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1 Prof Msc. Júlio Kuende Luanda, 2021 QUÍMICA GERAL CAPÍTULO II : LIGAÇÕES QUÍMICAS (PARTE 2) 2 TÓPICOS ABORDADOS 2.6 Nomenclatura dos compostos inorgânicos. 2.6.1 Ácidos 2.6.2 Bases 2.6.3 Sais 2.6.4 Óxidos NÚCLEO DE QUÍMICA 3 TEORIA DE ARRHENIUS NÚCLEO DE QUÍMICA 1. Eletrólitos e não eletrólitos As substâncias cujas soluções aquosas apresentam iões livres conduzem eletricidade, portanto, são chamadas de eletrólitos. Ex.: açúcar em água Ex.: NaCℓ em água; HCℓ em água 4 NÚCLEO DE QUÍMICA TEORIA DE ARRHENIUS 5 NÚCLEO DE QUÍMICA TEORIA DE ARRHENIUS Dissociação: é a separação de iões de um retículo cristalino, quando ocorre dissolução de um composto iónico em água. 6 NÚCLEO DE QUÍMICA TEORIA DE ARRHENIUS Ionização: é a formação de iões em uma solução devido a reacção das moléculas de uma substância dissolvida em água. 7 NÚCLEO DE QUÍMICA TEORIA DE ARRHENIUS Mecanismos de ionização: 8 NÚCLEO DE QUÍMICA ÁCIDOS: DEFINIÇÃO E CLASSIFICAÇÃO Definição: Segundo Arrhenius ácido é toda substância que, se ioniza, produzindo exclusivamente o catião H+ ou H3O + Classificação: Quanto à presença de oxigênio - Hidrácidos: não têm oxigénio Exemplos: HI, HBr, HCN - Oxiácidos: têm oxigénio Exemplos: H2CO3, H2SO4 9 NÚCLEO DE QUÍMICA ÁCIDOS: CLASSIFICAÇÃO Quanto ao número de elementos químicos - Binário: 2 elementos Exemplo: HI - Ternário: 3 elementos Exemplo: HCℓO - Quaternário: 4 elementos Exemplo: H4[Fe(CN)6] Obs.: H4[Fe(CN)6] = Ácido ferrocianídrico (ião Fe 2+) ou ferrocianeto de hidrogênio H3[Fe(CN)6] = Ácido ferricianídrico (ião Fe 3+) 10 NÚCLEO DE QUÍMICA ÁCIDOS: CLASSIFICAÇÃO Quanto ao número de hidrogénios ionizáveis - Monoácido: 1 H+ Exemplos: HI, H3PO2 - Diácido: 2 H+ Exemplos: H2S, H3PO3 - Triácido: 3 H+ Exemplos: H3PO4, H3BO3 - Tetrácido: 4 H+ Exemplos: H4SiO4, H4GeO4 11 NÚCLEO DE QUÍMICA ÁCIDOS: CLASSIFICAÇÃO Quanto à volatilidade - Fixos: oxiácidos Exemplo: H3PO4 - Voláteis: hidrácidos Exemplo: HCℓ Quanto ao grau de ionização - Fortes: > 50% - Moderados: 5% ≤ ≤ 50% - Fraco: < 5% 12 NÚCLEO DE QUÍMICA ÁCIDOS: CLASSIFICAÇÃO Quanto à força Hidrácidos MODERADO: HF FORTES: HCℓ, HBr e HI FRACOS: os demais (H2S, HCN) Oxiácidos HxEOy Y – X = 3 MUITO FORTE Y – X = 2 FORTE Y – X = 1 MODERADO Y – X = 0 FRACO Exceção: H2CO3: fraco (instável, se decompõe em H2O e CO2) H3PO3: moderado (2H+) Y – X = 1 H3PO2: moderado (1H+) Y – X = 1 13 NÚCLEO DE QUÍMICA ÁCIDOS: NOMENCLATURA Hidrácidos Ácido nome do elemento + ídrico - HF: ácido fluoridrico - HCℓ: ácido cloridrico - HBr: ácido bromidrico - HI: ácido iodidrico - HCN: ácido cianídrico - H2S: ácido sulfídrico 14 NÚCLEO DE QUÍMICA ÁCIDOS: NOMENCLATURA Oxiácidos Ácido nome do elemento + ico Derivações dos oxiácidos 15 NÚCLEO DE QUÍMICA ÁCIDOS: NOMENCLATURA 16 NÚCLEO DE QUÍMICA ÁCIDOS: NOMENCLATURA Grau de hidratação de um oxiácido O crômio e o manganês são dois metais que também formam ácidos: HMnO4: ácido permangânico H2MnO4: ácido mangânico H2CrO4: ácido crômico H2Cr2O7: ácido pirocrômico ou dicrômico 17 NÚCLEO DE QUÍMICA ÁCIDOS: NOMENCLATURA 18 NÚCLEO DE QUÍMICA ÁCIDOS: NOMENCLATURA 19 NÚCLEO DE QUÍMICA ÁCIDOS: NOMENCLATURA 20 NÚCLEO DE QUÍMICA ÁCIDOS: NOMENCLATURA 21 NÚCLEO DE QUÍMICA ÁCIDOS ESPECIAIS Tioácidos São oxiácidos em que um átomo de oxigénio foi substituído por um átomo de enxofre. 