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QUÍMICA CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS Antonio César Baroni Santoro Compreender o mecanismo e a classifi cação das interações interatômicas e intermoleculares, associando-as às propriedades físicas das substâncias químicas. SUBSTÂNCIAS INORGÂNICAS Capítulo 1 Ligações químicas e tipos de substâncias 2 Capítulo 2 Polaridade e forças intermoleculares 25 Capítulo 3 Dissociação e ionização/Conceitos de ácidos 55 Capítulo 4 Bases e sais/Cotidiano de funções inorgânicas 77 F o o T To o /S h u tt e rs to ck Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 1 5/2/18 10:05 AM ► Avaliar e compreender as diferentes classes de interações interatômicas e as relacionar com suas diferentes características físicas e químicas. Principais conceitos que você vai aprender: ► Regra do octeto ► Ligação iônica ► Transferência de elétrons ► Ligação covalente ► Compartilhamento de elétrons ► Ligação metálica 2 OBJETIVOS DO CAPÍTULO ggw /S hutte rsto ck 1 LIGAÇÕES QUÍMICAS E TIPOS DE SUBSTÂNCIAS O carbono está presente na natureza em diversas formas; uma delas é o grafi te. Se adicionarmos altíssimas pressões e temperatura, conseguimos uma estrutura totalmente diferente: o diamante. Mas existem outras formas que o carbono pode se estruturar, como os nanotubos. De maneira bem simples, imagine um metro e divida-o em 1 bilhão de partes. Agora imagine átomos de carbono formando tubos cilíndricos desse tamanho. Essas incríveis estruturas conseguem conduzir eletricidade 1 000 vezes mais efi cientemente que o cobre, além de serem 100 vezes mais resistentes que o aço. Há um grande potencial de uso em Medicina, pois, por serem muito leves e pequenos, quando recobertos com um polímero para eliminar sua toxicidade, os nanotubos podem chegar ao interior da célula e serem usados como sensores ou em tratamentos médicos. Dentre várias notícias, temos um artigo recente, feito por pesquisadores da Unicamp, que mostra o uso desses pequenos tubos no combate de tumores, como pode ser visto na imagem. Os tipos de ligações químicas são de extrema importância para a formação de um composto: alterando-as, podemos, com um mesmo material, escrever uma carta, presen- tear ou curar uma pessoa querida. • Por que o texto sugere dividir um metro em 1 bilhão de partes? Os professores Vitor Baranauskas (à esq.) e Elaine C. Oliveira e o pesquisador Helder José Ceragioli: pesquisas interdisciplinares. Frascos contendo nanotubos de carbono: aplicação na área médica. A n to n in h o P e rr i/ A s c o m /U n ic a m p A n to n in h o P e rr i/ A s c o m /U n ic a m p Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 2 5/2/18 10:05 AM 3 Q U ÍM IC A Introdução Analisando a estrutura de qualquer substância, notaremos que esta é constituída por moléculas que levam átomos em sua formação individual. Raramente serão encontradas substâncias que não apresentam moléculas em sua composição. Neste caso, sua consti- tuição fi cará a cargo exclusivamente da presença de átomos isolados. Podemos concluir, então, que, para que tenhamos a formação de corpos macroscópi- cos, ou seja, de substâncias, é de suma importância que os átomos criem relações estáveis entre si a partir da construção de estruturas que chamamos de ligações químicas. Duas questões surgem como referência para esse conceito. A primeira é: por que os átomos necessitam interagir, formando as moléculas? E a segunda: sendo estritamente necessária, como essa interação ocorre? Neste capítulo, veremos por que e como os átomos se ligam. 1 Balões cheios de gás hélio (A) e fachada de hotel com luminosos de gás neônio (B). A teoria do octeto Como já vimos, o átomo é constituído basicamente por duas regiões: a central, chama- da de núcleo – onde estão os prótons e os nêutrons –, e a periférica, denominada eletros- fera – que abrange todo o espaço ao redor e na qual são encontrados os elétrons. Com isso, partimos para a próxima constatação: quando um átomo isolado encontra (colide com/bate em/ se choca com) outro átomo, esse “encontro” se dá entre as eletrosfe- ras dos dois átomos em questão, obrigatoriamente. Então, as relações interatômicas são dependentes exclusivamente das estruturas das eletrosferas envolvidas e, principalmen- te, da camada mais externa – a camada de valência. Mas como saber de que maneira os mais de cem tipos de átomos diferentes se relacio- narão? A resposta a esta pergunta é bem simples. Existe um grupo de átomos na natureza que, em geral, não permite construir nenhum tipo de interação com nenhum outro átomo. Dizemos que esses átomos são naturalmente estáveis, por serem encontrados quase sempre na forma isolada, constituindo substâncias simples monoatômicas, e, por também serem en- contrados no estado gasoso nas condições ambientes, os elementos desse grupo são chama- dos de gases nobres. Atualmente os dirigíveis (balões dirigíveis como o que apresentamos na abertura deste caderno), por exemplo, são preenchidos com o gás hélio, um dos gases nobres. Portanto, ao estudarmos a eletrosfera desses gases, poderemos inferir sobre a capaci- dade de interação dos elementos, tendo como base essa estabilidade apresentada pelos gases nobres. A B Observação 1 O termo molécula está sendo usado de forma genérica, simplesmente para indicar um composto, independentemente do tipo de interação atômica, quer seja por compartilhamento, quer por atração entre cargas de sinais opostos. e le c tr ic m a n g o /S h u tt e rs to ck E T 1 9 7 2 /S h u tt e rs to ck Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 3 5/2/18 10:05 AM 4 CAPÍTULO 1 Gases nobres Observe a distribuição eletrônica por camadas dos gases nobres, apresentada a seguir. 1 2 He 2 10 Ne 2 18 Ar 2 36 Kr 2 54 Xe 2 86 Rn 2 8 8 elétrons na camada de valência 8 8 8 8 8 18 18 18 8 18 32 8 18 8 Repare que a maioria dos elementos do grupo apresenta uma característica estrutural marcante: oito elétrons na camada de valência (camada mais externa). Considerando essa característica e o fato de esses elementos serem estáveis, Lewis e Kossel, em 1916, formu- laram uma teoria que defi ne os critérios da relação interatômica, associando estes dois conceitos. Assim, surgiu a teoria do octeto. Qualquer átomo que não apresenta o octeto completo em sua eletrosfera buscará em outro átomo essa possibilidade e, dessa forma, ambos serão considerados átomos instáveis. Decorrem desse conceito os vários tipos de ligações químicas. Dependendo do tipo de instabilidade, os átomos em questão se comportarão de forma a tornarem-se estáveis o mais rápido e com a menor quantidade de energia possível. Neste caderno, estudaremos as ligações que ocorrem entre átomos levando à formação de substâncias e entenderemos como o tipo de ligação interfere em suas propriedades. 2 Formação dos íons Observe a distribuição eletrônica do átomo de sódio. 11 Na: 1s2 2s2 2p6 3s1 Considerando-se a regra do octeto, fi ca claro que se trata de uma estrutura instável, pois o átomo de sódio não apresenta oito elétrons (octeto completo) em sua camada de valência, que, nesse caso, é a terceira camada. Ele apresenta apenas um elétron (3s1). Poderíamos pensar em duas possibilidades para se alcançar a estabilidade: ganhar sete elétrons na camada 3 ou simplesmente se desfazer deste último elétron, fazendo a terceira camada desaparecer. Por causa de seu raio atômico, que lhe confere baixa carga nuclear efetiva, a primeira maneira é veementemente descartada. No entanto, esses mesmos argumentos viabilizam a segunda possibilidade, pois: 11 Na: 1s2 2s2 2p6 3s1 1 único elétron na camada de valência Penúltima camada com 8 elétrons Observe que a camada 2 (penúltima) já está com o octeto completo. Portanto, basta que o átomo perca seu elétron de valência para que a segunda camada seja “promovida” a camada de valência, fazendo-se, então, respeitar a regra do octeto. Podemos também di- zer que, pelofato de o sódio ser um metal, ele é muito eletropositivo, ou seja, tem facilida- de em perder elétrons. Assim, tende a formar um íon positivo (cátion). Veja a distribuição eletrônica do cátion formado: 11 Na+: 1s2 2s2 2p6 8 elétrons na “nova” camada de valência estável 11 prótons e 10 elétrons 5 cátion com carga 11 Defi nição Teoria do octeto : regra que determina que os átomos, ao ligarem-se uns aos outros, busquem obter um total de 8 (oito) elétrons em sua camada de valência, o que signifi ca estabilidade. Observações 1 Alguns gases nobres têm nomes de origem grega: hélio – de helios, “sol”; neônio – de néos, “novo”; argônio – de argós, “inerte”; criptônio – de kryptós, “escondido”; xenônio – de xénon, “estranho”. 2 O átomo de hélio confi gura- se numa exceção à regra do octeto. Apesar de ter exclusivamente um único nível de energia preenchido – o nível 1 (camada eletrônica K), com capacidade máxima de apenas 2 (dois) elétrons –, é naturalmente estável. Assim, por exemplo, átomos como o hidrogênio, que têm apenas 1 elétron no total, estabilizam- se ao adquirirem somente mais um elétron, totalizando 2. Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 4 5/2/18 10:05 AM 5 Q U ÍM IC A Dessa maneira, o sódio adquire estabilidade. Perceba que sua distribuição eletrôni- ca fi cou idêntica à do gás nobre neônio. Os metais frequentemente se desfazem de elé- tron(s), atingindo o octeto na camada de valência. Agora vamos avaliar outro exemplo: o átomo de cloro. 17 Cl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 K 2 L 8 M 7 Sete elétrons na camada de valência conferem instabilidade. A solução é ganhar mais um elétron. Essa é uma tendência natural dos ametais: ganhar elétrons, pois são bem ele- tronegativos. Veja: 17 Cl2: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 17 prótons e 18 elétrons 5 ânion de carga 21 1 Assim, o cloro adquire estabilidade, transformando-se em um íon negativo (‰nion). Ob- serve que a distribuição eletrônica se tornou idêntica à do gás nobre argônio. Nessa situação, podemos raciocinar da seguinte forma: Metais alta eletropositividade adquirem o octeto perdendo elétron(s) estabilizam-se formando cátions Ametais alta eletronegatividade adquirem o octeto ganhando elétron(s) estabilizam-se formando ânions Decifrando o enunciado Lendo o enunciado Lembre-se do conceito: Gases inertes são substâncias que apresentam difi culdade de interação com outras substâncias. Fique atento ao enunciado: Os termos “ávido” e “vivaz” estão relacionados à certa propriedade do elemento fl úor. Ávido signifi ca voraz, “que deseja com ardor”; vivaz quer dizer ativo, intenso, forte. Reconhecer o signifi cado das palavras pode ser a chave para encontrar a solução da questão. Tente buscar palavras-chave: Combinar-se fugazmente está relacionado com a relativa facilidade de interação, nesse caso, entre átomos. (Enem) No ar que respiramos existem os chamados “gases inertes”. Trazem curiosos nomes gregos, que signifi cam “o Novo”, “o Oculto”, “o Inativo”. E de fato são de tal modo iner- tes, tão satisfeitos em sua condição, que não interferem em nenhuma reação química, não se combinam com nenhum outro elemento e justamente por esse motivo fi caram sem ser observados durante séculos: só em 1962 um químico, depois de longos e enge- nhosos esforços, conseguiu forçar “o Estrangeiro” (o xenônio) a combinar-se fugaz- mente com o fl úor ávido e vivaz, e a façanha pareceu tão extraordinária que lhe foi conferido o Prêmio Nobel. Levi, P. A tabela peri—dica. Rio de Janeiro: Relume-Damará, 1994 (Adaptado). Qual a propriedade do flúor justifica sua escolha como reagente para o processo mencionado? a) Densidade. b) Condutância. c) Eletronegatividade. d) Estabilidade nuclear. e) Temperatura de ebulição. Resolução Resposta: C Foi em 1962 que o químico Neil Bartlett conseguiu sintetizar os primeiros compostos com gases nobres. Essa síntese foi conseguida utilizando-se o elemento fl úor (ávido e vivaz – elemento mais eletronegativo, ou seja, o elemento com maior tendência a receber elétrons) e o xenônio (um gás nobre de raio atômico relativamente grande). Atenção 1 A teoria do octeto é aplicada principalmente para os elementos representativos (grupos A). Os elementos de transição (grupos B) não seguem, obrigatoriamente, esse modelo. Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 5 5/2/18 10:05 AM 6 CAPÍTULO 1 Ligação iônica Vamos agora analisar uma substância formada pelos elementos sódio (Na) e cloro (Cl). Essa substância é bem conhecida; trata-se do sal de cozinha. Você já sabe algumas coisas sobre essa substância: é sólida, branca e de sabor salgado. Por que ela é sólida? É o que vamos ver agora. Como já estudamos, o átomo de sódio estabiliza-se perdendo um elétron; já o de cloro, ganhando um elétron. O que acontece quando um átomo de sódio interage com um áto- mo de cloro? Ocorre transferência de um elétron do primeiro elemento para o segundo, o que leva à formação de íons estáveis de cargas opostas: Na1 e Cl2 . A forte atração entre cargas de sinais contrários entre esses íons é conhecida por liga- ção iônica. Os compostos que apresentam essa ligação são chamados compostos iônicos. Uma representação comum para a ligação entre o sódio e o cloro é a seguinte: Na+ Cl −Na Cl Representação de Lewis para Na1Cl2 As “bolinhas” ao redor do símbolo do elemento representam os elétrons da camada de valência. Quando átomos se transformam em íons, suas propriedades alteram-se drasticamen- te. Podemos verifi car essa informação observando a foto a seguir: V a s ili y B u d a ri n /S h u tt e rs to ck W ilm a r N u n e s /B IP O cloreto de sódio, popularmente conhecido como sal de cozinha, é uma substância química formada por ligação iônica. Defi nição Liga•‹o i™nica : tipo de ligação estruturada pela transferência de elétron(s) de metal para um ametal ou de um metal para o hidrogênio. A B C (A) Sódio metálico*, (B) gás Cl 2 e (C) sal de cozinha (NaCl). * O sódio metálico está imerso em querosene para se evitar o contato com água e uma consequente explosão. Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 6 5/2/18 10:05 AM 7 Q U ÍM IC A Como a atração elétrica entre os íons Na1 e Cl2 é muito forte, haverá aproximação entre os núcleos atômicos, formando sólidos, cuja união entre íons será de alta intensidade. Por isso, nas condições ambientes, toda substância iônica é sólida, com alto ponto de fusão e ebulição, originando os chamados retículos cristalinos iônicos. Na fi gura a seguir, pode- mos ver a representação desse retículo. Na+ Cl− Note que cada cristal do sal cloreto de sódio (NaCl) consiste em um grupo ordenado de inúmeros íons Na1 e Cl2. 1 Exemplos de outras subst‰ncias i™nicas Inicialmente, para facilitar o nosso estudo, devemos nos lembrar das distribuições ele- trônicas de alguns átomos e a qual grupo e família pertencem. 20 Ca: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 8 O: 1s2 2s2 2p4 11 Na: 1s2 2s2 2p6 3s1 13 Al: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 1 Cálcio (grupo 2 ou IIA) e oxigênio (grupo 16 ou VIA) Como a fórmula iônica representa a menor proporção existente entre os cátions e os ânions presentes, a fórmula iônica do sal de cozinha é NaCl (Na1Cl2); a da substância (I), conhecida por “cal viva”, é CaO (Ca21O22). Ca O 3 Alumínio (grupo 13 ou IIIA) e oxigênio (grupo 16 ou VIA) Novamente, o átomo de oxigênio precisa de 2 elétrons para atingir o octeto, e cada alumínio deve doar 3 elétrons. Assim, são necessários 3 átomos de oxigênio (para que a capacidade total de receber seja de 6 elétrons) e 2 átomos de alumínio (para que o número total de elétrons doados também seja 6) para a constituição desse composto iônico, A O2A O2A O 3A O3A O3 2 lA OlA O1 2A O1 2A O21 2. AlO O Al O 2 Sódio (grupo 1 ou IA) e oxigênio (grupo 16 ou VIA) Como o átomo de oxigênio precisa de 2 elétrons para atingir o octeto, são necessários 2 átomos de sódio, pois cada átomo desse metal doa apenas 1elétron; portanto, sua fórmula iônica é Na 2 O (Na O2 21 2O1 221 2). O Na Na Os átomos de hidrogênio apresentam um elétron na camada K – sua camada de valên- cia –; assim, para adquirirem confi guração eletrônica igual ao do gás nobre hélio, basta que ganhem um elétron. Por isso, nas ligações iônicas, têm tendência de agir como recep- tores de elétron, e não como doadores. Veja: Na+H− Na H Ca2+H− 2 Ca H H 1 Atenção 1 Para os compostos iônicos, a fórmula química representa a menor proporção inteira entre a quantidade de íons: fórmula empírica (mínima). Em uma ligação iônica, o número total de elétrons doados deve ser igual ao número total de elétrons recebidos. Assim, os compostos iônicos são eletricamente neutros e o somatório de cargas positivas e negativas será sempre zero. Observação 1 É possível predizer a fórmula iônica sem antes fazer a representação de Lewis. Observe os passos a seguir. ► Primeiro passo: determinar a carga do cátion – o alumínio é metal do grupo 13 e deve perder 3 (número de seu grupo) elétrons e forma cátion Al31. ► Segundo passo: determinar a carga do ânion – o oxigênio é ametal do grupo 16 e deve ganhar 2 elétrons (quantidade que se deve adicionar a 6, número do seu grupo, para se atingir 8) e forma ânion O22. ► Terceiro passo: escrever a fórmula iônica da seguinte maneira: C x+ x y– y A Cátion Ânion Observe que o cruzamento de cargas deve ser feito apenas quando x for diferente de y. y · (+x) = +yx Total de cargas positivas x · (–y) = –xy zero + Total de cargas negativas Portanto, sua fórmula iônica é Al 2 O 3 . Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 7 5/2/18 10:05 AM 8 CAPÍTULO 1 Caracter’sticas das subst‰ncias i™nicas As fortes atrações entre cargas de sinais contrários que ocorrem entre cátions e ânions, em uma substância iônica, têm suas consequências: I. Como visto, toda substância iônica é sólida e forma um retículo cristalino iônico, nas condições ambientes. II. Os pontos de fusão (PF) e de ebulição (PE) são relativamente altos. Exemplos: Ponto de fusão (oC) Ponto de ebulição (oC) NaCl 801 1 413 KI 681 1 330 III. Os compostos iônicos sofrem clivagem (quebram) quando submetidos a determi- nada pressão. IV. As substâncias iônicas conduzem corrente elétrica quando fundidas ou quando dissolvidas em água. Portanto, lembre-se de que, quando metal interage com ametal (ou hidrogênio), haverá uma transferência de elétrons, formando um cátion e um ânion com a mesma configuração de gás nobre na camada de valência – evento denominado ligação iônica –, e a formação de uma substância iônica, que, nas condições ambientes, será um aglomerado iônico. Liga•‹o covalente Vimos no tópico anterior que, quando associamos átomos com características de raio, eletronegatividades, afinidades eletrônicas e energias de ionização muito distintas, a “opção” que os átomos escolhem para se estabilizarem é a transferência de elétrons da camada de valência de um para outro. Mas como átomos de raios pequenos, que dispõem de elevadas energias de ionização e eletroafinidades, ao se relacionarem, conseguem se estabilizar? Neste caso, não há uma tendência natural ou espontânea de doação de elétrons e consequente aparecimento de um cátion de um dos envolvidos. Para entendermos esse novo tipo de ligação, vamos analisar o gás cloro, substância simples formada por moléculas diatômicas de fórmula Cl 2 . 17 Cl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 7 elétrons na camada de valência Tendência a receber elétrons 17 Cl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 7 elétrons na camada de valência Tendência a receber elétrons Observe que os dois átomos de cloro apresentam 7 elétrons na camada de valência, sendo, portanto, instáveis. Suas estabilidades serão atingidas aproximando-se um átomo de cloro do outro e, na impossibilidade de se retirar um único elétron que seja de suas ele- trosferas, os dois átomos desenvolvem o processo do compartilhamento do par eletr™nico. Dessa forma, cada átomo contribui com um de seus elétrons para satisfazer a necessi- dade do outro, sem perdê-lo. Assim, o par de elétrons passa, então, a “pertencer”, simulta- neamente, aos dois átomos. A atração dos núcleos sobre esse par de elétrons compartilhado é que mantém os áto- mos unidos. Esse compartilhamento é chamado ligação covalente, tipo de ligação que ocor- re sempre entre átomos ametálicos e/ou hidrogênio, átomos que apresentam eletrosfera com tendência a receber elétrons para adquirirem configuração eletrônica de gás nobre. Há várias maneiras de representar a ligação química para a formação dessa substância: Cl Ñ Cl Representação de Lewis Fórmula estrutural Par eletrônico compartilhado Substitui-se o par compartilhado por um traço Fórmula molecular Cl 2 Cl Cl Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 8 5/2/18 10:05 AM 9 Q U ÍM IC A Podemos concluir que, quando ametal interage com outro ametal ou hidrogênio, haverá compartilhamento de elétrons entre os átomos envolvidos, formando uma substância mo- lecular ou covalente, que, nas condições ambientes, poderá ser um sólido, líquido ou gás. 1 Podemos dizer, então, que todos os elementos do grupo 17 compartilham entre si um par de elétrons por apresentarem 7 elétrons na camada de valência. Analogamente, para atingir o octeto, elementos do grupo 16 devem compartilhar 2 pares, pois têm 6 elétrons de valência; os ametais do grupo 15 têm 5 elétrons e, por isso, compartilham três pares, e os do grupo 14, quatro pares. Assim, podemos admitir as seguintes possibilidades de ligação covalente entre os ele- mentos químicos: Elemento do grupo (ou família) Notação de Lewis Número de pares compartilhados Possibilidades de ligações 17 (VIIA) E 1 E — 16 (VIA) E 2 E ou — E — 15 (VA) E 3 — E — ou — E ou E 14 (IVA) E 4 — E — ou — E ou E ou E Hidrogênio H 1 H — Agora, podemos montar as fórmulas estruturais de gases como o O 2 e o N 2 . Ligação covalente dupla Ligação covalente tripla O 2 : O O N 2 : N N Observe mais alguns exemplos a seguir. H — O — HH 2 O: CH 4 : H H H — C — H O C OCO 2 : NH 3 : H — N — H H Ao analisarmos as ligações da molécula de água, notamos a presença, exclusivamente, de ligações covalentes formando uma substância molecular. O hidrogênio apresenta um elétron na camada de valência e, para adquirir confi guração eletrônica de gás nobre, bas- ta que compartilhe um elétron, não sendo, portanto, um doador de elétron nesse caso. A água não é uma substância iônica; se fosse assim, ela seria sólida à temperatura ambiente. Para facilitar a montagem de uma fórmula estrutural, siga os passos a seguir, exempli- fi cados na montagem da fórmula estrutural do HCN, gás cianídrico (extremamente letal para quem o inala). Primeiro passo: Coloque no centro da estrutura o átomo que necessite de mais ligações para atingir o octeto (H: uma ligação; C: quatro; N: três) – nesse caso, o carbono. Segundo passo: Distribua os outros átomos ao seu redor: H C N Terceiro passo: Coloque os traços que representam as ligações covalentes, obedecendo à teoria do octeto: H — C N 1 Curiosidade 1 Cloro: Esse gás esverdeado e venenoso (do grego chlor—s, “verde”) não é colocado nas piscinas! Seria uma tragédia... Nas piscinas, é comum adicionar-se o hipoclorito de sódio (produzido, sim, pelo gás cloro), um desinfetante que libera cloro com facilidade, originando o poder antisséptico. Devidamente dosado, tem uso seguro e purifi ca a água. Durante as epidemias de cólera, é muito recomendada sua adição à água (para beber ou para lavar alimentos), pois o vibrião não resiste à sua ação bactericida. Atenção 1 Entre dois átomos podem ocorrer uma ligação, duas ou, no máximo, três ligações covalentes. Assim, por exemplo, no caso do carbono, que é capaz de realizar quatro ligações covalentes, ele pode fazer no máximo três ligações com um mesmoátomo, e a quarta, obrigatoriamente, deverá ser feita com outro átomo. b o u y b in /S h u tt e rs to ck Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 9 5/2/18 10:05 AM 10 CAPÍTULO 1 Desenvolva H3 Confrontar interpretações científi cas com interpretações baseadas no senso comum, ao longo do tempo ou em diferentes culturas. (UFPR) O ano 2016 corresponde ao aniversário de centenário do artigo “The Atom and the Molecule”, publicado por Gilbert N. Lewis em 1916, no qual ele propôs seu modelo de compartilhamento de pares de elétrons na ligação. Desses modelos e desenvolveram os diagramas (diagramas de Lewis) e a regra do octeto. Originalmente, Lewis deno- minou seu modelo de Teoria do Átomo Cúbico, em que os átomos possuiriam uma estrutura eletrônica rígida num caroço e elétrons móveis na camada de valência, que se dispõe formando um cubo. Na ligação química, os átomos compartilhariam arestas ou faces dos cubos de modo a preencher oito elétrons nos vértices de cada átomo. No es- quema abaixo está ilustrado o átomo de cloro, que possui 7 elétrons (círculos nos vértices) na camada de valência. Dois átomos se unem por uma aresta para formar a molécula de Cl 2 , preenchendo os 8 elétrons, 1 em cada vértice de cada átomo. a) O átomo de oxigênio possui número atômico 8. Quantos elétrons pertencem ao “caroço” e quantos estão na camada de valência? b) Desenhe a estrutura do átomo de oxigênio segundo o modelo do átomo cúbico. R e p ro d u ç ã o /U F P R , 2 0 1 7. Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 10 5/2/18 10:06 AM 11 Q U ÍM IC A c) Desenhe a estrutura da molécula de O 2 segundo o modelo do átomo cúbico. Nessa molécula, os átomos estão conec- tados por uma aresta ou face do cubo? Justifi que. Um caso especial: ligação covalente dativa ou coordenada Observe o caso especial da molécula do SO 2 . Tanto o enxofre quanto o oxigênio perten- cem ao grupo 16 (família VIA). A ambos faltam 2 elétrons para que se complete o octeto. Fórmula eletrônica: S O Como podemos “ligar” o segundo átomo de oxigênio? Depois da formação da ligação dupla, tanto o átomo de enxofre quanto o de oxigênio já completaram seus octetos. Quando isso acontece e mais átomos poderão fazer parte da molé- cula, estes se unem por um tipo de ligação química denominada ligação covalente dativa (ou coordenada). No caso citado, o átomo de enxofre, já estável, apresenta dois pares de elétrons que não foram utilizados em nenhuma ligação (pares de elétrons não ligantes ou pares de elétrons livres). O segundo átomo de oxigênio se aproxima e também passa a usar um desses pares eletrônicos do enxofre. O par passa a ser compartilhado tanto com o enxofre quanto com esse “novo” oxigênio (como na ligação covalente “normal”). A diferença é que, nesse caso, o “dono” original do par era o enxofre, enquanto, na covalente “normal”, cada átomo é “dono” original de apenas um elétron de cada par compartilhado. A estrutura fi ca assim: Representação de Lewis Fórmula estrutural Par de elétrons originalmente pertencente ao enxofre A seta representa o par de elétrons que constitui a ligação dativa. Essa seta aponta sempre para o átomo que precisava do par para atingir o octeto. O S O O S O 1 1 A quantidade de ligações covalentes dativas que um ametal pode fazer depende do número de elétrons que ele apresenta em sua camada de valência. Veja: Elemento do grupo (ou família) Notação de Lewis Ligações covalentes normais Ligações covalentes dativas (máximo) 17 (VIIA) E 1 3 16 (VIA) E 2 2 15 (VA) E 3 1 14 (IVA) E 4 0 Observação 1 A ligação dativa também é chamada de ligação coordenada e é um modelo simples para explicar a ligação com compartilhamento de elétrons proveniente de um mesmo átomo. No ensino superior, esse assunto é tratado de uma forma bem mais complexa que no Ensino Médio. Atenção 1 Por que o segundo átomo de oxigênio fez a ligação dativa com o enxofre, e não com o outro oxigênio, que também apresenta pares de elétrons não ligantes? Para responder, pense em eletronegatividade. O átomo que “chega” privilegia o compartilhamento com um átomo de menor eletronegatividade, pois, dessa forma, consegue que o par eletrônico fi que mais próximo de sua eletrosfera. Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 11 5/2/18 10:06 AM 12 CAPÍTULO 1 Outros exemplos de moléculas com ligações covalentes dativas: 1 O O S OSO 3 : O O OO 3 : Exceções à regra do octeto Existem várias substâncias formadas por ligação covalente que não obedecem à regra do octeto. Há duas situações principais: a) Formação de radicais livres: nesse caso, há formação de uma estrutura instável, al- tamente reativa, que apresenta um elétron desemparelhado (de forma simplifi cada, po- de-se afi rmar que é um elétron que está em busca de outro elétron para realizar um com- partilhamento). Uma característica desses radicais é apresentar moléculas com número ímpar de elétrons. Observe a seguir um caso importante. Molécula de NO 2 Fórmula eletrônica O ON Nitrogênio estável com 7 elétrons na camada de valência Fórmula estrutural O N — O (ou: O N w O) Na natureza, teremos as seguintes conversões: O O O O N N+ O O O O N Ñ N Essa estrutura é chamada de dímero. Outros exemplos de radicais livres: ClO 2 e NO b) Hibridação: mistura de orbitais híbridos, cujo mecanismo não é assunto do ensino médio. No entanto, as estruturas formadas podem ser assunto de diversas explicações. As substâncias mais importantes são apresentadas a seguir. BeH 2 : estrutura estável em que o berílio se estabiliza com 4 elétrons na camada de valência. BH 3 : estrutura estável em que o boro se estabiliza com 6 elétrons na camada de valência. PCl 5 : estrutura estável em que o fósforo se estabiliza com 10 elétrons na camada de valência. SF 6 : estrutura estável em que o enxofre se estabiliza com 12 elétrons na camada de valência. Características das substâncias formadas por ligações covalentes e/ou dativas As principais características são: I. Podem apresentar-se nos três estados físicos (o que depende de como as moléculas se atraem). Exemplos: CO 2 (gás carbônico) s estado gasoso H 2 O (água) s estado líquido C 12 H 22 O 11 (açúcar) s estado sólido II. Apresentam baixos pontos de fusão (em geral, menores que 500 °C), porque, sem a presença de íons, não existem forças elétricas muito intensas unindo as moléculas forma- doras dessas substâncias. III. Quando puras, não conduzem corrente elétrica (como veremos mais adiante), com exceção do C grafi te . 1 Curiosidade 1 A seguir estão outras formas para representação da ligação dativa. S OO S OO S OO Cada traço representa um par de elétrons livres ao redor do átomo. A linha contínua e pontilhada indica que o compartilhamento dos pares de elétrons livres pode ser feito de ambos os lados e, por isso, as duas ligações são iguais. Observação 1 Quando há formação de moléculas com número elevado de átomos (geralmente indeterminado), surgem estruturas chamadas macromoléculas. Nesse caso, evitamos a expressão substância molecular e empregamos substância covalente. Todas elas são sólidas à temperatura ambiente. Alguns exemplos: grafi te, diamante (macromoléculas do carbono), areia (fórmula:(SiO 2 ) n ), amido e celulose (mesma fórmula: (C 6 H 10 O 5 ) n ). Outro tipo de macromolécula são as proteínas presentes na constituição de todas as células vivas. Algumas fazem parte da estrutura do organismo: nas fi bras musculares, no cabelo e na pele. Outras participam do metabolismo dos alimentos (chamadas enzimas) ou do sistema imunológico. São constituídas principalmente pelos elementos químicos carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, que, unidos por ligações covalentes, formam os aminoácidos, unidades fundamentais das proteínas. e v e ry th in g p o s s ib le /S h u tt e rs to ck A aro n A m a t/ S h u tt e rs to ck Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 12 5/2/18 10:06 AM 13 Q U ÍM IC A Atividades 1. (Fuvest-SP) Ocorrem na natureza elementos que não formam compostos e que sempre se apresentam como espécies monoatômicas. a) A que família pertencem? b) Qual é a característica de sua estrutura eletrônica que limita a reatividade química? 2. (UFPA) Um átomo, cujo número atômico é 18, está classi- fi cado na Tabela Periódica como: a) metal alcalino. b) metal alcalinoterroso. c) metal terroso. d) ametal. e) gás nobre. 3. Dos compostos a seguir, qual não realiza ligação iônica? a) NaCl b) Mg(Cl) 2 c) CaO d) HCl e) Na 2 O 4. (UEL-PR) Da combinação química entre os átomos de magnésio (Z 5 12) e nitrogênio (Z 5 7), pode resultar a substância de fórmula: a) Mg 3 N 2 b) Mg 2 N 3 c) MgN 3 d) MgN 2 e) MgN 5. O elemento A tem número atômico igual a 6, enquanto o elemento B tem número atômico igual a 8. A molécula que representa corretamente o composto formado por esses dois elementos é: a) AB b) BA c) A 2 B d) AB 2 e) B 2 A 6. (UFV-MG) Os elementos oxigênio, cloro, sódio e cálcio são reativos e na natureza são encontrados combinados. O oxi- gênio e o cloro formam moléculas diatômicas e o sódio e o cálcio podem formar substâncias como o cloreto de sódio e o óxido de cálcio. Assinale a alternativa em que estão corretas as informações sobre a fórmula química, a ligação química e o estado físico dessas substâncias, respectivamente: a) O 2 , iônica, gás b) Cl 2 , covalente, gás c) NaCl, iônica, líquido d) CaO, covalente, líquido Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 13 5/2/18 10:06 AM 14 CAPÍTULO 1 7. (Ufam) Em sua maioria, as ligações iônicas são formadas por metais e não metais. A força que mantém esses ele- mentos unidos é chamada ligação iônica, cuja natureza é diferente daquela da ligação covalente. Em uma ligação iônica, os átomos estão ligados pela atração de íons com cargas opostas, enquanto em uma ligação covalente os átomos estão ligados por compartilhar elétrons. Há, no en- tanto, uma tênue linha divisória entre a ligação covalente e a ligação iônica. A alternativa que apresenta a substância que apresenta maior caráter iônico é: (Dado: números atômicos: H 5 1; F 5 9; Na 5 11; K 5 19; Cl 5 17; I 5 53) a) KI b) HI c) KF d) F 2 e) NaCl 8. +Enem [H24] Um químico estava em seu laboratório e recebeu a ordem de organizar todos os compostos da estante do reagentário. Para isso, separou os compostos baseado nas etiquetas que os nomeavam. Ao encontrar um pote sem identifi cação, o qual claramente percebia tratar-se de um composto com capacidade de formar re- tículo cristalino iônico, fi cou em dúvida de qual composto que seria. Ao olhar novamente o reagentário, encontrou 5 substâncias que estavam sobrando. Dessas substâncias, a que corresponde ao composto desconhecido só pode ser: a) SiC b) Al 2 O 3 c) C 6 H 12 O 6 d) Ca(NO 3 ) 2 e) Ag Complementares Tarefa proposta 1 a 12 9. (UFG-GO) A série americana intitulada Breaking Bad vem sendo apresentada no Brasil e relata a história de um professor de química. Na abertura da série, dois símbolos químicos são destacados em relação às duas primeiras letras de cada palavra do título da série. Considerando a regra do octeto e consultando a tabela periódica, a substância química formada pela ligação entre os dois elementos é a: a) Ba 2 Br 2 b) Ba 2 Br 3 c) Ba 2 Br d) BaBr 3 e) BaBr 2 10. (UFMG) Um material sólido tem as seguintes características: – não apresenta brilho metálico; – é solúvel em água; – não se funde quando aquecido a 500 °C; – não conduz corrente elétrica no estado sólido; – conduz corrente elétrica em solução aquosa. Com base nos modelos de ligação química, pode-se con- cluir que, provavelmente, trata-se de um sólido: a) iônico. b) covalente. c) molecular. d) metálico. e) nda. 11. Consulte a tabela periódica e monte as representações de Lewis e as fórmulas estruturais das moléculas: a) HF b) CS 2 c) PCl 3 d) SOCl 2 (aqui tem dativa!) e) Cl 2 O 12. Considere os seguintes elementos químicos e as suas res- pectivas famílias ou grupos na tabela periódica: Elementos químicos Famílias Sódio (Na) Metais alcalinos Lítio (Li) Metais alcalinos Bário (Ba) Metais alcalinoterrosos Alumínio (Al) Família do boro Oxigênio (O) Calcogênios Cloro (Cl) Halogênios Flúor (F) Halogênios Alguns desses elementos realizam ligações iônicas entre si, formando compostos. Indique qual das fórmulas uni- tárias dos compostos formados a seguir está incorreta. a) Al 3 O 2 b) NaCl c) Li 2 O d) MgCl 2 e) AlF 3 Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 14 5/2/18 10:06 AM 15 Q U ÍM IC A Substâncias metálicas Como vimos, toda substância iônica é sólida nas condições ambientes. Mas é im- portante salientar que nem todo sólido é uma substância iônica. Alguns são formados somente por metais. São as chamadas substâncias metálicas. Em geral, os átomos dos metais têm um, dois ou três elétrons – com baixa energia de ionização – na camada de valência. Isso signifi ca que eles não são muito atraídos pelos seus núcleos. Lembre-se de que os metais, dentro dos seus períodos na tabela periódica, apresentam os maiores raios atômicos, o que gera uma baixa atração elétrica entre o núcleo e os elétrons da camada de valência. Consequentemente, em um cristal metálico, esses “elétrons livres” são atraídos também pelos núcleos dos átomos vizinhos. Forma-se, então, uma “nuvem de elétrons”, que circula por todo o cristal, agindo como um “adesivo” e mantendo todos os átomos metálicos (agora cátions, pois “perderam” seus elétrons originais) bem unidos. O resulta- do é a formação do sólido metálico. A interação elétrica entre essa “nuvem de elétrons” e os núcleos atômicos é chamada ligação metálica. Íons Ag+ fixos Elétrons “livres” com livre movimentação por todo o metal Os sólidos metálicos são cristais formados por agregados atômicos gigantes. Como esses sólidos são constituídos por átomos pertencentes a um mesmo elemento químico (com exceção das ligas), a fórmula de uma substância metálica é o próprio símbolo do elemento, sem indicação da quantidade (extremamente grande) de átomos envolvidos. Seguem alguns exemplos: • Fórmula química para o ouro de uma escultura: Au • Fórmula química para o mercúrio dos termômetros: Hg Aliás, ao nível do mar, o mercúrio é o único metal líquido quando em temperatura am- biente (25 °C); o gálio (ponto de fusão: 29,78 °C) e o césio (ponto de fusão: 28,44 °C) fundem- -se pouco acima de 25 °C. Todos os demais são sólidos. A mobilidade dos elétrons de valência, que “passeiam” livremente por todo o cristal metálico, é responsável pelas características típicas de um metal. 