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Prof. Barbieri UNIDADE II Química Básica Funções inorgânicas: é um conjunto de substâncias com propriedades químicas semelhantes, denominadas propriedades funcionais. Em seus estudos sobre ácidos e outros compostos, Svante Arrhenius testou a condutibilidade elétrica com duas substâncias dissolvidas em água: açúcar e sal. No teste com o açúcar, a lâmpada permaneceu apagada; já no teste com o sal, a lâmpada acendeu plenamente. Funções inorgânicas O experimento de Arrhenius permitiu diferenciar substâncias como: compostos iônicos (eletrólitos): substâncias que, quando dissolvidas em água, conduzem a corrente elétrica; substâncias moleculares (não eletrólitos): não conduzem a corrente elétrica quando dissolvidas em água. Funções inorgânicas Fonte: adaptado de: Feltre (2005, p. 136). Experiência I Lâmpada apagada Experiência II Lâmpada acesa Solução de água e sal comum Solução de água e açúcar O químico Arrhenius, em 1889, sugeriu em sua teoria que os eletrólitos, em solução, se dissociariam em duas partes (íons): uma positiva e outra negativa. Nos compostos iônicos, os íons já se encontram presentes. A água somente separa (dissociação) os íons já existentes: Na+Cl- = Na+ + Cl-. Nos compostos covalentes que são eletrólitos, a água cria condições para que os íons sejam formados e separados (ionização): HCl = H+ + Cl-. Seguindo critério baseado na dissociação/ionização, Arrhenius propôs a Teoria da Dissociação Eletrolítica, em que divide as substâncias em grupos com características químicas distintas: Ácidos Bases Sais Óxidos Funções inorgânicas Definição: segundo Arrhenius, ácidos são substâncias que, quando em solução aquosa, se dissociam, originando exclusivamente H+ como íons positivos. Classificação de ácidos quanto: Presença ou não de oxigênio Oxiácidos: presença de oxigênio na molécula Exemplos: H2SO4, HNO3 Hidrácidos: oxigênio não presente na molécula Exemplos: HCl, HCN Número de elementos químicos que formam a molécula Ácido binário: dois elementos químicos diferentes HCl, H2S, HI. Ácido ternário: três elementos químicos diferentes H2SO4, HCN. Ácido quaternário: quatro elementos químicos diferentes HNCO, HSCN. Ácidos: definição e classificação Número de hidrogênios ionizáveis Monoácidos: presença de 1 H ionizável HCl = H+ + Cl- Diácidos: presença de 2 H ionizáveis H2SO4 = 2 H + + SO4 2- Triácidos: presença de 3 H ionizáveis H3PO4 = 3 H + + PO4 3- Tetrácidos: presença de 4 H ionizáveis H4P2O4 = 4 H + + P2O4 4- Volatilidade Voláteis: são gasosos ou líquidos e com baixo ponto de ebulição: HNO3, HCl e H2S. Fixos: muito pouco voláteis, somente H2SO4 e H3PO4. Observação: volatilidade é a facilidade que uma substância apresenta de passar do estado líquido para o estado gasoso. Todos os ácidos são líquidos. Ácidos: definição e classificação Grau de ionização (α): é a relação entre a quantidade de moléculas dissociadas e o total de moléculas dissolvidas. Quanto maior o valor de alfa, mais alta a tendência do ácido a se dissociar: alfa (%) = (nº de moléculas ionizadas / nº de moléculas dissolvidas) x 100 Ácidos fortes (alfa maior que 50%): HI, HBr, HCl, HNO3, H2SO4. Ácidos médios (alfa entre 5 e 50%): H2SO3, H3PO4, HF. Ácidos fracos (alfa menor que 5%): H2S, H3BO3, HCN, ácidos orgânicos. Ácidos: definição e classificação Regras: hidrácidos Fortes: