Universidade Estadual do Centro-Oeste – UNICENTRO

Elementos do Grupo 14Família do Carbono

Alunos: Edenilson, Luiz e Samantha

Propriedades Periódicas

A configuração dos elementos da família 14 é do tipo ns2np2

Há um aumento de reatividade na seguinte ordem:

C < Si < Ge < Sn < Pb < Fl

Estrutura Eletrônica e Reatividade

Hibridização

A hibridização é um fenômeno que permite ao átomo realizar um número maior de ligações, aumentando assim a

sua estabilidade. SnF4

•Improbabilidade da formação de cátion X4+

•Aumentos relativamente grandes entre EI

2 e EI

3.

Energia de Ionização

EletronegatividadeF > O > N > Cl > Br > I > S > C

Abundância, Ocorrência e Aplicações

Abundância

Processo de Obtenção

O carbono é o 17º elemento mais abundante na crosta terrestre e o 4º no universo.

Ocorre como elemento livre nas formas de diamante e grafite.

Também ocorre combinado com outros elementos e compostos: carbonatos de Ca e Mg, petróleo e carvão. Além dos compostos gasosos CO2 e CO que estão presentes na atmosfera.

Como é encontrado na Natureza

Obtenção

• Carvão: é composto basicamente por carbono,

enxofre, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio.

• Coque: material carbonáceo obtido através da

carbonização do carvão a altas temperaturas.

• Negro de fumo: obtido pela combustão incompleta

de hidrocarbonetos oriundos do gás natural e

petróleo metano (CH4) e acetileno (C2H2).

• Carvão ativado: ativado com tratamento químico

ou físico de um “precursor” carbonáceo.

• Diamante e grafite: extraídos por mineração.

• Fibras de Carbono: filamentos de carbono

alinhados em uma mesma direção.

● Coque: é de grande importância na metalurgia e é empregado como combustível fóssil

● Negro de fumo (fuligem): pigmentos, indústria da borracha.

● Carvão Ativado: descoloração do açúcar, adsorção de gases venenosos, filtros no tratamento de água, catalisadores.

● Grafite: fabricação de eletrodos, indústria do aço, fundição de metais, obtenção de cadinhos, lubrificante, lápis, reatores nucleares, lonas de freio, escova para motores.

● Diamante: 30% produção mundial: joalheria e 70% restante: fabricação de brocas ou abrasivos para cortar e polir e para ferramentas cirúrgicas.

● Fibras de Carbono: excelentes propriedades mecânicas, baixo peso, alta resistência química, tolerância a altas temperaturas. Tem aplicações na indústria aeroespacial, engenharia civil, militar e esportiva.

Aplicações

Como é encontrado na Natureza

O Silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre.

Se apresenta na forma amorfa (pó pardo) e cristalina (forma octaédrica de coloração azul grisáceo com brilho metálico).

É encontrado em forma de silicatos e sílica, nas rochas, areia e argila.

Obtenção

O silício é obtido pela redução do SiO2 com coque (C) em temperaturas elevadas, deve-se trabalhar com excesso de Si para evitar formação do SiC.

Processo de Purificação:

Aplicações Indústria do aço Eletrônica Semicondutores Construção (SiO2) Produtos poliméricos Xampus e plásticas

Como é encontrado na Natureza

Os únicos minerais rentáveis para a

extração do germânio são a

germanita (69% de germânio) e

ranierita (7-8% do elemento); além

disso está presente no carvão, na

argirodita e outros minerais.

Obtenção

A forma mais comum de obtenção de germânio metálico é através da extração via fusão fracionada (fabricação de circuitos integrados).

Outra forma é a remoção via composto de cloreto (GeCl4) que, posteriormente, é transformado em dióxido de germânio (GeO2) via hidrólise.

Com a adição de hidrogênio ou carvão, é reduzido a germânio puro.

