12.7: Grupo VIA- Chalcogens

Quando nos aproximamos do lado direito da tabela periódica, as semelhanças entre os elementos de um grupo tornam-se maiores novamente. Isto é verdade para o grupo VIA. Com exceção do polônio, que é radioativo e geralmente omitido da discussão, todos os membros do grupo formam íons X2- quando combinados com metais altamente eletropositivos. A tendência a ser reduzida ao estado de oxidação -2 diminui significativamente de cima para baixo do grupo, no entanto, e o telúrio mostra algumas propriedades metálicas. Os elementos do grupo VIA são chamados de calcogénicos porque a maioria dos minérios de cobre (calos gregos) são óxidos ou sulfetos, e tais minérios contêm vestígios de selénio e telúrio. As propriedades atómicas dos calcogéneos estão resumidas na tabela.

Tabela {1}(\PageIndex{1}): Propriedades dos Elementos do Grupo VIA

Element	Símbolo	Configuração Electrónica	Oxidação Oral Estado	Radius/pm
					Covalente	Iónico (X2-)
Oxygen	O	2s22p4	-2	66	140
Sulfur	S	3s23p4	+6, +4, -2	104	184
Selenium	Se	4s23d104p4	>+6, +4, -2	117	198
Telúrio	Te	5s24d105p4	+6, +4, -2	135	221

Símbolo	Energia de ionização/MJ mol-1			Densidade/ g cm-3	Electro- negatividade	Ponto de fusão (em °C)
	Primeiro	Segundo	Terceiro
O	1.320	3.395	5.307	1.43×10-3	3.5	-218
S	1.006	2,257	3,367	2,06	2,5	119
Se	0,947	2.051	2,980	4,82	2,4	217
Te	0,876	1,800	2.704	6,25	2,1	450

Em temperaturas e pressões normais, o oxigénio é um gás. Ele existe em qualquer uma das duas formas alotrópicas: O2, que compõe 21% da atmosfera terrestre, ou O3 (ozono), que se decompõe lentamente em O2. O3 pode ser preparado passando uma descarga elétrica através de O2 ou ar:

Esta reação ocorre naturalmente como resultado de relâmpagos. O3 também é produzido por qualquer dispositivo que produza faíscas elétricas. Pode ter notado o seu odor característico na proximidade de um motor eléctrico, por exemplo.

O ozono é formado na estratosfera terrestre (entre altitudes de 10 e 50 km) por raios ultravioletas cujos comprimentos de onda são inferiores a 250 nm:

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O ozono em si absorve radiação ultravioleta de maior comprimento de onda (até 340 nm), impedindo que estes raios nocivos cheguem à superfície terrestre. Caso contrário, estes raios aumentariam a incidência de câncer de pele humana e causariam outros problemas ambientais. Nos últimos anos, foram obtidas provas convincentes de que as emissões de óxido de azoto dos aviões de transporte supersónico (SST) (que voam na estratosfera) podem reduzir a concentração de ozono. Foram tiradas conclusões semelhantes em relação aos clorofluorocarbonos (por vezes referidos como CFC) utilizados como propulsores em aerossóis e desodorizantes capilares. Uma vez na atmosfera, uma reacção fotoquímica provoca a quebra do cloro atómico dos CFC. Este cloro atómico pode então participar numa reacção de empobrecimento catalítico do ozono:

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O cloro atómico é regenerado, o que significa que cada molécula de CFC tem o potencial de empobrecer grandes quantidades de ozono. Nos anos 80, determinou-se que o uso de produtos químicos como os CFC era o desbaste do ozono estratosférico. Isto também foi quando o “buraco de ozônio” sobre a Antártica foi descoberto. Em resposta ao esgotamento da camada de ozônio, e ao perigo apresentado por ela, foi assinado o Protocolo de Montreal sobre Substâncias que Esgotam a Camada de Ozônio por líderes de vários países, com o objetivo de eliminar gradualmente a produção e o uso de CFC e outras substâncias químicas nocivas à camada de ozônio. Hoje, 191 países assinaram o protocolo, e embora esteja previsto que leve até 2075 para que os níveis de ozônio voltem ao normal, o Protocolo de Montreal tem se mostrado um sucesso até agora.

O3 também é um componente importante do smog fotoquímico. É produzido quando os átomos de O (formados pela quebra das ligações N-O em NO2) reagem com moléculas de acordo com Eq. \Ref (3). O3 é um agente oxidante mais forte do que o O2. Ele reage com hidrocarbonetos insaturados (alcenos) na gasolina evaporada para produzir aldeídos e cetonas, que são irritantes para os olhos. A borracha é um material polimérico que contém ligações, e por isso também reage com O3. Além disso, o ozono ao nível do solo e o smog que o acompanha provou ser uma preocupação de saúde significativa, irritando e danificando o sistema respiratório e tendo também ligações com a asma. Portanto, o ozono é benéfico quando se encontra na atmosfera superior, mas tem efeitos adversos quando se encontra ao nível do solo.

O enxofre ocorre numa variedade de formas alotrópicas. À temperatura ambiente, a forma mais estável é o enxofre rômbico. Este sólido amarelo consiste em moléculas S8 (vistas no Jmol abaixo) embaladas em uma malha de cristal que pertence ao sistema ortopédico (listado na página discutindo sistemas de cristal).

Figure {1}(PageIndex{1}}) Molécula S8: O modelo inicial de bola e bastão pode ser manipulado em espaço tridimensional. Clique nos raios VdW para ver um modelo de preenchimento de espaço da mesma molécula.

Quando aquecido a 96°C, o enxofre sólido rômbico muda muito lentamente para enxofre monoclínico, no qual um terço das moléculas S8 são orientadas aleatoriamente na malha de cristal. Quando qualquer uma das formas de enxofre derrete, o líquido é no início amarelo pálido e flui prontamente, mas acima de 160°C torna-se cada vez mais viscoso. Só perto do ponto de ebulição de 444,6°C ele afina para fora novamente. Esta mudança incomum em viscosidade com temperatura é atribuída à abertura do anel de oito membros de S8 e formação de cadeias longas de átomos de enxofre. Estes se entrelaçam e impedem que o líquido flua. Esta explicação é suportada pelo fato de que se o líquido viscoso é resfriado rapidamente vertendo-o em água, o enxofre amorfo produzido pode ser mostrado experimentalmente como consistindo de longas cadeias de átomos de enxofre.

Ambos selênio e telúrio possuem estruturas sólidas nas quais os átomos são ligados em longas cadeias espiraladas. Ambos são semicondutores, e a condutividade elétrica do selênio depende da intensidade da luz que cai sobre o elemento. Esta propriedade é utilizada em fotocélulas de selênio, que são frequentemente usadas em medidores de exposição fotográfica.

Selenium também é usado em retificadores para converter corrente elétrica alternada em corrente contínua. Compostos de selênio e telúrio são de pouca importância comercial, e muitas vezes são tóxicos. Além disso, muitos deles têm odores desagradáveis, são absorvidos pelo corpo e são expelidos na transpiração e na respiração. Estas propriedades têm inibido o estudo dos compostos telúrio e selénio.