Química Inorgânica

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Esse trabalho pode auxiliar um futuro químico dando a base para ele no universo da química. O que se deve saber sobre a tabela periódica e seus compostos, quais são tóxicos, os que são raros, como trabalhar com cada um. Quais são os metais leves e pesados, suas estruturas moleculares, enfim o básico para qualquer área da química.

2. METODOLOGIA

- Hidrogênio

O hidrogênio possui a estrutura atômica mais simples que qualquer outro elemento químico, seu núcleo contem um próton com carga +1, com um elétron circundante e configuração eletrônica 1s1. Os átomos de hidrogênio podem obter estabilidade de três maneiras diferentes: formando uma ligação covalente (um par de elétrons) com outros átomos; perdendo um elétron para formar H+; adquirindo elétrons e formando H-.

2.1.1 Posição na tabela periódica

O hidrogênio é o elemento que apresenta a mais simples estrutura atômica. O elemento apresenta semelhanças tanto como os metais alcalinos do Grupo I quanto com os halogênios do Grupo VII. O átomo do hidrogênio, tal como os dos metais alcalinos, possui um único elétron de valência; porém, ao contrário do que acontece com os átomos dos metais alcalinos, o do hidrogênio apresenta uma fraca tendência para ceder seu elétron em reações químicas e uma grande tendência para o emparelhamento do elétron com a formação de moléculas. De outra parte, falta ao átomo de hidrogênio um elétron para tomar a configuração eletrônica completa do gás inerte, mais próximo, que, no caso, é o hélio. Nisso, o hidrogênio se assemelha aos halogênios; no entanto, a eletronegatividade do hidrogênio é muito fraca, de sorte que o átomo do elemento somente é capaz de receber um segundo elétron quando fornecido pelos metais mais eletropositivos. O comportamento singular do hidrogênio é devido à sua estrutura eletrônica um único elétron em torno do núcleo - e o pequeno tamanho do átomo. Em certos arranjos periódicos, o hidrogênio aparece junto com os metais alcalinos; em outros, o elemento é agrupado com os halogênios.

2.1.2 Abundancia do hidrogênio

O hidrogênio é o elemento mais abundante do universo. Segundo avaliações, o universo é constituído por 92% de hidrogênio e 7% de hélio, de modo que todos os demais elementos juntos representam apenas 1%. Entretanto, a quantidade de H2 na atmosfera terrestre é muito pequena, pois o campo gravitacional da terra é pequeno demais para reter um elemento tão leve. Em contrapartida, o hidrogênio é o décimo elemento mais abundante da crosta terrestre (1520 ppm ou 0,152 % em peso). Também é encontrado em grandes quantidades nas águas dos oceanos. Compostos contendo hidrogênio são muito abundantes, sobretudo a água, organismos vivo (carboidratos e proteínas), compostos orgânicos, combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás natural), amônia e ácidos. De fato, o hidrogênio forma mais composto que qualquer outro elemento.

2.1.3 Isótopos de hidrogênio

Isótopos são átomos de um mesmo elemento que possuem diferentes números de massa. A diferença nos números de massa decorre da quantidade diferente de nêutrons no núcleo. O hidrogênio encontrado na natureza é constituído por três isótopos: prótio (H), o deutério (D), e o trítio (T). Esses isótopos contem no núcleo 1 próton e zero, 1 ou 2 nêutrons, respectivamente. O prótio é o mais abundante.

O hidrogênio encontrado na natureza contém 99,986% do isótopo prótio, 0,014% do isótopo deutério, de modo que as propriedades do hidrogênio são essencialmente devido ao isótopo mais leve.

As propriedades distintas dos isótopos os tornam úteis como traçadores, os quais são isótopos que podem ser seguidos através de uma série de reações, como por espectroscopia infravermelha (IV) ou por RMN. O trítio é algumas vezes preferido como traçador porque ele pode ser detectado por sua radiatividade.

2.1.4 Aplicações do hidrogênio

O hidrogênio apresenta aplicações importantes: na hidrogenação de óleos vegetais para a produção de margarinas; na produção da amônia; na produção do ácido clorídrico; na síntese do metanol; em reações que exigem atmosfera redutora, como as reduções de minérios; é utilizado como um gás de proteção nos métodos de soldagem.

2.1.5 Classificação dos compostos

As três classes de compostos de hidrogênio binário são:

a) Compostos Moleculares: compostos binários de um elemento e hidrogênio na forma de moléculas individuais, discretas. São comuns para os elementos eletronegativos dos grupos 13 aos 17, sendo exemplos o B2H6, CH4, NH3, H2O e HF; são binários, moléculas individuais.

b) Hidretos Salinos: sólidos não voláteis, eletricamente não condutores e cristalinos.

c) Hidretos Metálicos: sólidos não estequiométricos e eletricamente condutores.

2.1.6 Síntese

As rotas gerais para síntese dos compostos de H são: a reação direta do H2 com um elemento, a protonação de ânions não metálicos e a metáfise entre uma fonte de hidreto e um haleto ou pseudo-haleto.

a) Combinação direta dos elementos.

2Li(l)+ H2(g) → 2LiH(s)

Usado comercialmente para a síntese de compostos exergônicos, incluindo a amônia (processo Haber-Bosch) e os hidretos de lítio, sódio e cálcio.

b) Protonação de uma base de Brönsted.

Li3N(s)+ 3H2O(l) → 3LiOH(aq) + NH3(g)

NaCl(s) + H2SO4(aq) → NaHSO4(aq) + HCl(g)

Método utilizado na preparação de compostos endergônicos (termodinamicamente instáveis em relação aos seus elementos).

c) Metatese (dupla troca) de uma haleto com hidreto.

Li[AlH4] + SiCl4 → Li[AlCl4] + SiH4

2.2 Metais do grupo s.

Os metais do bloco s são os átomos que possuem os maiores raios atômicos em seus respectivos períodos, sendo que os átomos do grupo 1 - os metais alcalinos - são ainda maiores que os átomos do grupo 2 - os