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QUÍMICA INORGÂNICA - BASES (Química Fundamental e Instrumental) CURITIBA 2019 BRUNA RENATA FIGUEIRÓ GABRIEL ROVARIS JONAS TABORDA MATHEUS CORDEIRO QUÍMICA INORGÂNICA - BASES (Química Fundamental e Instrumental) CURITIBA 2019 BRUNA RENATA FIGUEIRÓ GABRIEL ROVARIS JONAS TABORDA MATHEUS CORDEIRO QUÍMICA INORGÂNICA - BASES (Química Fundamental e Instrumental) Relatório final apresentado ao Centro Universitário Unidombosco, como parte das exigências para avaliação e obtenção de nota. Curitiba, 18 de outubro de 2019. ____________________________ DALTON VINICIUS KOZAK Química Inorgânica - Bases (Química Fundamental e Instrumental) Resumo A presente pesquisa trata-se de um estudo exploratório sobre função inorgânica, enfatizando bases. A proposta foi aplicada visando uma pesquisa sobre a função inorgânica conforme a teoria de Arrhenius, com embasamento teórico composto por definição, nomenclatura, classificação, propriedades e reações, principais compostos e aplicações com histórico, forma de obtenção, aplicações e periculosidade. Essa pesquisa tem como objetivo geral nos nortear sobre a importância do estudo da Química Inorgânica, que define-se como a área que estuda os compostos inorgânicos, os quais não apresentam em sua constituição obrigatoriamente os elementos químicos carbono e hidrogênio. Para o embasamento teórico utilizou-se pesquisas via web, e uma revisão bibliográfica simples. Os métodos utilizados na pesquisa tiveram a combinação de conteúdo exploratório, explicativo e descritivo. Palavras-chaves: funções inorgânicas; bases; propriedades. Inorganic Chemistry - Bases (Fundamental and Instrumental Chemistry) Abstract This research is an exploratory study on inorganic function, exploring bases. The proposal was applied aiming at a research on the inorganic function according to arrhenius theory, with theoretical basis composed of definition, nomenclature, classification, properties and reactions, main compounds and applications with history, form applications and dangerousness. This research aims to guide us on the importance of the study of Inorganic Chemistry, which is defined as the area that studies inorganic compounds, which do not necessarily present in its constitution the chemical elements carbon and Hydrogen. For the theoretical basis, web research was used, and a simple bibliographic review. The methods used in the research had the combination of exploratory, explanatory and descriptive content. Keyword: inorganic functions; bases; Properties. SUMÁRIO 1.INTRODUÇÃO........................................................................................................06 2. QUÍMICA ÁCIDO-BASE E DOADORA-ACEPTORA............................................07 3. HISTÓRICO DOS MODELOS DE ÁCIDOS-BASE................................................07 4. CONCEITO DE ARRHENIUS.................................................................................08 5. FUNÇÕES INORGÂNICAS....................................................................................08 6. BASES...................................................................................................................09 6.1 CLASSIFICAÇÃO.................................................................................................10 6.2 NOMEMCLATURA...............................................................................................11 6.3 PRINCIPAIS COMPOSTOS E APLICAÇÕES......................................................12 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS...................................................................................16 8. REFERÊNCIAS......................................................................................................17 6 1. INTRODUÇÃO As funções inorgânicas podem ser definidas como grupos de compostos do tipo inorgânico. Estes grupos apresentam características semelhantes, mas com propriedades diferentes. Os compostos orgânicos se caracterizam por não apresentarem átomos de carbono em sua formação, tal qual ocorre nos