22 NÚCLEO DE QUÍMICA BASES: DEFINIÇÃO E CLASSIFICAÇÃO Definição Segundo Arrhenius, base é toda substância que, em solução aquosa se dissocia, produzindo como anião OH-. Mex+(OH)- Me(OH)x em que Me = metal Obs.: NH4OH: única base com catião de não metal. Classificação Quanto ao número de iões hidroxilos - Monobase: 1 OH- Exemplo: KOH - Dibase: 2 OH- Exemplo: Mg(OH)2 - Tribase: 3 OH- Exemplo: Aℓ(OH)3 - Tetrabase: 4 OH- Exemplo: Sn(OH)4 23 NÚCLEO DE QUÍMICA BASES: CLASSIFICAÇÃO Quanto a solubilidade em água - Solúveis: Grupo 1 e NH4 + - Pouco solúveis: Grupo 2 Excepção: Mg(OH)2 e Be(OH)2 - Insolúveis: demais bases Quanto a força - Base forte:Grupos 1 e 2 ( próximo de 100%) - Base fraca: demais, incluindo o NH4OH 24 NÚCLEO DE QUÍMICA BASES: NOMENCLATURA Quando o elemento tem nox fixo Hidróxido de + nome do elemento - KOH: hidróxido de potássio - Mg(OH)2: hidróxido de magnésio - Aℓ(OH)3: hidróxido de alumínio Quando o elemento tem nox variável - Fe(OH)2: hidróxido de ferro II hidróxido ferroso - Fe(OH)3: hidróxido de ferro III hidróxido férrico Obs.: ICO: maior valor nox OSO: menor valor nox 25 NÚCLEO DE QUÍMICA BASES: NOMENCLATURA 26 NÚCLEO DE QUÍMICA BASES: NOMENCLATURA 27 NÚCLEO DE QUÍMICA INDICADORES Tornassol Fenolftaleína Alaranjado de metila Azul de bromotimol Ácido rosa incolor vermelho amarelo Base azul vermelho amarelo azul O tornassol é extraído de certos líquens (formas de vida formadas pela associação entre algas e fungos). 28 NÚCLEO DE QUÍMICA SAIS: DEFINIÇÃO E CLASSIFICAÇÃO Definição São compostos formados pela reacção de um ácido com uma base de Arrhenius. Classificação Neutralização total 2 HCℓO3 + Ca(OH)2 Ca(CℓO3)2 + 2 H20 Ácido clórico clorato de cálcio 29 NÚCLEO DE QUÍMICA SAIS: CLASSIFICAÇÃO Neutralização parcial da base 1 HCℓ + Ca(OH)2 Ca(OH)Cℓ + H20 Ácido clórídrico cloreto (mono)básico de cálcio (mono)hidroxicloreto de cálcio Neutralização parcial do ácido 1 H2CO3 + 1 NaOH NaHCO3 + H20 Ácido carbônico carbonato (mono)ácido de sódio (mono)hidrogenocarbonato de sódio bicarbonato de sódio Sais duplos: LiKCO3: carbonato de lítio e potássio CaBrNO3: brometo nitrato de cálcio 5. Sais hidratados: CaCℓ2 . 