1 Atenção 1 Cristal é um corpo sólido que apresenta seus átomos arranjados de forma simétrica. Muitas vezes essa simetria pode ser vista nas faces regulares e bem defi nidas, como em um cristal de pedra preciosa. Outras vezes, o corpo não apresenta formas externas simétricas, mas internamente seu arranjo permanece simétrico (o que pode ser constatado por métodos físico-químicos). BARBOSA, Addson L. Dicionário de Química. Goiânia: AB. (Adaptado.) Parafusos, porcas e fi os são exemplos de usos de metais no cotidiano. M ic ro O n e /S h u tt e rs to ck Vasilyev Alexandr/Shutterstock Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 15 5/2/18 10:06 AM 16 CAPÍTULO 1 Características dos metais • Alta condutividade elétrica. Na “nuvem de elétrons”, a movimentação eletrônica é to- talmente desordenada. Conectando-se, porém, as extremidades de um fi o metálico a uma pilha, por exemplo, esses elétrons passam a se movimentar organizadamente, de um extremo ao outro do fi o, o que caracteriza a passagem de corrente elétrica. • Alta condutividade térmica. Metais são excelentes condutores de calor. • Altos pontos de fusão e de ebulição.São exceções o mercúrio, o gálio e o césio. Exem- plos: tungstênio (PF 5 3 410 °C); ouro (PF 5 1 064 °C) e prata (PF 5 962 °C). • Brilho metálico. Superfícies metálicas polidas refl etem bem a luz. Os espelhos, por exemplo, são feitos aplicando-se uma fi na camada de prata atrás de um pedaço de vidro. • Alta maleabilidade e alta ductibilidade. A fl exibilidade da “nuvem de elétrons” explica por que os metais são tão facilmente moldáveis. Ela permite que os elétrons se adap- tem facilmente aos novos formatos que a peça metálica venha a adquirir. • Força de tração. Os metais podem ser fortemente tracionados sem que haja ruptura do objeto, por causa da intensidade e da quantidade de interações entre cátions me- tálicos e elétrons livres. Por esse motivo, são largamente utilizados na construção civil e como cabo de sustentação, por exemplo, em elevadores. V ic to r M o u s s a /S h u tt e rs to ck W ilm a r N u n e s /B IP K G D e s ig n /S h u tt e rs to ck Metal sendo transformado em fi o (ductibilidade). Cabos de sustentação usados na construção civil. Microchips são compostos por metais por causa da alta condutividade elétrica. Defi nição Maleabilidade : propriedade de o metal ser transformado em lâminas. Ductibilidade : propriedade de o metal ser transformado em fi os. Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 16 5/2/18 10:06 AM 17 QU ÍM IC A Ligas metálicas Difi cilmente um metal puro terá todas as qualidades necessárias para determinada aplicação. Por exemplo, o ferro enferruja facilmente, além de ser quebradiço; o ouro e a prata são muito moles. Para haver equilíbrio na característica que se pretende buscar, ou melhorar as propriedades físicas e/ou químicas de um metal, são feitas as ligas metálicas. Quanto mais duro for o material, mais difícil de ser riscado. Sua dureza pode ser ava- liada pela escala de Mohs. Observe a seguir. Moeda de cobre Faca Vidro Unha S ã o r is ca d o s p o r. .. R is ca m o v id ro 1 – Talco 2 – Gesso 3 – Calcita 4 – Fluorita 5 – Apatita 6 – Feldspato 7 – Quartzo 8 – Topázio 9 – Corindon 10 – Diamante A u m e n to d a d u re z a Veja alguns exemplos. • Bronze: cobre (90%) e estanho (10%). • Ouro 18 quilates: ouro (75%) e prata/cobre (25%). O ouro é muito mole; a adição de pra- ta e cobre aumenta sua dureza (resistência mecânica). Interação Os metais, principalmente o ouro, apresentam grande importância na colonização do Brasil, dando origem ao período histórico intitulado “ciclo do ouro”, que teve seu auge no século XVIII, passando pela era pombalina (1750-1777), com destaque para a região de Minas Gerais, que será estudado em História, caderno 4, capítulo 4. • Chumbo para solda: chumbo (67%) e estanho (33%). • Latão: cobre (55%) e zinco (45%). • Aço: ferro com um pouco de carbono. O objetivo da adição de carbono é o aumento da resistência mecânica, principalmente a tração, como mostra o quadro a seguir: O efeito do carbono no aço Tipo de aço Conteúdo de carbono (%) Aplicações Aço com baixo teor de carbono < 0,15 Arame de ferro Aço com moderado teor de carbono 0,15 a 0,25 Cabos, pregos, grades e ferraduras Aço com médio teor de carbono 0,26 a 0,60 Pregos, vigas, cercas e componentes estruturais Aço com alto teor de carbono 0,61 a 1,5 Maçanetas, navalhas, tesouras e brocas • Amálgama: liga contendo o elemento mercúrio como um dos metais. 1 Defi nição Quilate : quando se refere ao ouro, é a quantidade contida em uma liga, correspondente a 1 24 (um vinte e quatro avos) da liga. O ouro puro tem 24 quilates, portanto o ouro 18 quilates tem 18 24 avos de ouro puro, ou seja, 3 4 (ou 75% de ouro puro). Curiosidade 1 A cor do ouro Você já deve ter se deparado com joias de ouro com diferentes colorações. Essa mudança na cor se deve à composição da liga. O ouro amarelo apresenta composição de 75% de ouro, 13% de prata e 12% de cobre. O ouro branco é uma liga composta por 75% de ouro, 2% de cobre, 5% de zinco e 18% de níquel. Algumas ligas podem também conter ródio, platina e paládio. O ouro rosado tem composição aproximada de 75% de ouro, 5% de prata e 20% de cobre. Gouraud Stud io /S h u tte rs to c k Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 17 5/2/18 10:06 AM 18 CAPÍTULO 1 Conexões Hidretos e carbetos Hidretos são compostos binários, ou seja, formados por dois elementos químicos, em que o hidrogênio é o elemento mais eletronegativo. Podem ter diversas aplicações em Química, sendo uma delas a geração de gás hidrogênio a partir da violenta reação com a água. Essa reação libera tanto calor que, na presença de oxigênio, há explosão, pois o hidrogênio formado é um ótimo combustível. Veja a equação da reação do hidreto de cálcio (hidrolita) com a água: CaH 2 1 2H 2 O w Ca(OH) 2 1 2H 2 Outro hidreto importante é o de arsênio AsH 3 (comumente chamado de arsina). É um composto gasoso altamente tóxico, cuja tolerância máxima é de 5 · 10–3 ppm no ar (partes por milhão, ou seja, 5 L de composto em 1 · 109 L de ar – um bilhão de litros de ar). Por esse motivo, pode ser usado como arma química. Carbetos também são compostos binários que contêm uma das estruturas a seguir. C Metaneto C C Acetileto Elétrons em azul são do carbono; elétrons em verde são do outro elemento químico. Essa classe de compostos pode ter diferentes aplicações em Química. O carbeto de cálcio (CaC 2 ), por exemplo, é um sólido que reage com a água, produzindo gás acetileno – combustível de maçarico de solda e usado para acelerar o amadurecimento de frutas – e hidróxido de cálcio. O carbeto de silício (SiC) n (nome comercial: Carborundum) é uma ma- cromolécula obtida a partir do carvão siderúrgico (carvão coque) com areia, o qual forma como subproduto o monóxido de carbono (CO). Veja sua reação de obtenção: 3nC 1 (SiO 2 ) n w (SiC) n 1 2nCO Observação: n é um número grande e indeterminado. Esse material apresenta dureza próxima à do diamante e, por isso, pode ser usado como seu substituto em diferentes aplicações, como brocas de perfuração de solo. Também pode ser usado como pedra de esmeril, para afi ar objetos de metal e/ou cortar vidros. A respeito dos materiais citados no texto, responda ao que se pede. a) O hidreto de potássio é um sólido usado em diferentes reações químicas e pode provocar explosões quando em contato com a água. Escreva a reação química balanceada entre o hidreto de potássio e a água. b) Escreva a equação química que mostra a reação entre o carbeto de cálcio e a água, conforme descrito no texto. c) O Carborundum é uma estrutura que tende a ser iônica ou molecular? Por quê? Atividades 13. (Cefet-PR) Nas indústrias de fabricação de alumínio, mais de 70% dos recursos empregados é energia elétrica, um recurso que, apesar de escasso, ainda é muito barato no Brasil. Este custo é ainda inferior para empresas que têm subsídio e pagam até um terço do preço pago pelos consumidores residenciais. Grande parte dos lingotes produzidos aqui é exportada e, lá fora, eles são transformados em componentes automotivos e equipamentos que o Brasil precisa comprar por um preço muito mais alto. Revista Veja, ed. Abril, ano 34, n. 21, 2001. As ligações químicas entre os átomos de alumínio presentes nos lingotes produzidos são do tipo: a) iônica. b) dipolo-dipolo. c) metálica. d) covalente. e) cristalina. Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 18 5/2/18 10:06 AM 19 Q U ÍM IC A 14. (UFRGS-RS) No modelo do gás eletrônico para a ligação metálica, considera-se que os nós do retículo cristalino do metal são ocupados por: a) íons negativos. b) íons positivos. c) elétrons. d) prótons. e) átomos neutros. 15. Assinale a alternativa que apresente somente substâncias formadas por ligações metálicas. a) Au, Pt, N 2 e Zn. b) Al, C grafi ta , Ag, Au. c) Au, O 2 , Zn, P 4 . d) Ag, Al, Cu, Au. e) S 8 , NaCl, SF 6 , Cu. 16. A propriedade que todo metaltem de conduzir calor deve-se: a) à ruptura das ligações metálicas. b) à existência de elétrons livres. c) à existência de prótons livres. d) ao núcleo dos átomos dos metais, que apresenta um número muito grande de prótons. e) ao ponto de fusão baixo. 17. (UFRN) Para se construir um determinado dispositivo ele- trônico, precisa-se de um material que possa ser transfor- mado com facilidade em fi os condutores da eletricidade. No quadro a seguir estão relacionadas algumas caracterís- ticas de materiais metálicos identifi cados como I, II, III e IV. 1 Apresenta elevada capacidade de voltar ao normal após ser esticado. 2 Apresenta alta ductibilidade. 3 Apresenta elevada maleabilidade. 4 Apresenta alta dureza. Para a construção do dispositivo eletrônico, deve ser utili- zado o material identifi cado como: a) IV b) III c) II d) I 18. (Furg-RS) A seguir são apresentados quatro elementos químicos com seus respectivos números atômicos. 1) Na (Z 5 11); 2) S (Z 5 16); 3) Al (Z 5 13); 4) N (Z 5 7). Analise as afi rmativas seguintes: I. A ligação entre 1 e 2 será iônica. II. A ligação entre 4 e 4 será metálica. III. A ligação entre 3 e 3 será metálica. IV. A ligação entre 1 e 4 será covalente. Assinale a alternativa que apresenta as afi rmações corretas. a) I e III b) II e IV c) I e IV d) II e III e) III e IV Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 19 5/2/18 10:06 AM 20 CAPÍTULO 1 19. (Fatec-SP) Considere as seguintes propriedades dos metais estanho e chumbo: Metal Temperatura de fusão (°C) Densidade (g/cm³) Estanho 232 7,3 Chumbo 327 11,4 Certa liga de solda utilizada na fi xação de componentes em circuitos eletrônicos contém 63% de estanho e 37% de chumbo (porcentagens em massa). Com base nessas informações, afi rma-se que tal liga: I. apresenta maior temperatura de fusão do que o esta- nho puro; II. apresenta densidade igual a 9,4 g/cm3; III. é boa condutora de corrente elétrica. É correto o que se afi rma somente em: a) I b) II c) III d) I e III e) II e III 20. +Enem [H17] Querendo demonstrar todo seu amor, um jovem estu- dante de Química resolveu presentear sua namorada com uma joia. Para isso comprou uma bela corrente que jurava ser de prata, mas era de aço. Inconformado, após desco- brir seu erro, resolveu comprar um medalhão de bronze para colocar a foto dela dentro dele, e mais uma vez foi en- ganado por um objeto de latão. Desistindo de ser mesqui- nho, foi logo comprar um anel de ouro, afi nal não haveria como enganá-lo! Ou será que sim? Na pequena história, há citações de algumas ligas metáli- cas. Quais são, respectivamente, as composições das ligas apresentadas no texto? a) Fe e C,Pb, Zn e Sn, Au e Al, Cu e Pb. b) Fe e Cu, Cu e Pb, Au e Ag, Cu e Sn. c) Fe e C, Cu e Sn, Au e Co, Cu, Sn e Si. d) Fe e Cd, Cu e Si, Au e Cu, Cu, Sn e Pb. e) Fe e C, Cu e Sn, Cu e Zn, Au e Cu. Complementares Tarefa proposta 13 a 24 21. (UFRN) O cobre metálico é bastante utilizado na confecção de fi os condutores de eletricidade. Baseado na proprieda- de de condutividade elétrica dos metais, pode-se afi rmar, a respeito do fi o de cobre, que: a) é constituído de íons metálicos positivos em posições ordenadas, com os elétrons de valência movimentan- do-se em todo o fi o. b) é constituído de moléculas. c) seus átomos estão unidos por ligações iônicas. d) as forças eletrostáticas que unem os átomos de cobre no fi o são resultantes das interações dipolo-dipolo. e) as ligações nele existentes são covalentes. 