orgânicos. Inicialmente, a química inorgânica era definida como a parte da química que estudava os compostos minerais. Por esse motivo, ela também era chamada de química mineral. O comportamento ácido-base é conhecido há muitos anos. A palavra ácido significa “azedo”, álcali significa “cinzas vegetais”. Os termos ácido, álcali e base datam na antiguidade da Idade Média e do século XVIII, respectivamente. As teorias ácido-base, ou seja, as teorias que procuram explicar o comportamento dessas substâncias baseando-se em algum princípio mais geral, são também bastante antigas. Em 1789, Antoine-Laurent Lavoisier afirmava que "o oxigênio é o princípio acidificante". Em outras palavras, dizia que todo ácido deveria ter oxigênio. Entretanto, já nesta época, Claude-Louis Berthollet (1787) e Humphry Davy (1810) descreveram vários ácidos que não apresentavam o oxigênio, tais como o ácido cianídrico (HCN), ácido sulfídrico (H2S) e ácido clorídrico (HCl). Hoje as funções inorgânicas estão ligadas na evolução de matéria primas, com as novas necessidades do mercado. O planeta se volta a novas tecnologias, menos agressivas com melhores resultados e durabilidade. Na indústria está diretamente ligado com processos industriais que recorrem a transformações físico-químicas, criando técnicas de extração ou obtenção de matérias-primas e realizando sua transformação em produtos químicos e petroquímicos. http://www.todoestudo.com.br/quimica/hidrocarbonetos 7 2. Química ácido-base e doadora-aceptora Um objetivo antigo da química é organizar as reações usando modelos que representam as tendências e fazer uma introspecção sobre quais propriedades dos reagentes são pré-requisitos para uma alteração química. Analisando as tendências entre relações semelhante, é possível descobrir relações estruturais funcionais e orientar a criação de moléculas para uso prático. Classificar as substâncias como ácidos e bases é algo importante desde os tempos antigos. Os alquimistas usaram a neutralização para compilar as observações sobre diferentes substâncias envolvidas em relações semelhantes. Sem as modernas ferramentas de análise estrutural, como a cristalografia de raios X e a espectroscopia por RMN, os alquimistas usavam seus sentidos: eles observavam os sabores dos ácidos e das suas bases e as alterações de cor dos seus indicadores. Criaram-se muitas definições de ácidos-bases, mas apenas algumas foram amplamente adotadas. 3. Histórico dos modelos de ácidos-bases A história da química é marcada por muitos modelos ácido-base. Uma limitação da maioria dos modelos mais antigos é que eles são aplicáveis somente a classes especificas de compostos ou a um estreito conjunto de condições. Uma ideia bastante limitada do século XVIII foi que todos os ácidos contendo oxigênio, óxidos de nitrogênio, fosforo, enxofre e halogênios formariam ácidos aquosos. No entanto, no início do século XIX, essa definição foi considerada muito limitada; foram descobertos muitos compostos que não continham oxigênio, mas mostravam comportamentos associados com ácidos. Por volta de 1838, Liebig ampliou a definição de ácidos para 8 “compostos contendo hidrogênio, em que o hidrogênio pode ser substituído por um metal”. O início do século XX foi caracterizado pela introdução de alguns modelos que raramente são evocados na atualidade. A definição de Lux-Flood é baseada em oxido como uma unidade de transferência entre ácidos e bases. A definição de Usanovich propõem que a classificação de uma reação acido-base requeiraapenas a formação de um sal. O aspecto amplo da definição de Usanovich, que incluem reações de oxidação-redução, foi criticada como sendo muito vasta. A abordagem de eletrófilo- nucleofílico de Ingold e Robinson, parte da química orgânica vernacular, é essencialmente a teoria de Lewis com a terminologia relacionada com a reatividade: reagentes eletrófilos são ácidos e reagente nucleofílicos são bases. 