HCl, HBr, HI Semiforte: HF *Os demais são fracos! Oxiácidos: HxEOy Ácidos: definição e classificação 2 forte. Ex.: H2SO4 0 fraco. Ex.: HClO 1 semiforte. Ex.: H3PO4 Juntam-se tantos H+ quantos forem necessários para neutralizar a carga do ânion. Para um ânion com carga x-, utiliza-se x hidrogênio para formular o ácido. Hx A x- Exemplos: NO3 1- H1NO3 HNO3 SO4 2- H2SO4 PO4 3- H3PO4 Ácidos: formulação Fonte: adaptado de: Feltre (2005, p. 697). Halogênios Carbono Nitrogênio F- Fluoreto CN- Cianeto NO2 - Nitrito CI- Cloreto CNO- Cianato NO3 - Nitrato Br- Brometo CNS- Tiocianato N3 - Azoeto ou azida I- Iodeto C2H3O2 - Acetato N3 - Nitreto CIO- Hipoclorito CO3 2- Carbonato CIO2 - Clorito HCO3 - Bicarbonato CIO3 - Clorito HCO2 - Formiato CIO4 - Perclorato C2O4 2- Oxalato BrO- Hipobromito [Fe(CN)6] 3- Ferricianeto BrO3 - Bromato [Fe(CN)6] 4- Ferrocianeto IO- Hipoiodito C4- Carbeto ou metaneto IO3 - Iodato C2 2- Carbeto ou acetileto IO4 - Periodato Tabela de radicais (ânions) Hidrácidos: o nome é feito com a terminação ídrico. Ácido + nome do ânion + ídrico Ex.: HCl: ácido clorídrico; HI: ácido iodídrico Oxiácidos: quando apresenta apenas a formação de um oxiáxido e sua terminação é ico. Ácido + nome do ânion + ico Ex.: H2CO3: ácido carbônico; H3BO3: ácido bórico Ácidos: formulação Quando apresenta a formação de 2 oxiácidos e sua terminação é ico. Ácido + nome do ânion ico maior nox Ex.: HNO3: ácido nítrico oso menor nox Ex.: HNO2: ácido nitroso Ácidos: formulação Fonte: Feltre (2005, p. 697). Halogênios F- Fluoreto CI- Cloreto Br- Brometo I- Iodeto Nitrogênio NO2 - Nitrito NO3 - Nitrato Definição: segundo Arrhenius, bases são substâncias que, quando em solução aquosa, se dissociam, originando como único íon negativo OH-. Classificação de ácidos quanto: Número de OH- presente na fórmula Monobase: 1 OH-, NaOH, KOH Dibase: 2 OH-, Ba(OH)2, Fe(OH)2 Tribase: 3 OH-, Cr(OH)3, Al(OH)3 Tetrabase: 4 OH-, Pb(OH)4, Sn(OH)4 Solubilidade em água Solúveis: as de metais alcalinos, metais alcalinoterrosos e o hidróxido de amônio (que é uma base fraca e volátil). Insolúveis: todas as demais. Bases: definição e classificação Fonte: autoria própria Solúveis 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ELEMENTOS DE TRANSIÇÃO Insolúveis M e ta is a lc a lin o s A lc a lin o te rro s o s m e ta is Grau de dissociação Fortes (>50%): as de metais alcalinos e metais alcalinoterrosos. Fracas: todas as demais. Formulação: Adicionam-se tantos OH-1 quantos forem necessários para neutralizar a carga do cátion. H+x (OH) x Ex.: K+1 (KOH)1 KOH Ba2+ Ba(OH)2 Al3+ Al(OH)3 Bases: classificação e formulação Fonte: autoria própria Forte Semiforte ELEMENTOS DE TRANSIÇÃO Fraco M e ta is a lc a lin o s A lc a lin o te rro s o s m e ta is Quando o elemento forma apenas uma base Hidróxido de + nome do elemento Ex.: NaOH: hidróxido de sódio Quando o elemento forma duas bases Hidróxido de + nome do elemento + ico maior nox: Fe(OH)3: hidróxido férrico; hidróxido de ferro III Hidróxido de + nome do elemento + oso menor nox: Fe(OH)2: hidróxido ferroso; hidróxido de ferro II Bases: formulação Definição: segundo Arrhenius, sais são substâncias que, quando em solução aquosa, liberam pelo menos um íon positivo diferente do H+ e pelo menos um íon negativo diferente de OH-: CaCl2 = Ca 2+ + 2 Cl1- Na2SO4 = 2 Na 1+ + SO4 2- Como os sais são provenientes de reações de neutralização entre ácidos e bases, o ânion se origina do ácido e o cátion da base. ÁCIDO + BASE = SAL + ÁGUA Sais: definição e classificação As reações de neutralização podem ser classificadas em três tipos: Reação de neutralização total (normal): nesse tipo de reação, quantidades iguais, em número de mols, de H+ e OH- se neutralizam mutuamente. 