GeCl4 + 2H2O → GeO2 + 4HCl

GeO2 + 2H2 → Ge + 2H2O

AplicaçõesCircuitos integrados de alta velocidade,

amplificadores de baixa intensidade

Espectroscópios e outros instrumentos

baseados na óptica de infravermelhos

Adição ao cobre para aumento de

resistência química e ao berílio para

aumento de ductibilidade

Fabricação de diodos e outros

componentes eletrônicos

Fabricação de joias

Como é encontrado na natureza

O Estanho é relativamente escasso,

sua concentração na crosta terrestre é

de 2 ppm.

A maioria do estanho do mundo é

produzida a partir de depósitos placer.

É originado em quase sua totalidade

do minério cassiterita

Obtenção

O Estanho é obtido através da

redução, por Carbono, do minério

cassiterita (SnO2) segundo a equação:

SnO2 + 2C 2CO + Sn

Para que o monóxido de carbono

produzido seja eliminado pode-se

oxidá-lo a dióxido de carbono.

Aplicações

GalvanoplastiaLigas metálicasSolda maciaSais para fabricação de espelhos, papel, remédio e fungicidasMolasEmbalagensDecoração

Como é encontrado na natureza

A maioria de todo o Chumbo impuro do planeta se apresenta na forma de galena (PbS). Pode ser encontrado junto a outros metais, como: Cobre, Zinco, Prata e Tório; além de Urânio.

Outros minerais que contêm quantidades significativas de Chumbo são a cerusita (PbCO3) e a anglesita (PbSO4), que são mais raros.

Obtenção

Através da ustulação do minério de chumbo, obtém-se como produto o óxido de chumbo que é reduzido com a utilização de coque, fundente e óxido de ferro.

O chumbo bruto obtido é separado da escória por flotação. A seguir, é refinado para a retirada das impurezas metálicas, que pode ser por destilação. Desta forma pode-se obter chumbo com uma pureza elevada (99,99%).

Aplicações

Bateria para automóveis

Manuseio de ácidos

Solda, fusíveis e revestimentos elétricos

Blindagem de radiação

Usinas de energia nuclear

Proteção contra raios-X

Propriedades Fisicoquímicas

Formas Alotrópicas

● C – carvão, diamante e grafite

● Si – amorfo e cristalino

● Ge – cristalina

● Sn – cinzento, branco e rômbico

● Pb – cristalino metálico

Estado Físico

● Ponto de ebulição - PE é a temperatura à qual se dá a passagem do estado líquido ao estado gasoso.

● O ponto de fusão - PF é a temperatura a qual uma substância passa do estado sólido ao estado líquido.

Ponto de Fusão e Ebulição

Densidade

Condutividade

Eletroquímica

Fleróvio

●Transurânico, radioativo, provavelmente metálico, sólido de

aspecto prateado.

●Ununquádio ou eka-chumbo.

●Isótopos: 114Fl289 30s, 114Fl288 2s, 114Fl285 0,58s.

●2012 – Georgiy Flerov.

●"ilha de estabilidade“.

●Elemento mais pesado com o qual já foram realizadas

experimentos químicos.

Referências

SHRIVER, D.F.; ATKINS, P.W. Química Inorgânica. 4ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2011.

LEE, J. D. Química inorgânica não tão concisa. 5.ed. São Paulo: Edgard Blucher, 1999.

ATKINS, P.W.; JONES, L. Princípios de Química. 3ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2007.

ALVES, P.A. Guia dos elementos químicos. Publicação Quilab Produtos de Química Fina.

2008.

HOUSECROFT, C.E.; SHARPE, A.G. Química Inorgânica volume 1. 4.ed. Rio de Janeiro:LTC,

2013.

http://nautilus.fis.uc.pt/ [acesso dia 02/08/2015]

http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc34_3/04 AQ45-11.pdf [acesso dia 31/07 /2015]

http://www.cprm.gov.br/publique/media/q23chumbo.pdf [acesso dia 31/07/2015]

http://site.ufvjm.edu.br/flavianatavares/files/2013/04/Família-do-Boro-e-do-Carbono-2014.pdf

[acesso dia 31/07/2015]

http://pt.slideshare.net/alanaalmeida712/famlia-do-carbono-4a-ou-14[acesso dia 02/ 08/2015]

http://www.ct.ufrgs.br/ntcm/graduacao/ENG06632/Ustulacao.pdf [acesso dia 02/08/2015]