4. Conceito de Arrhenius A química ácido-base foi explicada satisfatoriamente em termos moleculares após Ostwald e Arrhenius estabelecerem a existência de íons em solução aquosa., no final do século XIX. Acidos de Arrhenius produzem íons de hidrogênio em solução aquosa, bases de Arrhenius produzem íons hidróxido em solução aquosa. O conceito de Arrhenius é útil em soluções aquosas, mas não se aplica às muitas reações que ocorrem em outros solventes inorgânicos, orgânicos, fase gasosa ou estado solido. 5. Funções Inorgânicas As funções inorgânicas são os grupos de compostos inorgânicos que analisando eles apresentam características semelhantes. 9 Uma das considerações fundamentais em relação aos compostos químicos é: os compostos orgânicos são aqueles que contêm átomos de carbono, enquanto os compostos inorgânicos são formados pelos demais elementos químicos. São chamadas assim por não haver cadeias carbônicas em sua composição então por isso não são consideradas como compostos orgânicos. As funções inorgânicas são substâncias químicas agrupadas em famílias, pois têm propriedades semelhantes. Se diferenciam somente no comportamento que apresentam quando entram em contato com a água. A química dos metais, as propriedades e as reações químicas são estudadas dentro da área de química inorgânica. As principais funções químicas são os ácidos, as bases, os sais e os óxidos. 6. Bases Bases são compostos iônicos que são formados por cátions, na grande maioria das vezes de metais, as mesmas possuem sempre hidroxila (OH) em sua estrutura, sendo este o único ânion presente. As mesmas possuem sempre hidroxila (OH) em sua estrutura, sendo este o único ânion presente. Quando na presença de água sofrem dissociação iônica e liberam o íon OH- além de um cátion que pode variar conforme a base. As mesmas são boas condutores de energia em meio aquoso. Além disso, seu nível de basicidade pode ser medido pelo pH (potencial hidrogeniônico) ou pelo pOH (potencial hidroxiliônico), em uma escala de 8 a 14. Quando mais hidroxilas estão presentes em solução, mais básica a substância é considerada. https://www.todamateria.com.br/bases/ 10 Vale lembrar que as bases são ótimas para neutralizar os ácidos. 6.1 Classificações As bases podem ser classificadas de acordo com o número de hidroxilas liberadas em solução. Monobases: possuem apenas uma hidroxila. Exemplos: NaOH, KOH e NH4OH – Ex: Hidróxido de amônio Dibases: possuem duas hidroxilas. Exemplos: Ca(OH)2, Fe(OH)2 e Mg(OH)2 - Hidróxido de magnésio Tribases: possuem três hidroxilas. Exemplos: Al(OH)3 e Fe(OH)3 - Hidróxido de ferro Tetrabases: possuem quatro hidroxilas. Exemplos: Sn(OH)4 e Pb(OH)4 - Hidróxido de chumbo São classificadas também quanto à sua solubilidade. As bases solúveis são aquelas onde o cátion, ou seja, a parte positiva, é um metal alcalino por exemplo o sódio. https://www.infoescola.com/fisico-quimica/coeficiente-de-solubilidade/ https://www.infoescola.com/quimica/metais-alcalinos/ https://www.infoescola.com/elementos-quimicos/sodio/ 11 As bases pouco solúveis são as que contém metais alcalinos terrosos em sua parte positiva e por fim as pouco solúveis ou praticamente insolúveis são todas as demais bases. Outro ponto a se atentar podemos falar fortes as bases que se dissociam quase totalmente em soluções diluídas. São fracas as que se dissociam parcialmente em soluções diluídas. Fonte: https://www.manualdaquimica.com (2019) 6.2 Nomenclatura A nomenclatura dessa classe ocorre sempre com a utilização da palavra hidróxido inicialmente para representar o grupo OH e que é indispensável na caracterização de uma base. Deve-se inserir o nome do elemento que está ligado ao ânion. Veja o exemplo abaixo: LiOH: Hidróxido de Lítio Neste caso utilizamos a palavra hidróxido + nome do elemento ligado ao OH (neste caso o lítio). https://www.infoescola.com/quimica/metais-alcalino-terrosos/ https://www.infoescola.com/quimica/solucoes/ https://www.manualdaquimica.com.m/ https://www.infoescola.com/compostos-quimicos/hidroxido-de-litio/ https://www.infoescola.com/elementos-quimicos/litio/ 12 Fonte: http://educacao.globo.com (2019) 6.3 Principais compostos e aplicações Uma das bases principais é o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) que também é conhecida como cal apagada ou hidratada. De