1 H2SO4 + 2 NaOH = 1 Na2SO4 + 2 H2O Sais: definição e classificação Reação de neutralização parcial do ácido: 1 mol de H2SO4 reagindo com 1 mol de NaOH. Como o H2SO4 possui 2 H + em sua molécula, o sal produto será ácido (presença de H no sal). 1 H2SO4 + 1 NaOH = NaHSO4 + H2O Reação de neutralização parcial da base: 1 mol de Ba(OH)2 reagindo com 1 mol de HCl. Como o Ba(OH)2 possui 2 OH 1- em seu íon-fórmula, o sal produto será básico (presença de OH no sal). 1 Ba(OH)2 + 1 HCl = 1 Ba(OH)Cl + 1 H2O Sal hidratado: tem moléculas de água em sua composição,que ficam retidas no interior do cristal ou do retículo cristalino que forma a estrutura do sal. Exemplo: gesso ou sulfato de cálcio di-hidratado (CaSO4.2H2O). Sais: definição e classificação Na fórmula molecular, o constituinte com carga positiva vem sempre em primeiro lugar, seguido pelo que tem carga negativa. No nome escrito, é o contrário: o ânion aparece antes do cátion. Outra observação a ser considerada é sobre o nome dado ao ânion, pois ele é dependente do nome do ácido que o originou, conforme mostrado no quadro a seguir. Sais: formulação Sal normal: ------------------------- de ---------------------- nome do ânion nome do cátion Segue-se a mesma regra das terminações usadas nos ácidos. No caso de o cátion possuir somente dois nox possíveis, utilizar os sulfixos oso e ico, respectivamente, para o menor e maior nox. Fe(NO3)2 nitrato ferroso Fe(NO3)3 nitrato férrico Sais: formulação Terminação do nome do ácido Terminação do nome do ânion ÍDRICO ETO ICO ATO OSO ITO HCl ácido clorídrico KCl cloreto de potássio HNO2 ácido nitroso NaNO2 nitrito de sódio HNO3 ácido nítrico KNO3 nitrato de potássio Fonte: livro-texto Definição: é todo composto binário, em que o oxigênio é o elemento mais eletronegativo. Os óxidos podem ser iônicos ou moleculares. Os óxidos iônicos são aqueles resultantes da união do oxigênio com um metal (CaO: óxido de cálcio); Os óxidos moleculares são aqueles resultantes da união do oxigênio com um não metal (CO2: dióxido de carbono); Os compostos binários de flúor e oxigênio, OF2 e O2F2, por exemplo, não são considerados óxidos, porque o flúor é mais eletronegativo que o oxigênio. Óxidos: definição e classificação Iônicos óxido de ____________ nome do elemento + (carga do cátion em romanos) A carga do cátion em algarismos romanos é dispensável se o mesmo apresentar nox fixo. Na2O óxido de sódio Na +1 O2- Na2O Cu2O óxido de cobre I Cu +1 O2- Cu2O e CuO óxido de cobre II Cu +2 O2- CuO Óxidos: formulação Moleculares Prefixos indicam as quantidades de átomos de oxigênio e não metal contidos na fórmula. (mono ou di ou tri ...) óxido de (mono ou di ou tri ...) + nome do elemento CO: moNóxido de carbono; CO2: dióxido de carbono N2O: moNóxido de dinitrogênio; N2O5: pentóxido de dinitrogênio Óxidos: formulação Os compostos de fórmulas Al(OH)3, H2SO4, Al2O3 e CaSO4 pertencem, respectivamente, a quais funções? a) Base, ácido, óxido e sal. b) Base, ácido, óxido e