O grupo 15 da tabela periódica

Introdução

O grupo 15 da tabela periódica é formado por nitrogênio, fósforo, arsênio, antimônio e bismuto. Os elementos pertencentes ao grupo 15 apresentam caráter metálico. Estes elementos possuem configuração eletrônica da camada de valência igual a ns2np3 e apresentam a capacidade de formar cátions com número de oxidação igual a +3. O nitrogênio é o elemento que recebe maior destaque neste grupo, pois é um elemento bastante abundante. Ele é o elemento mais presente no ar atmosférico e é um dos constituintes de proteínas e enzimas, responsáveis por diversas funções nos organismos vivos. O nitrogênio só foi descoberto como um elemento químico, no século XVIII, como um dos gases constituintes do ar atmosférico. O fósforo é um outro importante elemento presente no grupo 15 da tabela periódica. Ele foi descoberto no século XVII, pelo alquimista Henning Brandt, a partir de um processo de purificação de urina. Os compostos de fósforo são usados desde a fabricação de conservantes alimentares, até a produção de pesticidas e armas químicas. Os outros elementos deste grupo são bastante conhecidos e usados desde muito tempo, principalmente o arsênio e o antimônio, que possuem compostos utilizados desde a antiguidade

Com exceção do nitrogênio, são todos sólidos em condições normais. Arsênio, antimônio e bismuto são importantes materiais semicondutores, com um caráter forte de metal. Variam muito de um para o outro, e geralmente formam compostos covalentes devido ao número de elétrons na última camada.A maioria dos compostos formados pelos elementos do grupo V são covalentes. A remoção dos cinco elétrons da camada de valência implica numa energia de ionização muito elevada, de modo que não se formam íons +5. Contudo, os elementos maiores do grupo bismuto e antimônio podem ser transformados em íons +3, perdendo três de seus elétrons externos.

Neste grupo apenas o nitrogênio existe sob a forma de molécula diatômica, devido ao fato de que os demais átomos do grupo são grandes e seus tamanhos dificultam o estabelecimento de duas ligações.Uma das propriedades importantes dos elementos do grupo 15 é que à medida que o número atômico aumenta no grupo, aumenta-se também o seu tamanho e aumenta seu caráter metálico, sendo que o único elemento desse grupo que é considerado um metal é o bismuto, presente no final do grupo, os demais - arsênio e antimônio - são classificados como semi-metais, e o nitrogênio e fósforo são considerados não-metais, sendo que o nitrogênio é encontrado na sua forma pura na forma de um gás incolor e quase inerte na atmosfera.

Objetivos

Identificar alguns elementos do grupo.

Sintetizar compostos de alguns elementos do grupo.

Estudar as propriedades de compostos de alguns elementos do grupo.

 

Materiais e Reagentes

Tubos de ensaio.

Papel indicador de pH.

Placa aquecedora.

Papel de filtro.

Caixa de fósforos.

Vidro de relógio.

Cápsula de porcelana.

Bico de Bunsen.

Nitrito de sódio

zinco metálico

Solução de ácido sulfúrico 4,0 mols/litro

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

Solução de nitrato de prata 0,1 mol/litro

Ácido clorídrico concentrado.

Hidróxido de amônio.

Cobre metálico.

Solução de ácido nítrico a 10% (m/v).

ácido sulfúrico concentrado.

Fósforo vermelho.

Nitrato de potássio.

solução de hidróxido de sódio a 30%.

Solução de ácido clorídrico 1,0 mol/litro

fosfato ácido de sódio, Na2HPO4.

Fosfato diácido de sódio, NaH2PO4.

Fosfato de sódio, Na3PO4.

 

Procedimento Experimental

1-Teste de identificação para o arsênio (Teste de Gutzeit)

Em um tubo de ensaio colocou-se cerca de 1,0 grama de zinco metálico, 5.0 ml de ácido sulfúrico 4,0 mols/litro e 0,50 ml de solução de arsenito de sódio. Cobriu-se o tubo com um pedaço de papel de filtro umedecido em solução de nitrato de prata. 0,1 mol/litro.

2- Formação de um sal de amônio.

Molhou-se um bastão de vidro em ácido clorídrico concentrado e o aproximou-se da cuidadosamente da boca de um frasco que contém solução concentrada de hidróxido de amônio.

3- Obtenção de P4O6 e P4O10 e propriedades dos oxiácidos de fósforo

3.1- Colocou-se um pequeno pedaço de fósforo vermelho (do tamanha aproximado de uma cabeça de prego pequeno) em um cadinho e ele foi queimado na capela, usando um palito de fósforo. Cobriu-se o cadinho com um béquer seco. O béquer foi deixado no local para que as partículas sólidas se depositassem.

3.2- O béquer do item anterior foi removido e foi observado se houve mudança na aparência do sólido depositado nas paredes internas do mesmo. Adicionou-se um pouco de água ao cadinho e lavaram-se, também com água, as paredes do béquer; mediu-se o pH das soluções obtidas.

4- Redução de nitratos em meio alcalino

Dissolveu-se uma pequena quantidade de nitrato de potássio em água e adicionou-se 3,00 ml de hidróxido de sódio a 30% (m/v) e alguns fragmentos de zinco metálico. A solução foi aquecida e o recipiente coberto com um vidro de relógio contendo papel indicador de pH.

5- Ação oxidante do ácido nítrico

5.1- Colocou-se 0,50 g de zinco em um tubo de ensaio e 0,50 g de cobre em outro tubo; adicionou-se a cada um dos tubos, 2,00 ml de ácido nítrico a 10% (m/v).

5.2- O