanto, é preciso destacar que a produção de hidrogênio atualmente é um processo bastante dispendioso e ainda pouco eficiente. A forma mais comum de produção de hidrogênio é a partir de combustíveis fósseis, como o gás natural ou o carvão mineral, por meio do processo de reforma a vapor. Esse processo consome energia e libera dióxido de carbono, o que pode neutralizar os benefícios ambientais do uso do hidrogênio como combustível limpo. Além disso, a infraestrutura de armazenamento e distribuição de hidrogênio ainda é bastante limitada e cara. Em resumo, o hidrogênio é um elemento químico de extrema importância, cujas propriedades e aplicações se estendem por diversas áreas industriais. Além disso, ele apresenta potencial para ser uma fonte de energia limpa e sustentável no futuro. Entretanto, a produção e o uso do hidrogênio ainda apresentam desafios e limitações significativas, tanto em termos econômicos quanto ambientais. Portanto, é necessário que sejam feitos investimentos em pesquisa e desenvolvimento para solucionar esses problemas, de modo a tornar o hidrogênio uma alternativa viável e sustentável em relação aos combustíveis fósseis. Metais Alcalinos. Os metais alcalinos são conhecidos por serem um grupo de elementos químicos que possuem características comuns, como elevada reatividade química e baixa densidade. Eles são os elementos do grupo 1 na Tabela Periódica, e este grupo é composto pelos elementos lítio, sódio, potássio, rubídio, césio e francium. Os metais alcalinos possuem grande importância na indústria, medicina e vida cotidiana do ser humano, visto que são amplamente utilizados em diversas áreas, desde a produção de baterias até o tratamentos de doenças. Neste trabalho, vou aprofundar mais sobre esses metais e entender melhor as suas características, propriedades e aplicações. Os metais alcalinos são altamente reativos e apresentam um baixo ponto de fusão e ebulição, o que faz com que eles sejam facilmente fundidos e volatilizados. Eles têm uma cor prateada e são macios e maleáveis. Possuem densidade baixa em relação a outros metais e são bons condutores de eletricidade. Quando expostos ao ar, formam uma camada externa de óxido que protege o metal da oxidação. Os metais alcalinos são altamente densos e possuem molas muito estreitas, dificultando a sua reação química. Eles possuem uma reatividade muito grande, o que os torna excepcionalmente úteis para a produção de compostos químicos envolvendo a formação de íons positivos. O lítio é o menos denso e tem o ponto de fusão mais baixo de todos os metais alcalinos. Ele é um sólido branco prateado que é tão macio que pode ser cortado com uma faca. Ele é o único metal alcalino que é menos denso que a água. O sódio é um metal muito comum na natureza, e pode ser extraído facilmente a partir de rochas. Ele é bastante reativo e não pode ser armazenado em recipientes de metais comuns. O potássio é um metal extremamente reativo que pode inflamar-se espontaneamente quando exposto ao ar. Ele reage violentamente com a água, produzindo hidrogênio e calor. O rubídio e o césio são metais extremamente raros e não são frequentemente encontrados na natureza. Eles são muito semelhantes ao potássio em termos de sua reatividade, mas são muito mais caros de serem produzidos. Os metais alcalinos são um grupo de elementos químicos com algumas das reações mais intensas e únicas que podem ser encontradas na tabela periódica. A primeira propriedade química dos metais alcalinos é sua reatividade com água. Quando um metal alcalino é exposto à água, ele reage fortemente e produz gás hidrogênio e uma base. Por exemplo, quando um pedaço de sódio é colocado em um copo de água, ele produz uma reação espetacular e altamente exotérmica, liberando hidrogênio gasoso e formando hidróxido de sódio (NaOH). 2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2 Essa reação é muito violenta, e se o metal é colocado em um recipiente fechado, pode levar à explosão. O lítio é ainda mais reativo que o sódio e pode levar a explosões ainda mais violentas. Outra propriedade química dos metais alcalinos é sua capacidade de reagir com oxigênio. Por exemplo, o sódio reage com oxigênio no ar para produzir óxido de sódio (Na2O) ou peróxido de sódio (Na2O2), dependendo da temperatura. 4Na + O2 -> 2Na2O, ou 2Na + O2 -> Na2O2 Os compostos de sódio com oxigênio são altamente reativos e perigosos, e podem facilmente incendiar-se seentrarem em contato com água. Além disso, os metais alcalinos são conhecidos por suas propriedades iônicas, isso significa que eles podem perder facilmente um elétron para formar um cátion positivo. Isso ocorre porque esses metais têm apenas um único elétron em sua camada externa, tornando-os altamente instáveis. Quando perdem esse elétron externo, eles se tornam estáveis, mas deixam para trás um cátion carregado positivamente. Os compostos de metais alcalinos geralmente têm baixos pontos de fusão e ebulição, o que significa que eles são facilmente convertidos em líquidos ou gases quando submetidos a temperaturas elevadas. Isso é uma vantagem em muitas aplicações, mas