óxido. c) Base, óxido, óxido e óxido. d) Ácido, sal, óxido e base. e) Base, sal, óxido e ácido. Interatividade Os compostos de fórmulas Al(OH)3, H2SO4, Al2O3 e CaSO4 pertencem, respectivamente, a quais funções? a) Base, ácido, óxido e sal. b) Base, ácido, óxido e óxido. c) Base, óxido, óxido e óxido. d) Ácido, sal, óxido e base. e) Base, sal, óxido e ácido. Resposta Definição: as reações químicas são interações que acontecem entre diversos compostos e substâncias e que resultam em compostos e substâncias diferentes dos que existiam originalmente. Para entender como acontece uma interação entre dois compostos e tentar prever as substâncias que podem ser originadas, as reações químicas são representadas por uma equação química. Reações químicas Definição: a equação química é uma forma de se descrever uma reação química que envolve os reagentes e os produtos. Representação de uma equação química: Reagentes → Produtos 1H2 + ½ O2 → 1 H2O Fórmulas: indicam quais são as substâncias da reação química (H2, O2, H2O). Coeficientes: indicam a proporção de moléculas que participam na reação (2, 1, 2). Reações químicas Os reagentes são mostrados no lado esquerdo da equação e os produtos no lado direito. Não é criada e nem destruída matéria em uma reação, os átomos somente são reorganizados de forma diferente, por isso uma equação química deve ser balanceada. O número de átomos da esquerda precisa ser igual ao número de átomos da direita (respeitar o princípio da conservação de massa – Lavoisier). Equação química não equilibrada: H2 + Cl2 → HCl Repare que a equação acima está desbalanceada, pois temos nos reagentes (H2 e Cl2) dois átomos de cada elemento, e no produto (HCl) somente uma molécula. Equação química equilibrada: H2 + Cl2 → 2 HCl Reações químicas Pode-se saber praticamente tudo sobre uma reação química pela sua equação. Ela pode oferecer, por exemplo, as seguintes informações por símbolos tais como: Quando a reação é reversível: ↔ Presença de luz: λ Catalisadores ou aquecimento: ∆ Formação de um precipitado: ↓ A equação química pode ainda demonstrar o estado físico do átomo participante da reação, por meio das letras respectivas entre parênteses: Gás (g), Vapor (v), Líquido (l), Sólido (s), Cristal (c), substância aquosa (aq) Reações químicas Reação de simples troca (ou deslocamento) A reação de simples troca (ou deslocamento) acontece pela troca de um constituinte de um reagente por outro. O átomo A é mais eletronegativo do que o átomo B, pois conseguiu atrair para si os elétrons do átomo C e entrar no lugar do átomo B. Portanto, pela troca de átomos, houve a formação de produtos diferentes dos reagentes: A + BC → AC + B Vejamos o exemplo a seguir de reações de simples troca: H2SO4 + Zn → ZnSO4 + H2 Pode-se observar que o Zn, por ser mais eletronegativo do que o H, consegue romper a ligação com o (SO4 -2), formando dois produtos: (ZnSO4) e (H2). Reações químicas: classificação Reação de adição (ou síntese) A reação de adição (ou síntese) ocorre quando dois (ou mais) reagentes formam apenas um produto, logo, os constituintes dos reagentes estão todos presentes no produto. A equação geral desse tipo de reação é: A + B → AB Vejamos os exemplos a seguir de reações de síntese: 2Na(s) + Cl2(g) → 2NaCl(s) C(s)+ O2(g) → CO2(g) 2C(s) + O2(g) → 2CO(g) SO3 + H2O → H2SO4 Nos exemplos mostrados, dois reagentes