22. (Uepa) Uma das missões envolvidas no envio do robô Curiosity pela Nasa é a investigação da composição quí- mica do solo que constitui o planeta Marte, pois é sabido que metais como ferro (Fe), alumínio (Al) e cobre (Cu) são muito importantes para a manutenção e o desenvol- vimento de novas tecnologias. Assim, pesquisas de outras fontes minerais tornam-se estratégicas. Com relação à composição química da Terra, alguns elementos quími- cos não são encontrados em seu estado fundamental, o que requer o uso de processos físicos e/ou químicos para obtenção em estado puro. Exceto os gases nobres, que são formados por átomos isolados, os átomos dos demais elementos químicos atraem-se mutuamente formando os compostos químicos. Exemplos destes compostos são os minérios extraídos da natureza pelas indústrias deste setor, os mais comuns são a hematita (Fe 2 O 3 ), a cuprita (Cu 2 O) e a alumina (Al 2 O 3 ). Baseado no texto, é correto afi rmar que: a) os elementos químicos combinam-se entre si para ad- quirir uma confi guração eletrônica estável. b) os elementos químicos combinam-se entre si somen- te quando pertencem a um mesmo período da tabela periódica. c) os elementos químicos representados pelos símbolos Fe, Cu e Al se enquadram entre os representativos da tabela periódica. d) os elementos químicos combinam-se entre si somente quando há transferência de elétrons entre eles. e) os elementos químicos combinam-se entre si, através de ligação iônica, para formar ligas metálicas. 23. (UFC-CE) O aço comum é uma liga de: a) C 1 Zn b) Cu 1 Zn c) Fe 1 Al d) Fe 1 C e) Fe 1 Cu Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 20 5/2/18 10:06 AM 21 QU ÍM IC A 24. (Fameca-SP) Metais biodegradáveis criarão nova geração de im- plantes médicos. Três universidades estadunidenses estão unindo esforços para criar uma nova geração de dispositivos que deverão benefi ciar portadores de fi s- suras labiopalatais, pacientes acidentados com fraturas ósseas e portadores de doenças cardíacas. Esses novos equipamentos se adaptam à anatomia física do paciente e se dissolvem quando não são mais necessários. As pró- teses, órteses e equipamentos médicos serão construídos com ligas especiais de magnésio, às quais serão adiciona- dos diversos tipos de agentes biológicos para promover a cicatrização e evitar a rejeição e as infl amações. As ligas de magnésio dissolvem-se no organismo depois de te- rem cumprido sua função estrutural, praticamente sem nenhum efeito colateral. A dissolução é baseada na rea- ção de oxidação, por meio da qual os íons do metal se espalham nos tecidos ao redor, reagindo posteriormente com a água. A maioria das pesquisas até agora nesse campo vinha se concentrando em polímeros biodegradáveis, mas os cientistas acreditam que os metais poderão ter grandes vantagens em casos nos quais a leveza do material é ele- mento crucial para o sucesso das cirurgias. Adaptado de <www.inovacaotecnologica.com.br>. Acesso em: 11 set. 2008. Sobre ligas metálicas de magnésio, afi rma-se que: I. são mais leves do que os polímeros biodegradáveis. II. a capacidade de elas se adaptarem à anatomia física do paciente se deve à grande fl exibilidade que apresentam. III. são resistentes à corrosão e essa propriedade favorece sua aplicação em dispositivos ortopédicos. Está correto o que se afi rma em: a) I, apenas. b) I e II, apenas. c) I e III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III. Tarefa proposta 1. (PUC-PR) Dados os compostos: I. Cloreto de sódio II. Brometo de hidrogênio III. Gás carbônico IV. Metanol V. Fe 2 O 3 Apresentam ligações covalentes os compostos: a) I e V b) III e V c) II, IV e V d) II, III e IV e) II, III, IV e V 2. (Colégio Naval) Quando átomos do elemento X, o qual está presente no terceiro período e no grupo 17 da mo- derna classifi cação periódica, se combinam com átomos do elemento Y, o qual está presente no terceiro período e grupo 2, forma-se um composto: a) molecular de fórmula XY 2 . b) iônico de fórmula X 2 Y. c) molecular de fórmula XY. d) iônico de fórmula YX 2 . e) iônico de fórmula Y 2 X. 3. (Unicentro-PR) As propriedades físicas e químicas dos ele- mentos químicos estão associadas às suas confi gurações eletrônicas. Em relação às confi gurações eletrônicas [Ar] 4s2 e [Ar] 4s2 3d10 4p4, pode-se afi rmar que correspondem, respectivamente, a de um elemento químico: a) alcalinodo 4º período e a de um halogênio do mesmo período. b) formador de cátion de carga 12 e a de um formador de ânion de carga 22, num composto iônico. c) inerte, com a primeira energia de ionização maior do que a do potássio, e a de um elemento químico reativo com raio atômico menor do que o do criptônio. d) metálico, de massa atômica igual a 40 g, e a de semi- condutor de massa molar 79 u. e) ametal representativo e a de metal de transição. 4. (Vunesp) Soluções são misturas homogêneas de duas ou mais substâncias. A água é um solvente muito efi caz para solubilizar compostos iônicos. Quando um composto iô- nico se dissolve em água, a solução resultante é composta de íons dispersos pela solução. O composto que representa melhor a solução esquema- tizada na fi gura é: a) MgCl 2 b) KCl c) K 2 SO 4 d) Fe 2 O 3 e) MgCO 3 5. (UFSM–RS) Relacione a segunda coluna com a primeira. Coluna 1 1. Ligação iônica 2. Ligação covalente Coluna 2 A. Na 2 O B. CO 2 C. SiO 2 D. CaCO 3 E. O 2 F. FeO A sequência correta é: a) 1–A; 2–B; 2–C; 1–D; 2–E; 1–F b) 2–A; 1–B; 2–C; 1–D; 1–E; 1–F c) 1–A; 1–B; 2–C; 2–D; 1–E; 2–F d) 2–A; 2–B; 1–C; 1–D; 2–E; 1–F e) 1–A; 2–B; 1–C; 2–D; 2–E; 2–F R e p ro d u ç ã o /U N E S P. Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 21 5/2/18 10:06 AM 22 CAPÍTULO 1 6. (UFTM-MG) Com base na distribuição de elétrons dos áto- mos de nitrogênio e de iodo, prevê-se que a molécula NI 3 é formada por: a) uma ligação iônica entre um íon N31 e três íons I2. b) uma ligação covalente tripla entre um átomo de nitro- gênio e três de iodo. c) uma ligação covalente simples e duas ligações duplas entre um átomo de nitrogênio e três de iodo. d) duas ligações covalentes simples e uma ligação dupla entre um átomo de nitrogênio e três de iodo. e) três ligações covalentes simples entre um átomo de nitrogênio e três de iodo. 7. (UFPR) Um elemento químico tem massa atômica A 5 39,098 u.m.a. e número atômico Z 5 19. Acerca desse elemento, considere as seguintes afirmativas: 1. A substância pura desse elemento apresenta-se na for- ma de um metal em condições normais. 2. O íon mais estável desse elemento apresenta carga 12. 3. Esse elemento formará compostos iônicos com os ele- mentos do grupo XVII. 4. A substância pura desse elemento deve ser líquida. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa 3 é verdadeira. b) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. c) Somente as afirmativas 2 e 4 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras. e) As afirmativas 1, 2, 3 e 4 são verdadeiras. 8. Um aluno quer escrever a fórmula do composto binário que se forma entre o magnésio e o fósforo. Para prever a fórmula, ele seguiu algumas orientações. Assinale a alternativa em que ocorreu erro conceitual na orientação. a) O magnésio está no grupo 2/IIA e forma íons com carga 12. b) O fósforo está no grupo 15/VA e forma ânions com carga 23. c) Como os compostos são eletricamente neutros, os íons devem se combinar de modo que as cargas se neutralizem. d) São necessários dois íons Mg21 para produzir a carga 16 e três íons P32 para produzir a carga 26. e) Não há como formar o composto binário. 9. (UPM-SP) Em uma substância iônica, o número de elétrons cedidos e recebidos deve ser o mesmo. Assim, em uma fórmula de óxido de alumínio, esse número de elétrons é igual a: Dado: grupo Al 5 13 ou 3A, O 5 16 ou 6A. a) 2. b) 3. c) 4. d) 5. e) 6. 10. (UFV-MG) Os compostos formados pelos pares Mg e Cl, Ca e O, Li e O, K e Br têm fórmulas cujas proporções entre os cátions e os ânions são, respectivamente: (Dado: Li (Z 5 3); O (Z 5 8); Mg (Z 5 12); Cl (Z 5 17); K (Z 5 19); Ca (Z 5 20); Br (Z 5 35)) a) 1 : 1; 2 : 2; 1 : 1; 1 : 2 b) 1 : 2; 1 : 2; 1 : 1; 1 : 1 c) 1 : 1; 1 : 2; 2 : 1; 2 : 1 d) 1 : 2; 1 : 1; 2 : 1; 1 : 1 e) 2 : 2; 1 : 1; 2 : 1; 1 : 1 11. (Unimontes-MG) A figura a seguir ilustra uma situação em que uma porção de elemento sólido E reage em sua super- fície com moléculas de oxigênio gasoso, O 2 , produzindo duas substâncias, EO e EO 2 . Em relação às substâncias EO e EO 2 , assinale a alternativa incorreta. a) A diferença de eletronegatividade entre os elementos E e O é maior no composto EO. b) Os átomos do elemento E expandem-se quando agre- gam elétrons para formar ânions. c) O caráter polar da ligação em EO 2 é menos acentuado em relação ao caráter de EO. d) Os produtos das reações envolvem dois tipos de liga- ções: iônicas e covalentes. 12. +Enem [H24] Durante uma aula de Química, um aluno leu o seguinte trecho em um livro. Para a formação da ligação, duas condições são necessá- rias: um par de elétrons com spins opostos e um orbital estável em cada átomo. A força de ligação é qualitativamente propor- cional à interpenetração das nuvens de carga dos dois átomos. Após a leitura, o aluno pediu ajuda ao professor, pois não entendeu a definição lida. O professor respondeu que ele deveria verificar se os dois elementos eram ametais. Em caso positivo, eles fariam a tal ligação. A definição que o aluno estava questionando refere-se à ligação: a) iônica. d) por forças de Van der Waals. b) metálica. e) por ligações de hidrogênio. c) covalente. 13. O alumínio e o cobre são amplamente empregados na produ- ção de fios e cabos elétricos. A condutividade elétrica é uma propriedade comum dos metais. Este fenômeno deve-se: a) à presença de impurezas de ametais que fazem a transferência de elétrons. b) ao fato de os elétrons nos metais estarem fracamente atraídos pelo núcleo. c) à alta afinidade eletrônica destes elementos. d) à alta energia de ionização dos metais. e) ao tamanho reduzido dos núcleos dos metais. R e p ro d u ç ã o /U N IM O N T E S , 2 0 1 3 . Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 22 5/2/18 10:06 AM 23 Q U ÍM IC A 14. As ligas metálicas são formadas pela união de dois ou mais metais ou, ainda, por uma união entre metais e ametal. Relacionando, no quadro a seguir, cada tipo de liga com as composições dadas: Liga Composi•‹o I. Aço a) Cu 67% Zn 33% II. Ouro 18 quilates b) Cu 90% Sn 10% III. Bronze c) Fe 98,5% C 0,5 a 1,5% traços Si, S e P IV. Latão d) Au 75% Cu 12,5% Ag 12,5 Pode-se afi rmar que a única correlação entre liga e com- posição encontra-se na opção: a) I b; II c; III a; IV d. b) I c; II b; III d; IV a. c) I a; II b; II c; IV d. d) I c; II d; III b; IV a. e) I d; II a; II c; IV b. 15. (UEG-GO) Neste ano, cientistas da Universidade de Harvard anunciaram a produção de hidrogênio metálico, subme- tendo hidrogênio molecular a altas pressões. Dentre as propriedades características de compostos metálicos, en- contra-se a: a) baixa condutividade elétrica. b) utilização como isolantes térmicos. c) tendência a formar ânions devido a sua baixa energia de ionização. d) estabilização por ligações de hidrogênio fortemente orientadas no espaço. e) liberdade de seus elétrons de valência de se locomove- rem através do sólido. 