coloração branca, sólida e pouco solúvel em água por ser formada a partir de um cátion derivado de metal alcalino terroso, o cálcio. Sua utilização é bastante diversificada, podendo ser aplicada na caiação, na preparação de cimento, na produção de certos tipos de plástico como o ebonite, pesticidas, entre outros. Temos também como uma base bastante relevante o hidróxido de sódio também conhecido por soda cáustica sendo extremamente tóxica e corrosiva, além de muito solúvel em água por ser derivada de um cátion de metal alcalino, daí o fato de agredir muito as mucosas de seres vivos quando entram em contato. É muito utilizada pela indústria na purificação do petróleo, de óleos vegetais além da presença http://educacao.globo.com/ https://www.infoescola.com/quimica/hidroxido-de-calcio/ https://www.infoescola.com/elementos-quimicos/calcio/ https://www.infoescola.com/agricultura/pesticidas/ https://www.infoescola.com/compostos-quimicos/soda-caustica/ https://www.infoescola.com/compostos-quimicos/soda-caustica/ https://www.infoescola.com/histologia/mucosa/ 13 na fabricação de desentupidores de pia. Os sabões, principalmente os caseiros apresentam esta substância em sua composição. Fonte: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/funcoes-inorganicas.htm(2019) As bases são também encontradas em medicamentos para alívio de acidez estomacal, como é o caso do hidróxido de alumínio (Al(OH)3). Neste caso ocorre uma reação de neutralização no estômago entre a base ingerida e o suco gástrico que é ácido (contém ácido clorídrico - HCl), tendo como produto: sal e água. Estes produtos não agridem a mucosa do estômago fazendo com que a sensação de mal- estar alivie. Fonte: https://brasilescola.uol.com.br (2019) O hidróxido de magnésio também é um sólido branco, pouco solúvel em água. A sua principal aplicação se dá na forma de leite de magnésia, que é usado como laxante e antiácido e é conseguido misturando-se o hidróxido de cálcio em água numa proporção de 7% em massa. É usado na refinação do açúcar e no processamento de urânio. https://brasilescola.uol.com.br/quimica/funcoes-inorganicas.htm https://www.infoescola.com/quimica/reacoes-de-neutralizacao/ https://www.infoescola.com/sistema-digestivo/estomago/ https://www.infoescola.com/quimica/acido/ https://www.infoescola.com/quimica/acido-cloridrico/ https://brasilescola.uol.com.br/ https://pt.wikipedia.org/wiki/A%C3%A7%C3%BAcar https://pt.wikipedia.org/wiki/Ur%C3%A2nio 14 Fonte: https://brasilescola.uol.com.br (2019) Hidróxido de lítio (LiOH) é um corrosivo hidróxido alcalino. É um sólido branco cristalino higroscópico. É solúvel em água, e levemente solúvel em etanol. É encontrado comercialmente na forma anidra, ou como monohidrato. Se enquadra em Base forte, é usado por absorvedores de dióxido de carbono para a purificação de gases e ar. É usado como um meio de transferência de calor, como eletrólito em baterias, e como um catalisador para polimerização. É usado em cerâmicas, na produção de outros compostos de lítio, e em esterificação, especialmente de estearato de lítio (o qual é usado em graxasde vários propósitos de lubrificação devido a sua alta resistência à água e é usada tanto a altas quanto a baixas temperaturas, como em graxas para siderurgia e metalurgia, fornos e equipamentos de refrigeração severa). Fonte: https://www.infosolda.com.br (2019) https://brasilescola.uol.com.br/ https://www.infosolda.com.br/biblioteca-digital/livros-senai/fundamentos/109-funcoes-inorganicas 15 Fonte: https://www.infosolda.com.br (2019) https://www.infosolda.com.br/ 16 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS Essa pesquisa se propôs, com o objetivo geral, realizar um estudo abrangente sobre as funções químicas, enfatizando bases. Os grupos de substâncias compostas que se apresentam com propriedades químicas e comportamentos semelhantes recebem o nome de Funções Químicas. O estudo em seu entorno envolve a acidez, basicidade, solubilidade em água e reatividade, sendo que os quatro principais tipos de funções são os óxidos, ácidos, bases e sais. Ao término dessa atividade podemos