se sintetizaram em um produto. Reações químicas: classificação Reação de decomposição (ou análise) Na reação de decomposição (ou análise), há apenas um reagente, que, por influência da temperatura, da pressão ou de outras variáveis, é estimulado a se decompor, ou seja, a separar sua estrutura, o que gera dois ou mais produtos diferentes. A equação geral desse tipo de reação é: AB → A + B Vejamos os exemplos a seguir de reações de decomposição: 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g) 2KClO3 → 2KCl + 3O2 CaCO3 → CaO + CO2 Nos exemplos mostrados, o único reagente se decompôs em dois produtos. Reações químicas: classificação Reação de dupla troca (ou permutação) Na reação de dupla troca, os dois reagentes se separam em 4 íons (2 positivos e 2 negativos) quando em meio aquoso. Esses íons trocam de pares e, por atração entre cargas opostas, formam dois novos produtos. A equação geral desse tipo de reação é: A+B- + C+D- → AD + CB Reações químicas: classificação Vejamos os exemplos a seguir de reações de dupla troca: Esse tipo de reação também é classificado como de neutralização entre ácidos e bases. H2SO4(aq) + 2 NaOH(aq) Na2SO4(aq) +H2O(l) Nessa reação de neutralização, há uma dupla troca entre os íons do ácido e da base e a formação de dois produtos neutros, o sal solúvel sulfato de sódio e a água. Reações químicas: classificação Reações por oxirredução Nas reações de oxirredução, há troca de elétrons (cargas negativas) entre os elementos envolvidos, o que causa alteração no Nox deles. A equação geral desse tipo de reação é: A+B- → A0 + B0 Observe que o 0 representado em A e em B indica que eles não têm carga, ou seja, encontram-se no estado fundamental. Vejamos os exemplos a seguir de reações de oxirredução: 2Ag+ + 2e- → 2Ag0 Cu2+ + 2e- → Cu0 Reações químicas: classificação Reações de combustão As reações de combustão acontecem entre um combustível e o oxigênio,que, nesse caso, é chamado de comburente. Combustível + Comburente (O2) → CO2 + H2O Por meio de uma fonte inicial de ignição (uma faísca elétrica ou o fogo de um palito de fósforo, por exemplo), o combustível começa a queimar e a reagir com o oxigênio (O2) presente no ar atmosférico. Vejamos a seguir a reação da queima do propano, gás usado em fogões domésticos: 2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O Reações químicas: classificação Método 1 – Método das Tentativas – Ex. 1 Balanceamento de reações químicas ___ Al + ____ O2 ___ Al2O3 a) Raciocinar, inicialmente, com os elementos que apareçam em uma única substância em cada membro da equação. Al e O b) Se vários elementos satisfazem a condição anterior, escolha de preferência aquele que possua maiores índices (atomicidade). O 2 e 3 c) Escolhido o elemento, inverter seus índices do 1º para o 2º membro da equação e vice-versa, usando-os como coeficientes. d) Com esses dois coeficientes, acerte os demais; continue somente com os elementos que já possuem coeficientes em um dos membros. 4 3 2 Método 1 – Método das Tentativas – Ex. 2 Balanceamento de reações químicas a) Raciocinar, inicialmente, com os elementos que apareçam em uma única substância em cada membro da equação. Al e C b) Se vários elementos satisfazem a condição anterior, escolha de preferência aquele que possua maiores índices (atomicidade). C 3 e 1 c) Escolhido o elemento, inverter seus índices do 1º para o 2º membro da equação e vice-versa, usando-os como coeficientes. d) Com esses dois coeficientes, acerte os demais; continue somente com os elementos que já possuem coeficientes em um dos membros. 