16. (UTFPR) Os amálgamas são um tipo de liga metálica em que sempre está presente o metal: a) Fe b) Sn c) Au d) Hg e) Al 17. (PUC-GO) Alguém me compre minha fi lha – insiste mais uma vez o pai – e zele bem de minha querida princesinha. Ela é o tesouro que tenho, meu orvalho de luz, meu ouro sem ganga, o mais precioso cabedal que retirei do arco-íris de meus dias risonhos Lourenço, 2011. Considerando o conteúdo apresentado por este trecho, em relação ao orvalho e ao ouro, assinale a alternativa correta. a) Orvalho é um fenômeno físico no qual a umidade do ar precipita por sublimação na forma de gotas, cau- sada pela diminuição brusca da temperatura ou pelo contato com superfícies frias. b) Ainda sobre o orvalho, com relação às mudanças de es- tado físico de uma substância, a sublimação é um pro- cesso exotérmico porque absorve calor do ambiente. c) O ouro é um elemento químico de massa atômica 79 e de número atômico 197 u, que está situadono grupo onze da tabela periódica. O seu símbolo é Au (do latim aurum). d) Da forma como o elemento ouro é encontrado na natu- reza, não conseguiríamos fabricar nenhum objeto con- sistente, pois ele é mais maleável que a grande maioria dos metais. Mas, se adicionarmos a ele a prata (Ag) e o cobre (Cu), formaremos uma liga metálica, aumentando a dureza e permitindo sua utilização para fabricar joias. Essa liga metálica é também conhecida por ouro 18 qui- lates. Devido à sua boa condutividade elétrica, resistência à corrosão e boa combinação de propriedades físicas e químicas, apresenta diversas aplicações industriais. 18. (Fuvest-SP) As unidades constituintes dos sólidos: óxido de magnésio (MgO), iodo (I 2 ) e platina (Pt) são, respecti- vamente: a) átomos, íons e moléculas. b) íons, átomos e moléculas. c) íons, moléculas e átomos. d) moléculas, átomos e íons. e) moléculas, íons e átomos. 19. Dos seguintes pares de elementos químicos: I. C e S II. N e H III. Se e Br IV. Sr e O V. He e Te Há formação de moléculas com os átomos unidos por quatro ligações covalentes apenas em: a) I b) II c) III d) IV e) V 20. (Fuvest-SP) A fi gura abaixo traz um modelo da estrutura microscópica de determinada substância no estado sóli- do, estendendo-se pelas três dimensões do espaço. Nesse modelo, cada esfera representa um átomo e cada bastão, uma ligação química entre dois átomos. A substância representada por esse modelo tridimensio- nal pode ser: a) sílica, (SiO 2 ) n . b) diamante, C. c) cloreto de sódio, NaCl. d) zinco metálico, Zn. e) celulose, (C 6 H 10 O 5 ) n . 21. (IFSC) Em uma aula experimental de Química, um aluno recebeu dois frascos. Um deles continha cloreto de sódio (NaCl) e o outro, açúcar comum, sacarose (C 12 H 22 O 11 ). Recebeu a recomendação de não testar o sabor das subs- tâncias. Para identifi car o conteúdo de cada frasco, o aluno dissolveu em água o conteúdo de cada um deles e, em seguida, testou a condutibilidade elétrica de cada solução obtida. Considere o texto acima e leia as proposições abaixo. I. O cloreto de sódio é uma substância iônica, sendo que o cátion sódio tem carga 11. II. A sacarose é uma substância molecular e apresenta ligações iônicas entre os átomos. R e p ro d u ç ã o /F U V E S T, 2 0 11 . Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 23 5/2/18 10:06 AM 24 CAPÍTULO 1 III. A solução que continha cloreto de sódio conduziu corrente elétrica. IV. A solução que continha sacarose conduziu corrente elétrica. V. O cloreto de sódio é um amontoado de cátions (Na1) e ânions (Cl2), conhecido como retículo cristalino iônico. Assinale a alternativa correta. a) Todas as proposições são verdadeiras. b) Apenas as proposições I, III e V são verdadeiras. c) Apenas as proposições I e IV são verdadeiras. d) Apenas as proposições I, II e IV são verdadeiras. e) Apenas as proposições I, II e III são verdadeiras. 22. (UPE) Numa comunidade do Facebook, estava se debatendo sobre as propriedades macroscópicas de três substâncias químicas, A, B e C, e suas relações com o tipo predominante de ligação química encontrado em cada uma delas, conforme o quadro a seguir: Substância Aspecto físico Temperatura de fusão (°C) Condutividade térmica Solubilidade em água A Dura 800 Não apresenta Solúvel B Brilhante, dúctil 1 500 Alta Insolúvel C Escura, mole 3 500 Apresenta Insolúvel Após várias discussões, chegou-se à conclusão de que as propriedades das substâncias A, B e C podem ser explicadas, pois apresentam, respectivamente, estruturas químicas com ligação: a) covalente, iônica e metálica. b) covalente, metálica e iônica. c) iônica, metálica e covalente. d) metálica, iônica e covalente. e) metálica, covalente e iônica. 23. +Enem [H25] Energia de Ionização é a propriedade periódica que indica a energia necessária para transferir o elétron de um átomo em estado fundamental. Um átomo encontra-se no seu estado fundamental quando o seu número de prótons é igual ao seu número de elétrons. A tabela fornece dados sobre as quatro primeiras energias de ionização de quatro elementos químicos. Energia de ionização (kJ/mol) Elemento 1ª 2ª 3ª 4ª I 496 4 563 6 913 9 541 II 738 1 450 7 731 10 545 III 418 3 069 4 600 5 879 IV 1 681 3 375 6 045 8 418 Devem unir-se, entre si, por ligações iônicas, átomos: a) do elemento I. b) dos elementos I e II. c) dos elementos II e III. d) dos elementos III e IV. e) do elemento IV. 24. (UTFPR) Os átomos, no seu estado fundamental, não apresentam uma configuração estável. Alguns tendem a perder e outros a ganhar elétrons para atingir a configuração dos gases nobres (8 elétrons na última camada ou 2 elétrons, no caso do hélio). Esta forma de se estabilizar é chamada de regra do octeto, pois a maioria dos átomos se estabiliza com 8 elétrons na última camada. Esta regra é obedecida nos átomos da maioria das substâncias formadas por ligações iônicas ou covalentes, mas alguns compostos não obedecem a essa regra. Assinale a alternativa que apresenta apenas compostos que desobedecem à regra do octeto. (Dado: números atômicos dos elementos: Be 5 4; H 5 1; F 5 9; N 5 7; O 5 8; P 5 15; S 5 16 e B 5 5) a) BeH 2 , BF 3 , NO, NO 2 b) PCl 5 , SF 6 , SO 2 , OF 2 c) BeH 2 , SF 6 , SO 2 , SO 3 d) NO, NO 2 , SO 2 , SO 3 e) BF 3 , SF 6 , OF 2 , HF Vá em frente Leia Minerais, minérios, metais – De onde vêm? Para onde vão? (Eduardo Leite do Canto, São Paulo: Moderna, 2a ed., 2010) O livro trata de vários aspectos da metalurgia, como história, processos de obtenção e como essa atividade interfere na economia mundial. Autoavaliação: Vá até a página 103 e avalie seu desempenho neste capítulo. Et_EM_1_Cad2_Qui_c01_01a24.indd 24 5/2/18 10:06 AM ► Descrever a geometria molecular, reconhecer as interações intermoleculares e relacioná-las com as propriedades físicas das substâncias químicas. Principais conceitos que você vai aprender: ► Geometria molecular ► Polaridade de ligação ► Polaridade de molécula ► Dipolo induzido (dipolo instantâneo ou forças de London) ► Dipolo permanente (dipolo- dipolo) ► Ligações de hidrogênio 25 2 POLARIDADE E FORÇAS INTERMOLECULARES OBJETIVOS DO CAPÍTULO QU ÍM IC A E gorov A rte m /S h u tte rsto ck A Química, na indústria alimentícia, tem como principal objetivo contribuir para se obter uma melhor combinação de textura, cheiro, aparência e sabor para os alimentos. Os umectantes são usados para se ter o controle da textura, muito infl uenciada pela capaci- dade de retenção de umidade da massa do alimento. Como o próprio nome diz, o umectante serve para evitar a perda de umidade dos ali- mentos, impedindo-os de fi carem secos. Esses compostos apresentam como caracterís- tica uma hidrofi licidade (hidro, água, e fi lia, atração), sendo moléculas que conseguem interagir e reter a água. Um umectante muito usado, que pode ser comestível, é a glicerina, usada em pane- tones, bolachas, chocolates, doces com recheios e até mesmo em carnes em conserva. No entanto, nem todos os umectantes são benéfi cos aos seres humanos; alguns podem causar distúrbios gastrointestinais, além de afetar a circulação pulmonar. • Por que o aquecimento de um alimento, por exemplo, de um panetone, reverte o resse- camento? E d it o ri a d e A rt e /F o lh a p re s s Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 25 5/2/18 10:08 AM 26 CAPÍTULO 2 Geometria molecular Quando determinada quantidade de átomos se une para formar uma molécula, eles ten- dem a se distribuir no espaço, colocando-se o mais distante possível uns dos outros. Essa tendência possibilita maior estabilidade para a estrutura, pois, por força da proximidade, existe uma situação de repulsão entre todos os pares de elétrons compartilhados, por se tra- tar de uma molécula formada por ligações covalentes. Dessa forma, os átomos localizam-se no espaço de tal maneira que passam a assumir o aspecto de umafi gura geométrica. A essa característica de distribuição atômica damos o nome de geometria molecular. A maioria das moléculas possui um átomo central em sua estrutura, que servirá de referência para a distribuição dos outros átomos ligantes. Como o posicionamento dos átomos ao redor desse átomo central depende das nu- vens eletrônicas existentes na molécula, utilizaremos o modelo da repulsão dos pares eletrônicos (com sigla VSEPR, derivada da expressão em inglês valence shell eléctron pair repulsion), desenvolvido por Gillespie e Nyholm, em 1957, para justifi car suas geometrias. Esse modelo baseia-se na seguinte explicação: as nuvens eletrônicas ao redor do áto- mo central de uma molécula repelem-se mutuamente, pois todas elas apresentam densi- dade de carga elétrica negativa. Assim, as nuvens eletrônicas posicionam-se o mais afas- tado possível umas das outras. 1 A geometria de uma molécula pode ser determinada seguindo alguns passos. Veja a seguir. 1 Identifi cação do átomo central Quando a molécula é representada pela sua fórmula molecular, lembre-se de que o átomo que possibilita o maior número de ligações tende a ser o átomo central. 2 Determinação do número de nuvens eletrônicas ao redor do átomo central Entenda por "nuvem eletrônica" uma ligação covalente simples, dupla ou tripla, ou ainda um par de elétrons não ligantes (ou par de elétrons livres). 3 Visualização das posições relativas dos átomos ligantes ao redor do átomo central Observa-se que essa distribuição cria a imagem de uma fi gura geométrica, plana ou espacial. Basta interligar os átomos através de traços. Classifi cação das geometrias Moléculas sem átomo central A ausência de um átomo central obriga os átomos ligantes a sempre se posicionarem “um de frente para o outro”, criando uma visão retilínea da estrutura, independentemen- te da sua posição no espaço, não importando se realizam uma ligação simples (H 2 ), uma dupla (O 2 ) ou mesmo uma ligação tripla (N 2 ), nem mesmo se são átomos diferentes (HCl) que formam a molécula. Assumimos, nesses casos, que existe apenas uma única nuvem eletrônica entre eles. Observe o exemplo a seguir. H H H H Moléculas com átomo central Duas nuvens eletrônicas ao redor do átomo central Considerando-se a existência de um átomo central, quando são apenas duas nuvens eletrônicas ao seu redor, elas tendem a se distanciar o máximo possível, por força da repulsão entre suas cargas iguais. 180¡ Assim, posicionam-se diametralmente opostas, ou seja, colocam-se uma de cada lado do átomo central, estabelecendo um ângulo entre elas de 180°. Isso ocorre independentemente do tipo de átomos envolvidos e das ligações realizadas. Exemplos: CO 2 (O C O) e HCN (H — C N). O C O Atenção 1 Para a análise e determinação da geometria, representam-se pela fórmula eletrônica de Lewis apenas os elétrons da camada de valência. Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 26 5/2/18 10:08 AM 27 Q U ÍM IC A Três nuvens eletrônicas ao redor do átomo central Na ocorrência de três nuvens eletrônicas, estas se distribuem numa angulação de 120° uma da outra. 120° O O O Angular Trigonal H H C O Com isso, perceba que podemos determinar duas geometrias moleculares possíveis. Isso decorre do fato de que podem ser encontrados dois átomos ligantes, caracterizando a geometria angular, ou mesmo três átomos ao redor do átomo central, gerando uma distribuição trigonal (também chamada de trigonal plana ou triangular). Como exemplos, podemos citar o ozônio (O 3 ) e o formaldeído (CH 2 O), respectivamente, caracterizando cada uma das geometrias citadas. O O 3 s O O H H CH 2 O s O CO CO C O HH Angular N H HH Piramidal H C H HH TetraŽdrica Quatro nuvens eletrônicas ao redor do átomo central A existência de quatro nuvens eletrônicas ao redor do átomo central mantém o mesmo predicado das outras geometrias, ou seja, requer que tais grupos de elétrons se distanciem o máximo possível. Por causa da existência de quatro nuvens eletrônicas, estas serão dispostas numa angulação de 109° 28’ uma da outra. 109° 28Õ Assim, podemos defi nir até três geometrias moleculares possíveis. Essas possibilidades vêm do fato de que podem ser encontrados dois átomos ligantes, caracterizando a geometria angular, três átomos ligantes gerando uma distribuição piramidal e mesmo até quatro átomos ao redor do átomo central, criando a geometria tetraédrica. A água (H 2 O), a amônia (NH 3 ) e o metano (CH 4 ) são estruturas que, respectivamente, servem de exemplos para as referidas estruturas espaciais. C H H H CH 4 s H H ou C H H H O H 2 O s H H NH 3 s ou N H H H N H H H 1 Atenção 1 Os desenhos e representam que as disposições das geometrias piramidal e tetraédrica são espaciais. O desenho signifi ca que o átomo está saindo do plano do papel e o desenho signifi ca que o átomo está atrás do plano do papel. Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 27 5/2/18 10:08 AM 28 CAPÍTULO 2 Resumidamente, podemos determinar as geometrias moleculares seguindo o raciocí- nio demonstrado na tabela a seguir. Número de nuvens eletrônicas ao redor do átomo central Número de átomos ligados ao átomo central Geometria molecular Representação Exemplo 2 2 Linear H C N O C O Cl Ñ Be* Ñ Cl 3 2 Angular S O O 3 Trigonal plana F — B* F F O C Cl Cl 4 2 Angular O H H ou S Cl Cl 3 Piramidal Cl Cl N H H H P Cl 4 Tetraédrica Cl C Cl Cl Cl Observa•‹o: *Berílio (Be) e boro (B) são exceções da teoria do octeto. O berílio estabiliza-se com apenas 4 elétrons e o boro, com apenas 6 elétrons na camada de valência. Polaridade das liga•›es Quando dois átomos se ligam por ligação covalente, existe uma tendência natural de ambos atraírem o par de elétrons compartilhado na direção de suas eletrosferas, tentan- do a posse exclusiva desses elétrons. A essa característica damos o nome de eletronega- tividade. 1 Assim, dependendo da “força” que cada átomo emprega nesse compartilhamento, a nuvem eletrônica contendo o par de elétrons pode ou não ser deslocada para mais pró- ximo de uma das eletrosferas. Quando isso ocorre, nota-se um aumento na densidade de carga negativa na eletrosfera do átomo mais eletronegativo, por causa da aproximação dessa nuvem eletrônica de sua eletrosfera, e uma tendência de aumento de densidade de carga positiva para o átomo menos eletronegativo, por causa do distanciamento dessa mesma nuvem de sua eletrosfera. Uma ligação covalente com essas características é de- nominada ligação covalente polar. Se os dois átomos envolvidos na ligação apresentam o mesmo valor de eletronegati- vidade, verifi ca-se que eles atraem o par de elétrons compartilhado com a mesma inten- sidade, o que mantém a nuvem eletrônica equidistante das duas eletrosferas envolvidas, não caracterizando nenhum tipo de tendência (positiva ou negativa) em nenhuma região da eletrosfera dos dois átomos. Neste caso, defi nimos a ligação como ligação covalente apolar. Defi nição Polaridade : capacidade de gerar cargas elétricas, sendo o local onde ocorre o acúmulo dessas cargas denominado polo (negativo e positivo). Atenção 1 Escala de eletronegatividade de Pauling, para os ametais e hidrogênio: δ – δ + δ – δ+ Cargas parciais menos intensas Cargas parciais mais intensas F O N Cl Br I S C P H Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 28 5/2/18 10:08 AM 29 Q U ÍM IC A Determinação da polaridade das ligações Você deve ter percebido que, para determinar a polaridade de uma ligação, é necessá- rio conhecer a eletronegatividade de cada elemento envolvido na ligação química. Assim, para facilitar essa identificação, Linus Pauling (o mesmo do diagrama de Pauling) propôs, em 1932, uma escala de eletronegatividade utilizada até hoje,na qual defi ne quais os valores correspondentes de cada elemento da natureza. Pauling determinou o valor de 4,0 para a eletronegatividade do fl úor (o elemento mais eletronegativo) e o valor de 0,7 para o frâncio – o menos eletronegativo. Por conseguinte, os demais elementos exibem valores intermediários. Veja a escala de eletronegatividade proposta por Pauling. Escala de eletronegatividade de Pauling 8 101 182 13 14 15 16 173 4 5 6 7 9 11 12 2,1 1,0 1,5 0,9 1,2 0,8 1,0 0,8 1,0 0,7 0,9 0,7 0,9 1,3 1,2 * ** 1,5 1,4 1,3 1,6 1,6 1,5 1,6 1,8 1,7 1,5 1,9 1,9 1,8 2,2 2,2 1,9 2,2 2,2 1,8 2,2 2,2 1,9 1,9 2,4 1,6 1,7 1,9 1,6 1,5 2,0 1,8 1,8 2,0 1,9 2,1 2,0 2,2 2,5 2,82,4 3,02,52,1 4,03,53,02,5 1,7 1,8 1,8 1,9 H Li Be Na Mg K Ca Rb Sr Cs Ba Fr Ra Sc Y Ti Zr Hf Rf V Nb Ta Db Cr Mo W Sg Mn Tc Re Bh Fe Ru Os Hs Co Rh Ir Mt Ds Rg Cp Nh Fl Mc Lv Ts Og Ni Pd Pt Cu Ag Au Zn Cd Hg Ga Al B Si Ge As Sb Te Po At I BrSe ClSP F Ne He Ar Kr Xe Rn ONC In Tl Sn Pb Bi 1,9 1 2 3 4 5 6 7 Grupo P e r’ o d o Durante a análise de uma ligação química, iremos determinar a diferença entre as ele- tronegatividades (D) dos átomos envolvidos. Assim: D 5 0 Quando a diferença entre as eletronegatividades é igual a 0 (zero), concluímos que a ligação covalente é apolar. Por exemplo: Cl 2 : Cl Ñ Cl 3,0 3,0 s D 5 3,0 2 3,0 5 0, portanto ligação covalente apolar H 2 : H Ñ H 2,1 2,1 s D 5 2,1 2 2,1 5 0, portanto ligação covalente apolar D ? 0 Quando a diferença entre as eletronegatividades é diferente de 0 (zero), concluímos que a ligação covalente é polar. Por exemplo: HCl: H Ñ Cl 2,1 3,0 s D 5 3,0 22,1 5 0,9, portanto ligação covalente polar IF: I Ñ F 2,5 4,0 s D 5 4,0 22,5 5 1,5, portanto ligação covalente polar Representação por vetores Outra maneira de demonstrar a polaridade de uma ligação química é pela represen- tação vetorial, já mostrada na molécula de HCl. Baseia-se na inserção de uma seta na fór- mula estrutural (acima da representação da ligação covalente), indicando o sentido do elemento mais eletronegativo numa ligação covalente polar. 1 Veja alguns exemplos a seguir. δ + δ – H — Cl A seta é o chamado vetor polaridade, que sempre aponta para o átomo mais eletrone- gativo – nesse caso, o cloro. Por ser mais eletronegativo, esse átomo (Cl) atrai com maior intensidade o par de elétrons compartilhado, adquirindo uma carga parcial negativa (d–). Por ser menos eletronegativo, o hidrogênio acaba adquirindo carga parcial positiva (d1). Atenção 1 Numa ligação covalente apolar, não há representação vetorial, pois a nuvem eletrônica está equidistante dos dois átomos envolvidos na ligação, não gerando polaridade. Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 29 5/2/18 10:08 AM 30 CAPÍTULO 2 Outros exemplos: δ + δ – H — F δ + δ – C — Cl δ – δ + O — H Acompanhe a polaridade de cada tipo de ligação: Ligação covalente apolar Ligação iônica Ligações covalentes polares Aumento da diferença de eletronegatividade entre átomos Aumento da polaridade da ligação Na+Cl–Cl — Cl Hδ+ — Clδ– Hδ+ — Fδ– Polaridade das molŽculas Como fazemos, agora, para determinar a polaridade de uma molécula inteira, já que esta é constituída de várias ligações covalentes, polares ou não, além de vários átomos? É importante salientar que a polaridade molecular depende da disposição das cargas elétricas no espaço ao redor da estrutura, ou seja, se existe a visão de “lados” opostos entre as cargas envolvidas. Conceitualmente, podemos determinar a polaridade molecular usando os vetores po- laridade de cada ligação numa análise correspondente a uma soma vetorial (Σμ R – mo- mento dipolar resultante). Se ela for nula, a molécula será apolar; senão, a molécula será polar. Essa soma depende, além da geometria molecular, dos vetores polaridade de cada ligação covalente da molécula. 1 Observe os exemplos da tabela a seguir. Fórmula estrutural Vetores polaridade Soma vetorial (Σμ R ) Polaridade da molécula H — H Não há Σμ R 5 0 Apolar H — F H Ñ F Σμ R ? 0 Polar O C O O C O Σμ R 5 0 Apolar O H H O H H Σμ R ? 0 Polar B — Cl Cl Cl B — Cl Cl Cl Σμ R 5 0* (I) Apolar N Cl Cl Cl N Cl Cl Cl ΣμR ? 0 Polar C Cl Cl Cl Cl C Cl Cl Cl Cl Σμ R 5 0 (II)* Apolar * Soma vetorial nula Curiosidade 1 Testando experimentalmente a polaridade de um líquido: um fl uido apolar, como o tetracloreto de carbono (CCl 4 ), não sofre ação de campo elétrico e também não é aquecido se for colocado em um micro-ondas. Já a água – um fl uido polar – é atraída eletricamente pelo bastão carregado por sofrer ação de campo elétrico e, se colocada no micro-ondas, sofrerá aquecimento. Bureta Bastão eletricamente carregado CCl 4(L) H2O(L) CCl 4 : uma molécula apolar – não sofre ação do campo elétrico. H 2 O: uma molécula polar – sofre ação do campo elétrico. Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 30 5/2/18 10:08 AM 31 Q U ÍM IC A Observe, na tabela anterior, as somas vetoriais (I) e (II). B Cl Cl Cl a + b a b c Molécula I Para adicionar a e b, foi empregada a re- gra do paralelogramo, estudada no curso de Física. Vetor (a 1 b) 1 vetor c 5 vetor nulo Cl Cl Cl Cl d a b cC Molécula II A soma de a, b e c gera um vetor resultan- te igual, porém em sentido contrário ao do vetor d. Assim: Vetor (a 1 b 1 c) 1 vetor d 5 5 vetor nulo Há uma regra prática para determinarmos a polaridade de uma molécula. Veja no qua- dro a seguir. Número de átomos iguais ao redor do átomo central Número de nuvens eletrônicas ao redor do átomo central Número de átomos iguais ao redor do átomo central Número de nuvens eletrônicas ao redor do átomo central = ± Molécula apolar Molécula polar 1 1 Exemplifi cando: CO 2 : O C O 4 nuvens eletrônicas 4 átomos iguais 4 nuvens eletrônicas 3 átomos iguais 4 nuvens eletrônicas 2 átomos iguais 3 nuvens eletrônicas 2 átomos iguais 3 nuvens eletrônicas 2 átomos iguais 2 nuvens eletrônicas 2 átomos iguais CH 4 : H — C — H H H NH 3 : H — N — H H CH 2 O: H — C O H H 2 O: H — O — H SO 2 : O S O Molécula apolar Molécula polar Molécula polar Molécula polar Molécula polar Molécula apolar Observação 1 Algumas dicas que serão úteis para determinação da polaridade das moléculas: 1ª. Toda molécula que apresenta par de elétrons não ligantes (livres) ao redor do átomo central é polar. 2ª. Todo hidrocarboneto, molécula formada exclusivamente pelos elementos químicos carbono e hidrogênio, é apolar. Atenção 1 Considerar como apenas uma nuvem eletrônica toda ligação simples, dupla, tripla ou dativa, além de par de elétrons não ligantes (livres) ou elétrons de radicais livres. Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 31 5/2/18 10:08 AM 32 CAPÍTULO 2 Atividades A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é: a) 2 2 3 2 1 2 4 b) 2 2 4 2 3 2 1 c) 3 2 2 2 1 2 5 d) 4 2 3 2 2 2 1 e) 4 2 2 2 3 2 5 3. (PUC-MG) Relacione a fórmula, a forma geométrica e a polaridade a seguir, assinalando a opção correta: a) Fórmula: CO 2 ; forma geométrica: linear; polaridade: polar. b) Fórmula: CCl 4 ; forma geométrica: tetraédrica; polari- dade: polar. c) Fórmula: NH 3 ; forma geométrica: piramidal; polarida- de: apolar. d) Fórmula: BeH 2 ; forma geométrica: linear; polaridade: apolar. 1. (Vunesp) A partir das confi gurações eletrônicas dos átomos constituintes e das estruturas de Lewis: a) Determine as fórmulas dos compostos mais simples que se formam entre os elementos: I. hidrogênio e carbono; II. hidrogênio e fósforo. b) Qual é a geometria de cada uma das moléculas forma- das, considerando-se o número de pares de elétrons? (Dado: números atômicos: H(1); C(6); P(15) ) 2. (UFRGS-RS) A coluna da esquerda apresenta cinco espéciesmoleculares que têm o elemento enxofre como átomo central; a da direita, tipos de geometria molecular que correspondem a quatro dessas espécies. Associe corretamente a coluna da direita à da esquerda. 1. SO 2 2. SOCl 2 3. H 2 SO 4 4. SO 3 5. H 2 S ( ) trigonal plana ( ) tetraédrica ( ) piramidal ( ) angular Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 32 5/2/18 10:08 AM 33 Q U ÍM IC A 4. (FCMSCSP) Na escala de eletronegatividade, têm-se: Li H Br N O 1,0 2,1 2,8 3,0 3,5 Esses dados permitem afi rmar que, entre as moléculas a seguir, a mais polar é: a) O 2 (g) b) LiBr (g) c) NO (g) d) HBr (g) e) Li 2(g) 5. (PUC-PR) Observe as moléculas a seguir: NH 3 , CHCI 3 , SO 3 . Suas geometrias moleculares e polaridades são, respecti- vamente: a) tetraédrica/polar; tetraédrica/polar; trigonal plana/polar. b) piramidal/ polar; tetraédrica/polar; trigonal plana/apolar. c) trigonal plana/apolar; angular/polar; tetraédrica/apolar. d) linear/polar; trigonal plana/polar; angular/polar. e) piramidal/apolar; piramidal/apolar; linear/apolar. 6. (Ufes) A molécula do OF 2 é polar e a molécula do BeF 2 é apolar. Isto se deve à (ao): a) diferença de eletronegatividade entre os átomos nas respectivas moléculas. b) geometria molecular. c) tamanho dos átomos ligados ao fl úor. d) grande reatividade do oxigênio em relação ao fl úor. e) fato de o oxigênio e o fl úor serem gases. 7. (UPM-SP) O aumento da diferença de eletronegatividade entre os elementos ocasiona a seguinte ordem no caráter das ligações: a) Covalente polar, covalente apolar, iônica. b) Iônica, covalente polar, covalente apolar. c) Covalente apolar, iônica, covalente polar. d) Covalente apolar, covalente polar, iônica. e) Iônica, covalente apolar, covalente polar. 