observar o quanto as funções químicas estão relacionadas ao nosso cotidiano. É importante, para entender o comportamento das substâncias e como elas podem transformar-se em outras, conhecer a classificação das funções químicas. Com o conhecimento adquirido no presente trabalho, visando aplicação na área industrial, foi possível identificar melhorias através do conhecimento aplicado da química para redução de custos dentro do processo, além da qualidade e durabilidade dos produtos através de sínteses e derivados de produtos. Em face do exposto espera-se podermos contribuir com o avanço tecnológico, e aplicar o conhecimento ministrado em aula e baseado em pesquisas exploratórias. 17 8. REFERÊNCIAS “FUNÇÕES INORGANICAS – BASES” Youtube; Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=FzClnCk3QQ8> Acesso: 12 out 2019. “BASES” Manual da Química; Disponível em: <https://www.manualdaquimica.com/quimica-inorganica/bases.htm> Acesso: 12 out 2019. “FUNÇÕES INORGANICAS” Toda matéria; Disponível em: <https://www.todamateria.com.br/funcoes-inorganicas/> Acesso 13 out 2019. “FUNÇÃO DA QUÍMICA INORGÂNICA” Portal da Química; Disponível em: <https://www.soq.com.br/conteudos/ef/funcaoquimica/p2.php> Acesso: 14 out 2019. “BASES INORGÂNICAS” Infoescola; Disponível em: <https://www.infoescola.com/quimica/bases-inorganicas/> Acesso: 14 out 2019. “FUNÇÕES INORGÂNICAS: TUDO SOBRE ÁCIDOS, BASES, SAIS E ÓXIDOS” Stoodi; Disponível em: <https://www.stoodi.com.br/blog/2018/08/13/funcoes- inorganicas/> Acesso: 14 out 2019. “BASES” Educação Química; Disponível em:<http://educacao.globo.com/quimica/assunto/funcoes-inorganicas/bases.html> Acesso: 14 out 2019 “FUNÇÕES INORGÂNICAS” Brasil Escola; Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/quimica/funcoes-inorganicas.htm> Acesso: 14 out 2019. “FUNÇÕES INORGÂNICAS” Infosolda; Disponível em: <https://www.infosolda.com.br/biblioteca-digital/livros-senai/fundamentos/109- funcoes-inorganicas> Acesso: 14 out 2019. “IMAGENS FUNÇÕES INORGÂNICAS” Google; Disponível em: <https://www.google.com/search?q=Fun%C3%A7%C3%B5es+Inorg%C3%A2nicas& sxsrf=ACYBGNQXYTK2ggGx_FxRVXi8FD4NIUv0Vw:1573494831381&source=lnms &tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjmxuuD3eLlAhWoHLkGHVzNDJwQ_AUIEygC&biw =1920&bih=969> https://www.youtube.com/watch?v=FzClnCk3QQ8 https://www.manualdaquimica.com/quimica-inorganica/bases.htm https://www.todamateria.com.br/funcoes-inorganicas/ https://www.soq.com.br/conteudos/ef/funcaoquimica/p2.php https://www.infoescola.com/quimica/bases-inorganicas/ https://www.stoodi.com.br/blog/2018/08/13/funcoes-inorganicas/ https://www.stoodi.com.br/blog/2018/08/13/funcoes-inorganicas/ http://educacao.globo.com/quimica/assunto/funcoes-inorganicas/bases.html https://brasilescola.uol.com.br/quimica/funcoes-inorganicas.htm https://www.infosolda.com.br/biblioteca-digital/livros-senai/fundamentos/109-funcoes-inorganicas https://www.infosolda.com.br/biblioteca-digital/livros-senai/fundamentos/109-funcoes-inorganicas https://www.google.com/search?q=Fun%C3%A7%C3%B5es+Inorg%C3%A2nicas&sxsrf=ACYBGNQXYTK2ggGx_FxRVXi8FD4NIUv0Vw:1573494831381&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjmxuuD3eLlAhWoHLkGHVzNDJwQ_AUIEygC&biw=1920&bih=969 https://www.google.com/search?q=Fun%C3%A7%C3%B5es+Inorg%C3%A2nicas&sxsrf=ACYBGNQXYTK2ggGx_FxRVXi8FD4NIUv0Vw:1573494831381&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjmxuuD3eLlAhWoHLkGHVzNDJwQ_AUIEygC&biw=1920&bih=969 https://www.google.com/search?q=Fun%C3%A7%C3%B5es+Inorg%C3%A2nicas&sxsrf=ACYBGNQXYTK2ggGx_FxRVXi8FD4NIUv0Vw:1573494831381&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjmxuuD3eLlAhWoHLkGHVzNDJwQ_AUIEygC&biw=1920&bih=969 https://www.google.com/search?q=Fun%C3%A7%C3%B5es+Inorg%C3%A2nicas&sxsrf=ACYBGNQXYTK2ggGx_FxRVXi8FD4NIUv0Vw:1573494831381&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjmxuuD3eLlAhWoHLkGHVzNDJwQ_AUIEygC&biw=1920&bih=969 18 CETEM. Disponibilidade, suprimento e demanda de minérios para a metalurgia. Rio de Janeiro: Centro de Tecnologia Mineral CETEM/MCT 2007 19
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