1 31____ Al2(CO3)3 ____ Al2O3 + ____ CO2 Qual alternativa representa uma reação de decomposição? a) 2Na(s) + Cl2(g) → 2NaCl(s) b) H2SO4(aq) + 2 NaOH(aq) → Na2SO4(aq) +H2O(l) c) SO3 + H2O → H2SO4 d) H2SO4 + Zn → ZnSO4 + H2 e) 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g) Interatividade Qual alternativa representa uma reação de decomposição? a) 2Na(s) + Cl2(g) → 2NaCl(s) b) H2SO4(aq) + 2 NaOH(aq) → Na2SO4(aq) +H2O(l) c) SO3 + H2O → H2SO4 d) H2SO4 + Zn → ZnSO4 + H2 e) 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g) Resposta Nas reações de oxirredução, há transferência de elétrons entre os reagentes, ou seja, os reagentes trocam elétrons entre si. Oxidação – perda de elétrons ou aumento de Nox; Redução – ganho de elétrons ou diminuição de Nox. Nesse tipo de reação, os processos de oxidação e redução acontecem simultaneamente, daí o nome oxirredução. Como podemos definir “quem sofre redução” e “quem sofre oxidação”? Para responder a essas perguntas, necessitamos estudar o Nox. Número de oxidação (Nox): é a carga assumida por um átomo quando a ligação que o une a um outro é quebrada. Existem três casos: composto iônico, covalente e substância simples. Reações de oxirredução Composto iônico: o Nox é a própria carga do íon, pois quando a ligação se rompe, já ocorreu a transferência do elétron do átomo menos para o mais eletronegativo. Exemplo: Na formação do 11Na 17Cl NaCl, o Na passa de 11 para 10 elétrons e o Cl passa de 17 para 18 elétrons. O Na fica com carência de 1 elétron e assume a carga 1+, o Cl fica com excesso de um elétrons e assume a carga 1-, então, os Nox do Na e do Cl serão, respectivamente, 1+ e 1-. Composto covalente: na quebra da ligação, o par de elétrons fica com o átomo mais eletronegativo. Na molécula de HCl, o átomo mais eletronegativo é o Cl e recebe elétron e o H perde, então, os Nox do Cl e do H serão, respectivamente, 1- e 1+. Número de oxidação (Nox) 1ª regra: nas substâncias simples, formadas por átomos de um único elemento químico, em que não há diferença de eletronegatividade entre as espécies participantes da ligação, os átomos têm Nox = 0. Por exemplo, substâncias: O2, He, grafite, o Nox é zero. 2ª regra: alguns átomos em uma substância composta possuem Nox constante. Por exemplo: Em geral, o hidrogênio (H) tem Nox = +1, pois, na maioria das ligações em que o H participa, ele é o átomo menos eletronegativo. Regras para determinação do Nox Fonte: adaptado de: livro-texto. Substância Nox Metais alcalinos (pertencentes à família 1A) +1 Metais alcalinoterrosos (pertencentes à família 2A) +2 Alumínio (AI) +3 Zinco (Zn) +2 Prata (Ag) +1 2ª regra: alguns átomos em uma substância composta possui Nox constante. Por exemplo: 3ª regra: a soma algébrica do Nox de todos os átomos em uma substância composta é igual a zero. 4ª regra: a soma algébrica do Nox de todos os átomos em um íon é igual à carga do íon. Regras para determinação do Nox Fonte: adaptado de: livro-texto. Substância Nox Calcogênio (Família 6A) quando for o mais eletronegativo (no final da fórmula) -2 Halogênio (Família 7A) quando for o mais eletronegativo (no final da fórmula) -1 +4 +10 -14 = 0 +2 +5 -2 Exemplo 1: Calcular o Nox do arsênio da molécula piroarsenato de bário – Ba2As2O7 Nessa molécula, temos o que segue: O bário (Ba) pertence à família 2A e, portanto, tem Nox = +2. O oxigênio (O) tem Nox = -2 (elemento mais eletronegativo – final da fórmula). Ba2 As2 O7 Nox +2 X -2 2.