UNIDADE TEMÁTICA I - 2015 1.Carbono E Elementos Do Grupo IV - A Símbolo\nome Do Elemento Número Atómico Significado\Posição K L M N O P Q Período Grupo Valencia C - Carbono 6 2 4 2º IVA IV, II Si - Silício 14 2 8 4 3º IV

UNIDADE TEMÁTICA I – 2015

1.Carbono e elementos do Grupo IV - A

Símbolo\nome do elemento Número atómico Significado\Posição

K L M N O P Q Período Grupo Valencia

C – Carbono 6 2 4 2º IVA IV, II

Si – Silício 14 2 8 4 3º IVA IV, II

Ge – Germânio 32 2 8 18 4 4º IVA IV, II

Sn – Estanho 50 2 8 18 18 4 5º IVA IV, II

Pb – Chumbo 82 2 8 18 32 18 4 6º IVA IV, II

Devido à estrutura atómica destes elementos, que apresentam igual número de electrões (4) na última camada e diferentes números atómicos, apresentam algumas propriedades semelhantes e outras diferentes. Assim todos eles são sólidos em CNTP (Condições Normais de Temperatura e Pressão).

Ao longo do grupo, a densidade aumenta de carbono ao Chumbo;

As temperaturas de ebulição e de fusão ao longo do grupo diminuem de cima para baixo;

No grupo, o carácter metálico aumenta de Crono para o chumbo. Deste modo o carbono e ametal, silício semi- metal enquanto os três últimos são metais.

O chumbo é o elemento mais denso.

Todos e reagem com oxigénioformando respectivos óxidos. Por exemplo, o carbono forma (CO; CO2); o Silício(SiO2); o Germânio (GeO); o Estanho (SnO) e o Chumbo (PbO).

De todos os elementos que constituem o grupo IV do sistema periódico, o carbono é o mais importante e, ocupa um lugar de destaque no grupo.

O carbono ocorre na natureza de duas formas fundamentais: sob forma de compostos, isto é, na forma combinada e na forma livre. Na forma combinada encontra-se na composição de proteínas, plásticos, combustíveis, borrachas, etc., e na forma livre, ocorre sob forma cristalina (entanto que diamante e grafite) ou amorfa (sem forma), por exemplo, carvões. O diamante e a grafite constituem as principais variedades alotrópicas do carbono.

Variedades alotrópicas ou alótropos: são duas ou mais substâncias elementares diferentes, com estruturas diferentes, propriedades físicas e químicas diferentes, sendo elas formadas por átomos de um mesmo elemento químico

Em química existe uma relação directa entre a estrutura das substâncias com as propriedades e aplicações das mesmas. Assim, a estruturação diferente apresentada tem como consequência a diferença nas propriedades e aplicações do diamante e da grafite.

A tabela a seguir mostra a diferença de propriedades e aplicações dos alótropos do carbono.

Substância Propriedades Físicas (cor,

Dureza, brilho) Nº de electrões

Que intervêm

nas ligações Estrutura

(formato) Condutibilidade

eléctrica e calor Aplicações

Diamante Incolor, dura, transparente e brilhante 4 Tetraédrica Mau condutor Produção de objectos

cortantes e de adorno;

como isolador eléctrico

Grafite Opaca, cinzento-escura, brilhometálico,

escorregadia ao

tacto, mole e

quebradiço. 3

o 4º electrão

é livre Em camadas Bom condutor Produção de lápis de

Carvão, eléctrodos e

feixes tubulares de

Permutadores de calor, lubrificante

1.4.1 Carvões

Existem dois tipos de carvões: o carvão artificial e o carvão natural.

Carvões artificiais– são carvões obtidos por destilação seca, calcinação ou combustão incompleta de certas substâncias ricas em carbono. Exemplos:

Carvão de Madeira – obtém-se através de dois processos:

Combustão incompleta da madeira, que para o efeito se dispõe em medas cobertas com uma camada de terra (areia) na qual se faz orifícios (madeira + oxigénio = monóxido de carbono ou Carbono + água).

Destilação seca da madeira sem acesso do ar. Este processo é muito importante do ponto de vista económico, pois permite o aproveitamento dos produtos voláteis (ácido acético, álcool metílico, acetona, etc).

Carvão Animal – obtém-se através da calcinação dos ossos sem gorduras, sangue e outras substâncias orgânicas, em que resulta um resíduo de carvão misturado com sais fosfatos.

Negro-de Fumo - resulta da combustão incompleta decertas substâncias orgânicas voláteis, ricas em carbono, como a resina, o alcatrão da hulha, hidrocarbonetos, óleos.

Carvões Naturais ou Minerais - são pedras sedimentares formadas ao longo de milhares de anos a partir de substâncias orgânicas tais como, troncos de árvores e madeiras na ausência de ar e sob altas pressões e calor.

A turfa, a lenhite, a hulha e a antracite são variedades de carvão mineral. A quantidade de calor do carvão depende da percentagem do carbono.

Os carvões minerais têm largas aplicações e ocorrem em diferentes partes do mundo, veja a tabela a seguir relativa à ocorrência e aplicações de carvões:

Substância Ocorrência Origem Tipos Aplicações

Mundo Moçambique

Carvão

Mineral América

do Norte,

Europa e

Ásia Moatize- Tete

(Hulha) Sedimentar Turfa,

Hulha,

Lenhite,

Antracite Sínteses orgânicas, fonte de

Energia (combustíveis),

fertilizantes, asfalto, detergente,

Medicina, redutor (indústria

metalúrgica)