também pode tornar esses metais perigosos em certas circunstâncias. Os metais alcalinos também são altamente solúveis em água. Quando são misturados, por exemplo, com água, eles se dissolvem facilmente e formam soluções alcalinas - soluções altamente básicas e altamente corrosivas. Além disso, os metais alcalinos possuem uma coloração característica que pode ser útil para identificá-los em testes químicos. Devido às suas propriedades únicas, os metais alcalinos têm sido amplamente utilizados em diversos processos e aplicações industriais e científicas, uma das principais características dos metais alcalinos é a sua capacidade de reagir facilmente com outros elementos químicos para formar compostos comuns. Esta propriedade é conhecida como alta reatividade e é de grande interesse para a indústria química, onde os metais alcalinos são utilizados como catalisadores em processos químicos, como a produção de amônia e hidrogênio. Outra aplicação importante para os metais alcalinos é a sua utilização em baterias. As baterias de lítio, por exemplo, têm sido amplamente utilizadas em equipamentos portáteis, como telefones celulares e laptops, devido à sua alta densidade de energia e longa vida útil. O sódio também tem sido utilizado como uma alternativa ao lítio em baterias, devido à sua estabilidade e baixo custo. Os metais alcalinos também têm outras aplicações importantes, como em vidros especiais e cerâmicas, na produção de microchips e em dispositivos optoeletrônicos, como diodos emissores de luz (LEDs) e células solares. O potássio é usado como fertilizante na agricultura, enquanto o rubídio tem sido utilizado em dispositivos de detecção de radiação. Além disso, os metais alcalinos têm sido utilizados em pesquisas científicas em várias áreas, como física, química e biologia. Por exemplo, o lítio é utilizado na pesquisa de novos materiais para a produção de dispositivos eletrônicos, e o césio é utilizado como um relógio atômico de alta precisão. Em resumo, os metais alcalinos são extremamente versáteis em suas aplicações, e sua alta reatividade, baixo ponto de fusão, alta densidade e baixa toxicidade tornam-nos fundamentais para a indústria química e outras. Com muitas pesquisas em andamento, é de esperar que os metais alcalinos continuem a ser uma parte importante da ciência e da tecnologia nas próximas décadas. Alcalinos terrosos. Os elementos alcalinos terrosos integram o segundo grupo da tabela periódica e são representados pelos elementos: berílio (Be), magnésio (Mg), cálcio (Ca), estrôncio (Sr), bário (Ba) e rádio (Ra). Esses elementos possuem duas camadas eletrônicas na sua configuração eletrônica, uma camada externa com dois elétrons e uma camada mais interna com dois elétrons. Esses elementos apresentam algumas características que são comuns a todos eles, como a reatividade química, a tendência a formar compostos iônicos e a baixa solubilidade nas águas. A reatividade desses elementos está relacionada com a facilidade pela qual os seus elétrons da camada mais externa são "doadores" e, consequentemente, formam cátions. O berílio se destaca por ser um dos elementos mais rígidos e leves dentre os metais, por ter capacidade de refletir a luz e por possuir um ponto de fusão bastante elevado. O magnésio é utilizado principalmente na fabricação de ligas metálicas, mas também é encontrado em sais, fertilizantes e medicamentos. Já o cálcio é um elemento essencial para a formação de ossos e dentes, além de estar presente em diversos outros processos fisiológicos. Os outros elementos alcalinos terrosos possuem diversas utilidades e presenças em processos industriais. De forma geral, os elementos alcalinos terrosos possuem características e aplicações variadas, sendo importantes para diversos processos e necessidades cotidianas. A compreensão das suas propriedades e usos é fundamental para a compreensão e aplicação de processos de produção e consumo de bens industriais, além de oferecer caminhos para diversas áreas da ciência. A origem dos alcalinos terrosos está relacionada com a formação e evolução do universo. Esses elementos são produzidos no interior das estrelas através do processo de fusão nuclear, onde núcleos mais leves se fundem para formar núcleos mais pesados. O berílio, por exemplo, é produzido pela fusão de dois núcleos de hélio em uma estrela, quando as estrelas morrem, elas podem explodir em supernovas, e os elementos mais pesados, incluindo os alcalinos terrosos, são lançados no espaço interestelar. Esses elementos se espalham pelo universo e contribuem para a formação de novas estrelas e planetas. A formação dos alcalinos terrosos também está relacionada com a evolução da Terra. Durante o processo de formação do planeta, os elementos químicos foram se separando de acordo com a sua densidade. Os alcalinos terrosos, por serem metais relativamente pesados, foram se concentrando no núcleo da Terra, ao longo dos anos, os alcalinos terrosos foram sendo liberados do núcleo através dos vulcões e das rochas ígneas. Eles também estão presentes na crosta terrestre, onde são encontrados em minérios e