(+2) + 2. (x) + 7. (-2) = 0 +4 + 2x – 14 = 0 2x = 14 – 4 x = 10 / 2 = +5 Prova = Ba2 As2 O7 Determinação do Nox Exemplo 2: Calcular o Nox do nitrato de sódio – NaNO2 Nessa molécula, temos o que segue: O sódio (Na) pertence à família 1A e, portanto, tem Nox = +1. O oxigênio (O) tem Nox = -2 (elemento mais eletronegativo – final da fórmula). Na N O2 Nox +1 X -2 1.(+1) + 1. (x) + 2. (-2) = 0 +1 + x – 4 = 0 x = 4 – 1 x = +3 Prova = Na1 N1 O2 +1 +3 -4 = 0 +1 +3 -2 Determinação do Nox Exemplo 3: Calcular o Nox do íon fosfato – PO4 -3 Nessa molécula, temos o que segue: A soma dos Nox dos constituintes desse íon é -3, pois há carga negativa total de -3. O oxigênio (O) tem Nox = -2 (elemento mais eletronegativo – final da fórmula). P O4 Nox X -2 1. (x) + 4. (-2) = - 3 x – 8 = - 3 x = 8 – 3 x = +5 Prova = P1 O4 Determinação do Nox +5 -8 = -3 +5 -2 Os reagentes, nas reações de oxirredução, são chamados de: Um agente redutor reduz outras substâncias e perde elétrons, portanto, seu estado de oxidação aumenta. Um agente oxidante oxida outras substâncias e ganha elétrons, portanto, seu estado de oxidação. Reações de oxirredução: agente oxidante e agente redutor Fonte: autoria própria Fonte: autoria própria • Sofre oxidação; • Provoca redução; • Perde elétrons; • Nox aumenta. Agente redutor • Sofre redução; • Provoca oxidação; • Ganha elétrons; • Nox diminui. Agente oxidante Regras para o balanceamento 1) Determinar, na equação química, qual espécie se oxida e qual se reduz. 2) Escolher os produtos ou reagentes para iniciar o balanceamento. 3) Encontrar Δoxid e Δred. Δoxid = número de elétrons perdidos x atomicidade do elemento. Δred = número de elétrons recebidos x atomicidade do elemento. As atomicidades são definidas no membro de partida (reagentes ou produtos). 4) Se possível, Δoxid e Δred podem ser simplificados. Exemplificando: Δoxid = 4 Δred = 2 simplificando ... Δoxid = 2 Δred = 1 Balanceamento de reações de oxirredução Regras para o balanceamento 5) Para igualar os elétrons nos processos de oxidação e redução: O Δoxid se torna o coeficiente da substância que contém o átomo que se reduz. O Δred se torna o coeficiente da substância que contém o átomo que se oxida. 6) Os coeficientes das demais substâncias são determinados por tentativas, baseando-se na conservação dos átomos. Balanceamento de reações de oxirredução Balancear a equação P + HNO3 + H2O H3PO4 + NONox 0 +1+5 -6 +3 +5 -8 Balanceamento de reações de oxirredução P + HNO3 + H2O H3PO4 + NO Nox 0 +5 +5 +2 Oxidação ΔNox =5-0= 5 Δoxi = ΔNox x atomicidade definida no membro de partida redução ΔNox =5-2= 3 Δred = Δred x atomicidade definida no membro de partida Δoxi = 5 x 1 = 5 3 Δred = 3 x 1 = 3 5 Para igualar os elétrons nos processos de oxidação e redução: multiplica invertendo os valores +1 -2 +1 -2 Balancear a equação Balanceamento de reações de oxirredução Por fim, falta acertar os coeficientes da H2O, o que pode ser feito é a contagem dos átomos de hidrogênio e oxigênio 3 P + 5 HNO3 + 2 H2O 3 H3PO4 + 5 NO P + HNO3 + H2O H3PO4 + NO 3 P + 5 HNO3 + H2O 