2 H2O 30 NÚCLEO DE QUÍMICA SAIS: SOLUBILIDADE Sal Solúvel Insolúvel Exceções Nitratos (NO3 -) X Acetatos (CH3COO -) X Alcalinos (IA) X Amônio (NH4 +) X Cloretos (Cl-) Brometos (Br-) Iodetos (I-) X Ag+, Hg2 2+, Pb2+ Sulfatos (SO4 2-) X Ca2+, Sr2+, Ba2+, Pb2+ Sulfetos (S2-) X IA, NH4 +, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Carbonatos (CO3 2-) Fosfatos (PO4 3-) X Na+, K+, NH4 +, 31 NÚCLEO DE QUÍMICA ÓXIDOS: DEFINIÇÃO Definição É um composto binário no qual o oxigénio é o elemento mais eletronegativo. Exemplos: CO2, Na2O, Fe3O4. Fórmula geral Ex+O2- Em que: E = elemento qualquer (com excepção do fluor) X = número de oxidação do elemento E O = oxigênio (com número de oxidação 2-) Exemplo: Mg2+O2- = MgO 32 NÚCLEO DE QUÍMICA ÓXIDOS: NOMENCLATURA Quando o elemento (E) ligado ao oxigênio for um METAL Óxido de + nome do elemento - K2O: óxido de potássio - MgO: óxido de magnésio - Fe2O3: óxido de ferro III ou óxido férrico - FeO: óxido de ferro II ou óxido ferroso Quando o elemento (E) ligado ao oxigênio for um NÃO METAL (mono, di, tri, ...) Óxido de (di, tri, ...) nome do elemento - N2O: monóxido de nitrogênio - CO: monóxido de carbono - P2O5: pentóxido de difósforo - I2O7: heptóxido de di-iodo 33 NÚCLEO DE QUÍMICA ÓXIDOS: CLASSIFICAÇÃO Óxido ÁCIDO ou anidrido Formado por não metais ligados ao oxigénio Óxido ácido + água ácido Óxido ácido + base sal + água SO3 + H2O H2SO4 SO3 + 2 NaOH Na2SO4 + H20 Anidrido: sem H2O: H2CO3 – H2O = CO2 anidrido carbônico Óxido BÁSICO Formado por metais ligados ao oxigénio Óxido básico + água base Óxido básico + ácido sal + água Na2O + H2O 2 NaOH Na2O + 2 HCℓ 2 NaCℓ + H20 34 NÚCLEO DE QUÍMICA ÓXIDOS: CLASSIFICAÇÃO Óxido NEUTRO ou INDIFERENTE Não reage com água, ácido ou base. Os mais importantes são: CO, NO, N2O Óxido ANFÓTERO Formado por elementos de eletronegatividade intermediária, isto é, aqueles que ocupam a região central da tabela periódica. Apresentam, simultaneamente, caráter ácido e básico. Óxido anfótero + ácido forte sal + água Óxido anfótero + base forte sal + água ZnO + H2SO4 ZnSO4 + H2O ZnO + 2 NaOH Na2ZnO2 + H2O 35 NÚCLEO DE QUÍMICA ÓXIDOS: CLASSIFICAÇÃO Óxido DUPLO É aquelecujo metal formador tem dois nox diferentes. Fe3O4 = FeO . Fe2O3 Pb3O4 = PbO2 . 2 PbO Mn3O4 = MnO2 . 2 MnO PERÓXIDO Os catiões são formados por metais alcalinos, alcalinos terrosos e hidrogénio. O oxigênio apresenta nox = 1- - Para metais alcalinos e hidrogênio: H2O2, Na2O2, Li2O2 - Pata metais alcalinos terrosos: MgO2, CaO2, BaO2 36 NÚCLEO DE QUÍMICA ÓXIDOS: CLASSIFICAÇÃO peróxido + água base + água oxigenada peróxido + ácido sal + água oxigenada Na2O2 + 2 H2O 2 NaOH + H2O2 Na2O2 + 2 HCℓ 2 NaCℓ + H2O2 37 NÚCLEO DE QUÍMICA HIDRETOS Os hidretos são compostos inorgânicos binários (possuem dois elementos químicos) que apresentam na sua constituição o elemento hidrogênio acompanhado de outro elemento químico qualquer. O detalhe mais importante é que o hidrogênio quase sempre possui um nox igual a -1, o que o torna, em alguns hidretos, o elemento mais eletronegativo. A água (H2O) e o amoníaco (NH3) são exemplos que fogem a essa ocorrência. 