em solos. Eles compartilham várias propriedades físicas comuns, incluindo alto ponto de fusão e ebulição, baixa eletronegatividade e alta condutividade térmica e elétrica, o primeiro elemento do grupo, o berílio, é um dos metais mais duros e leves conhecidos. O magnésio é conhecido por sua resistência e sua capacidade de ser moldado em várias formas. O cálcio é um metal prateado-branco brilhante que é altamente reativo com água e outras substâncias. O estrôncio é usado em vários dispositivos eletrônicos, como telas de televisão e computadores. O bário é usado em aplicações médicas, como raios-X e tomografia computadorizada. O rádio é um elemento radioativo que é conseguido somente através da decomposição de elementos mais pesados. Todos esses elementos apresentam alta densidade e baixa reatividade, o que permite que sejam usados em aplicações de materiais estruturais, como ligas e componentes eletrônicos. Além disso, os alcalinos terrosos são conhecidos por seus compostos úteis em muitas áreas, incluindo a medicina, agricultura e construção de materiais. No entanto, também existem algumas limitações para o uso de alcalinos terrosos, devido às suas limitações com relação à sua reatividade e periculosidade. Por exemplo, o berílio é tóxico e pode causar câncer, o cálcio é muito reativo com a água e o estrôncio pode causar danos ambientais pela sua propriedade de promover explosões em contato com água. Portanto, é importante tomar cuidado com a manipulação e utilização desses metais. Em suma, os alcalinos terrosos são um grupo de metais altamente úteis e versáteis, com propriedades físicas únicas que permitem sua utilização em uma vasta gama de aplicações na indústria, agricultura e medicina. No entanto, sua reatividade e propriedades perigosas devem ser consideradas com precaução e atenção, para garantir sua manipulação e uso seguro. Embora apresentem algumas semelhanças com os outros metais, os alcalinos terrosos possuem características químicas distintas que os tornam únicos e importantes para diversas aplicações,os alcalinos terrosos também apresentam afinidade por elementos sulfurados, podendo formar sulfetos. É possível também encontrar algumas características de coordenação, com os metais formando complexos com ligantes que envolvem o íon central com maior ou menor afinidade, além disso, eles são metais reativos com a água, produzindo hidróxidos e hidrogênio gasoso. A reação com a água aumenta conforme avança na série, sendo mais violenta com berílio e mais calma com bário e rádio. Outra característica química interessante é sua capacidade de formar compostos insolúveis em água, como carbonatos e fosfatos, o que é importante em muitas aplicações, as propriedades químicas dos alcalinos terrosos são distintas e importantes para muitas aplicações industriais. Sua alta reatividade, tendência em formar cátions com carga +2 e sua capacidade de formar compostos insolúveis em água são algumas das propriedades mais relevantes. No entanto, deve-se tomar cuidado com a manipulação de certos elementos que podem ser perigosos para a saúde humana e o meio ambiente. Os elementos alcalinos terrosos podem ser obtidos de diversas maneiras, dependendo do elemento de interesse e da aplicação desejada. Algumas das principais formas de obtenção são: 1. Extração de minérios: A maioria dos alcalinos terrosos são encontrados em minérios na crosta terrestre. O berílio é extraído da bertrandita ou da esmeralda, o magnésio é obtido do sal marinho e da dolomita, o cálcio é extraído do calcário, o estrôncio é encontrado no mineral celestina e o bário é extraído da barita. O rádio é encontrado naturalmente em quantidades muito pequenas na crosta terrestre e pode ser obtido através do decaimento radioativo do urânio natural. 2. Eletrólise: O magnésio é produzido por eletrólise do cloreto de magnésio, enquanto o berílio é obtido por eletrólise do cloreto de berílio. 3. Síntese química: Os alcalinos terrosos podem ser obtidos por reações químicas a partir de compostos de metais alcalinos terrosos ou pela redução química dos seus óxidos e suas respectivas cascas. 4. Separação química: A separação química é utilizada para isolar o elemento de interesse de um composto que contenha outros elementos. Por exemplo, o cálcio pode ser isolado a partir do gesso, onde é encontrado unido ao enxofre na forma de sulfato de cálcio. 5. Reciclagem: Os metais alcalinos terrosos são amplamente utilizados na indústria e muitas vezes são reciclados a partir de resíduos gerados em processos de produção. A obtenção dos alcalinos terrosos é feita a partir de fontes naturais e processos químicos. A extração de minérios é a principal fonte de obtenção desses metais, mas outros métodos como a síntese química e a reciclagem também são amplamente utilizados. Cada método de obtenção é direcionado a elementos específicos ou a produtos finais específicos, sendo importante escolher a melhor opção para cada aplicação. Referências: CARVALHO, Luiz Marcelo Tavares de. Hidrogênio como vetor energético: uma revisão. 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