3 H3PO4 + 5 NO Contamos 3 P Contamos 5 N Nas reações de oxirredução, há transferência de elétrons entre os reagentes, ou seja, os reagentes trocam elétrons entre si. A reação de oxidação é: a) Oxidação – perda de elétrons ou aumento de Nox. b) Oxidação – ganho de elétrons ou aumento de Nox. c) Oxidação – perda de elétrons ou diminuição de Nox. d) Oxidação – ganho de elétrons ou diminuição de Nox. e) Oxidação – não ocorre transferência de elétrons. Interatividade Nas reações de oxirredução, há transferência de elétrons entre os reagentes, ou seja, os reagentes trocam elétrons entre si. A reação de oxidação é: a) Oxidação – perda de elétrons ou aumento de Nox. b) Oxidação – ganho de elétrons ou aumento de Nox. c) Oxidação – perda de elétrons ou diminuição de Nox. d) Oxidação – ganho de elétrons ou diminuição de Nox. e) Oxidação – não ocorre transferência de elétrons. Resposta A estequiometria, ou cálculo estequiométrico, é a relação entre as quantidades de reagentes e de produtos envolvidos em uma reação. Em outras palavras, é o cálculo da proporção entre reagentes e produtos. As relações podem ser feitas em mol, massa ou volume. Deve obedecer às leis ponderais: Lei da Conservação das Massas Lei das Proporções Constantes Estequiometria Lei da Conservação das Massas (Lavoisier): partículas iniciais e finais são as mesmas massas iguais. Ex.: C + O2 CO2 12 g C + 32 g O2 44 g CO2 Lei das Proporções Constantes (Proust): duplicando a quantidade de átomos, todas as massas dobrarão. C + O2 CO2 2C + 2O2 2CO2 Estequiometria Modelo de cálculo: Destacar a pergunta; Identificar os reagentes e os produtos da reação; Escrever a equação química; Balancear a equação química; Transformar os dados fornecidos em quantidade de matéria (mol) se necessário. Estequiometria Relações molares Avogrado 1 mol = 22,4 L Massas atômicas: N = 14u H = 1u N2 + 3H2 2NH3 Mol - 1Mol + 3Mol 2Mol Moléculas - 6 x 1023 + 18 x 1023 12 x 1023 Massa - 28 g + 6 g 34 g Volume - 22,4 L + 67,2 L 44,8 L Estequiometria Relação Massa-Massa Ex. 1: Qual a massa de água dada em gramas, produzida a partir de 8 g de hidrogênio gás? Dadas as massas atômicas: H = 1u e O = 16u Dada a reação: H2 + O2 H2O Balancear a equação: 2H2 + O2 2H2O 4 g 36 g 8 g xg Estequiometria X = 8 . 36 = 72 g 4 Relação Massa-Moléculas Ex. 2: Quantas moléculas de água são produzidas a partir de 16 g de oxigênio gás? Dadas as massas atômicas: H = 1u e O = 16u Avogrado = 6,02.1023 moléculas Dada a reação: H2 + O2 H2O Balancear a equação: H2 + 1O2 2H2O 32 g 12,04 x 1023 16 g x moléculas Estequiometria X= 16 . 12,04 x 1023 = 6,02 x 1023 32 Relação Mol-Volume Ex. 3: Quantos moles de CO2 são produzidos a partir de 44,8 L de CO? Dadas as massas atômicas: C = 12u e O = 16u 1mol = 22,4 L Dada a reação: CO + O2 CO2 Balancear a equação: CO + ½O2 CO2 22,4 L 1Mol 44,8 L x mol Estequiometria X= 44,8 . 1 = 2 Mol 22,4 L Quantos gramas de oxigênio são necessários para queimar 50 mols de monóxido de carbono? Dada a equação 2CO + O2 2CO2 a) 100 g de O2 b) 400 g de O2 c) 600 g de O2 d) 800 g de O2 e) 1000 g de O2 Interatividade Quantos gramas de oxigênio são necessários para queimar 50 mols de monóxido de carbono? Dada a equação 2CO + O2 2CO2 a) 100 g de O2 b) 400 g de O2 c) 600 g de O2 d) 800 g de O2 e) 1000 g de O2 Resposta ATÉ A PRÓXIMA!
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