38 NÚCLEO DE QUÍMICA HIDRETOS Os hidretos são funções inorgânicas que apresentam características marcantes e utilizações importantes e inusitadas. A bateria ou acumulador é um exemplo de aplicação de hidreto 39 NÚCLEO DE QUÍMICA HIDRETOS Para nomear um hidreto, a regra de nomenclatura é bem simples: Hidreto + de + nome do elemento que acompanha o hidrogénio Veja alguns exemplos de nomenclatura de hidretos: NaH = Hidreto de sódio KH = Hidreto de potássio CaH2 = Hidreto de cálcio AlH3 = Hidreto de alumínio SiH4 = Hidreto de silício 40 NÚCLEO DE QUÍMICA HIDRETOS É muito comum encontrarmos hidretos de três classificações diferentes: iónicos, moleculares e metálicos. Veja as características de cada um desses tipos: a) Hidreto iónico: Apresenta um elemento metálico acompanhando o hidrogênio. Os elementos metálicos mais comuns são os metais alcalinos, alcalinoterrosos (com excepção do berílio e do magnésio), Gálio, Índio, Tálio e os lantanídeos. Exemplos de hidretos iónicos: •NaH = Hidreto de sódio •KH = Hidreto de potássio •CaH2 = Hidreto de cálcio 41 NÚCLEO DE QUÍMICA HIDRETOS Os hidretos iónicos apresentam as seguintes características: •Sólidos; •Alto ponto de fusão; •Conduzem corrente elétrica (quando no estado líquido); •A maioria sofre decomposição antes de atingir seu ponto de fusão; •São muito reactivos com água (Nessa reacção sempre formam uma base inorgânica acompanhada de gás hidrogênio). Veja um exemplo dessa reacção: NaH + H2O → NaOH + H2 42 NÚCLEO DE QUÍMICA HIDRETOS b) Hidreto molecular (ou covalente) São hidretos formados pela combinação do hidrogénio com elementos dos grupos 13 a 17 (famílias: do boro, do nitrogénio, calcogénios e halogénios). Elementos com baixa eletropositividade, como o berílio e o alumínio, mesmo sendo metais, formam hidretos moleculares. Exemplos de hidretos moleculares: •AlH3 = Hidreto de alumínio •SiH4 = Hidreto de silício •H2O = Hidreto de oxigênio 43 NÚCLEO DE QUÍMICA HIDRETOS Suas características principais são: •Podem ser sólidos, líquidos ou gasosos; •Não conduzem corrente elétrica; •Apresentam ponto de fusão e ebulição baixos; •São voláteis em temperatura ambiente; •Possuem ligações químicas fracas c) Hidreto metálico ou intersticial Hidretos que possuem um metal de transição (elemento que apresenta o subnível d como mais energético/ famílias B) acompanhando o hidrogénio. São chamados de intersticiais porque muitas vezes o átomo de hidrogênio ocupa interstícios da estrutura sólida do metal, como na representação a seguir: 44 NÚCLEO DE QUÍMICA HIDRETOS Entre as principais utilizações dos hidretos, que são sólidos e bons condutores de eletricidade, temos: •Armazenamento e transporte de hidrogénio no estado sólido; •Os hidretos de alumínio e o de lítio são agentes reductores em sínteses orgânicas (adição de hidrogénios em compostos orgânicos); •Hidretos de platina são utilizados em reacções orgânicas de halogenação (adição de átomos de cloro, flúor, bromo ou iodo) em olefinas (alcenos, hidrocarbonetos com uma dupla ligação). •Fabricação de baterias recarregáveis; •Fabricação de refrigeradores; •Fabricação de sensores de temperatura.