8. +Enem [H18] O quadro a seguir apresenta propriedades químicas e físicas da água e do tetracloreto de carbono (CCl 4 ). O CCl 4 é um reagente que pode ser usado na química sin- tética, utilizado como agente extintor e como agente refri- gerante. É um líquido incolor com cheiro adocicado e ca- racterístico, podendo ser detectado a baixas concentrações. Substância Ponto de ebulição Ligação Geometria molecular Água 100,00 °C O — H Angular Tetracloreto de carbono 76,7 °C C — Cl Tetraédrica Analisando os dados do quadro, conclui-se que a água e o tetracloreto de carbono: a) dissolvem substâncias orgânicas. b) formam ligações iônicas entre seus átomos. c) apresentam ligações químicas polares. d) sofrem ebulição à mesma temperatura, em um mes- mo local. e) são moléculas polares. Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 33 5/2/18 10:08 AM 34 CAPÍTULO 2 Complementares Tarefa proposta 1 a 12 a) todas são moléculas polares. b) somente o gás carbônico e o tetracloreto de carbono são moléculas polares. c) somente a água e o cloreto de hidrogênio são molécu- las polares. d) somente o cloreto de hidrogênio e o tetracloreto de carbono são moléculas polares. e) somente o tetracloreto de carbono e a água são molé- culas polares. 12. (Fuvest-SP) A fi gura mostra modelos de algumas moléculas com ligações covalentes entre seus átomos. Analise a polaridade dessas moléculas, sabendo que tal propriedade depende da: • diferença de eletronegatividade entre os átomos que estão diretamente ligados. (Nas moléculas apresenta- das, átomos de elementos diferentes têm eletronega- tividades diferentes.) • forma geométrica das moléculas. (Observa•‹o: Eletronegatividade é a capacidade de um átomo para atrair os elétrons da ligação covalente.) Dentre essas moléculas, pode-se afi rmar que são polares apenas: a) A e B b) A e C c) A, C e D d) B, C e D e) C e D R e p ro d u ç ã o /F U V E S T, 2 0 0 7. 9. (UEPG-PR) Analisando as geometrias das moléculas a se- guir, assinale a alternativa correta. a) CO 2 possui geometria angular. b) CH 4 possui geometria linear. c) NH 3 possui geometria piramidal. d) SF 6 possui geometria tetraédrica. e) H 2 O possui geometria trigonal. 10. (UFSM-RS) O enxofre existe em várias formas alotrópicas, sendo a mais comum e a mais estável o sólido amarelo, co- nhecido desde a antiguidade, cuja fórmula molecular é S 8 . BROWN, Theodore L; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E. Química, a ciência central. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. Considerando as informações: I. A estrutura apresenta momento dipolar. II. A ligação iônica une os átomos de enxofre. III. Cada átomo de enxofre está com o octeto completo. Está(ão) correta(s): a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas I e II. e) apenas I e III. 11. (UPM-SP) Dentre as substâncias água, cloreto de hidro- gênio, tetracloreto de carbono e gás carbônico, é correto afi rmar que: (Dados os grupos: H(1); C(14); Cl(17); O(16)) R e p ro d u ç ã o /U F S M S , 2 0 0 9 . Estados f’sicos Uma substância, dependendo das condições ambientes, pode ser encontrada nos três estados de agregação da matéria: sólido, líquido e gasoso (atualmente, em razão de pes- quisas, reclassifi cam-se estes estados: a fase gasosa pode aparecer como vapor, gás ou plasma, dependendo da temperatura crítica, estudada na termologia). A água, no estado sólido, é vista nos icebergs ou em cubos de gelo; no estado líquido, em uma piscina ou no oceano e, no estado gasoso, em nossa atmosfera. Neste capítulo, estudaremos alguns fatores que infl uenciam o valor da temperatura de fusão e de ebuli- ção das substâncias. Estado s—lido No estado sólido, por estarem “empacotadas”, formando um retículo cristalino, o mo- vimento das partículas é mínimo. Em temperaturas abaixo de 0 °C, ao nível do mar, a água está no estado sólido. Observe alguns exemplos de sólidos, em condições ambientes. • Todas as substâncias iônicas, como NaCl (cloreto de sódio), MgO (óxido de magnésio) e CaCl 2 (cloreto de cálcio). • Todas as substâncias metálicas (exceto o mercúrio), como Fe, Mg e Zn. • Substâncias moleculares como I 2 (iodo) e C 12 H 22 O 11 (sacarose). Representações do cloreto de sódio (NaCl) sólido, formando uma estrutura cristalina m a g n e ti x /S h u tt e rs to ck Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 34 5/2/18 10:08 AM 35 Q U ÍM IC A Estado líquido No estado líquido, as partículas estão mais afastadas e a movi- mentação entre elas é bem maior, chegando a deslizar umas sobre as outras. Em condições ambientes, a água apresenta-se no estado lí- quido. Observe alguns exemplos de líquidos, em condições am- bientes. • Substâncias moleculares como H 2 O e HCCl 3 (clorofórmio). • Substâncias metálicas: somente o mercúrio (Hg). Estado gasoso No estado gasoso, as partículas (que estão bem afastadas umas das outras) movimentam-se aleatoriamente, em todas as direções, pois as interações entre elas são praticamente despre- zíveis. Em temperaturas acima de 100 °C, ao nível do mar, a água está em estado gasoso. O que vemos na “fumaça” do bico de uma cha- leira ou nos ferros de passar a vapor é a água condensando-se, ou seja, são gotículas de água no estado líquido. Exemplos de gases em condições ambientes: • Substâncias moleculares como Cl 2 (gás cloro), SO 2 (dióxido de enxofre) e HCN (gás cianí- drico). Já constatamos que todas as substâncias iônicas, e também as metálicas (com exce- ção do mercúrio), são sólidas em condições ambientes. Isso pode ser explicado pela forte atração entre as partículas formadoras dessas subs- tâncias, como visto anteriormente. Já as substâncias moleculares – as que apresentam ex- clusivamente ligações covalentes entre seus átomos – podem aparecer nos três estados físicos: sólido, líquido e gasoso. Uma das principais explicações para a atração entre as partículas está na maneira como as moléculas se atraem e é o que vamos estudar a seguir. For•as intermoleculares Não há dúvida de que as moléculas eventualmente se atraem; do contrário, como ex- plicar nossa integridade física? Se não houvesse atração entre as moléculas (atração in- termolecular),não seríamos mais do que nuvens de gás, assim como a água não poderia existir na forma líquida (como nos rios, nos lagos e nos oceanos), ou não existiriam grãos de açúcar. E, para que exista força de atração entre moléculas, é necessário que essas moléculas estejam sufi cientemente próximas umas das outras. O que devemos questionar agora é a intensidade com que ocorrem essas atrações e como isso pode determinar o estado físico de uma substância. Veja o esquema a seguir. Sólido Líquido Gás Há ruptura das forças intermoleculares Há ruptura de algumas forças intermoleculares Há ruptura de todas as forças intermoleculares No sentido contrário, há formação de forças intermoleculares por causa da aproxima- ção das moléculas. As forças intermoleculares podem ser classifi cadas em dois grandes grupos: as forças de Van der Waals e as ligações de hidrogênio. H 2 O SO 2 N a y p o n g /S h u tt e rs to ck s a v v a _ 2 5 /S h u tt e rs to ck Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 35 5/2/18 10:08 AM 36 CAPÍTULO 2 Forças de Van der Waals Atração intermolecular do tipo forças de London Estas forças também são conhecidas como forças intermoleculares do tipo dipolo instantâneo-dipolo induzido. Essas forças acontecem, exclusivamente, em moléculas apolares. Imaginemos um copo com H 2 em estado líquido. O H 2 é uma molécula apolar. Então, como explicar a interação existente entre suas moléculas? Se não há cargas parciais, não deveria existir força intermolecular; no entanto, ela existe. Bem fraca, é verdade, mas ela está lá. 1 Lembre-se de que os elétrons estão em constante movimento. Em determinado ins- tante, eles podem estar mais concentrados em um dos lados da molécula, o que acaba gerando pequenas cargas parciais instantâneas (dipolo instantâneo). Veja: H — H δ+ δ– Uma carga parcial positiva instantânea em uma molécula atrai os elétrons da molécu- la vizinha. Podemos dizer que a primeira molécula induziu o surgimento de cargas elétri- cas na molécula vizinha (dipolo induzido). Essa segunda molécula induz o surgimento de cargas numa terceira molécula, e assim por diante. Essas sucessivas induções originam as fracas forças de London (em média dez vezes mais fracas que a interação dipolo-dipolo), característica das moléculas apolares. Forças de London H — H H — H H — H — H H H — H Outros exemplos de moléculas que apresentam forças de London: Cl 2 , CO 2 e CH 4 . 1 Atração intermolecular do tipo dipolo-dipolo Essas forças também podem ser chamadas de dipolo permanente ou forças de Van der Waals. Vamos imaginar um copo cheio com HCl em estado líquido. Se temos um líquido, é por- que há alguma atração entre as suas moléculas (caso contrário, elas se movimentariam com total independência umas das outras, o que geraria o estado gasoso). Mas de onde Observação 1 O H 2 líquido só existe abaixo de 2253 °C. Ao fi nal do capítulo, tente explicar o porquê dessa temperatura tão baixa. Curiosidade 1 É essa força intermolecular que é responsável por algumas substâncias, como o gelo-seco e o iodo, serem sólidas nas condições ambientes e serem facilmente sublimáveis. Frascos com iodo (A) e gelo-seco (B), substâncias que sofrem sublimação, nas condições ambientes, por causa das fracas interações do tipo forças de London. A B ja n p rc h a l/ S h u tt e rs to ck L ig h tF ie ld S tu d io s /S h u tt e s to ck Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 36 5/2/18 10:08 AM 37 Q U ÍM IC A vem a atração que as une? É fácil entender: basta lembrarmos que a molécula de HCl é polar e, portanto, apresenta cargas parciais negativa e positiva. H — Cl δ+ δ–H — Cl H — Cl H — Cl H — Cl H — Cl H — Cl H — Cl H — Cl H — C l 1 1 O lado positivo de uma molécula de HCl atrai o negativo da outra, e assim sucessivamente. Essa força de atração entre as moléculas, nesse caso polares, é que possibilita a exis- tência do estado líquido – são as forças de interação molecular do tipo dipolo-dipolo. Dipolo permanenteH — C l H — Cl H — Cl H — C l Assim, ao aquecermos o HCl a ponto de causar sua ebulição, romperemos as forças dipolo-dipolo, mas não as ligações covalentes H — Cl, que são muito mais resistentes que uma atração intermolecular. H — Cl H — C l H — Cl H — Cl H — Cl Outros exemplos de moléculas que se unem por atrações dipolo-dipolo: HBr, H 2 S, PCl 3 e SO 2 δ– δ– δ– δ +δ+ δ+ Oxigênio Enxofre Liga•›es de hidrog•nio Agora vamos imaginar um recipiente cheio de HF no estado líquido. H — F H — F H — F H — F H — F H — F H — F H — F H — F Assim como acontece com o HCl, as cargas parciais positivas localizadas nos átomos de hidrogênio interagem com as cargas negativas dos átomos de fl úor, surgindo uma for- ça de atração intermolecular. Raciocinando em termos de eletronegatividade, qual é mais forte: a atração entre as moléculas de HCl ou a existente entre as moléculas de HF? Esquema mostrando a mudança de estado líquido s s gás para o HCl. Interação dipolo-dipolo entre duas moléculas de SO 2 . Observação 1 Em condições ambientes, o HCl é gasoso. Essa transformação, de líquido para gás, ocorre a 285 °C; portanto, somente teremos HCl líquido abaixo dessa temperatura. Atenção 1 Não confunda HCl líquido (simbologia utilizada: HCl (,) ) com HCl dissolvido em água (simbologia utilizada: HCl (aq.) )! Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 37 5/2/18 10:08 AM 38 CAPÍTULO 2 Acertou se você respondeu HF, pois a diferença de eletronegatividade entre o H e o F é maior que a existente entre o H e o Cl, então as cargas parciais formadas no HF fi cam mais intensas que no HCl. Veja: δ – δ + δ – δ+ Cargas parciais menos intensas Cargas parciais mais intensas F O N Cl Br I S C P H O resultado disso são atrações intermoleculares mais fortes. Esse tipo de atração re- cebeu um nome diferente, por ser consideravelmente mais intensa que a dipolo-dipolo: é chamada ligação de hidrogênio (anteriormente chamada ponte de hidrogênio). Ela ocor- re toda vez que um dos três átomos mais eletronegativos que existem (fl úor, oxigênio e nitrogênio) se liga diretamente a um átomo de hidrogênio, pois, nessas situações, as cargas parciais formadas são muito intensas. H — F H — F H — F Ligação de hidrogênio Observe, a seguir, a representação de ligações de hidrogênio entre moléculas de ácido fl uorídrico (HF), água (H 2 O) e amônia (NH 3 ). H — F ... H — F O H H H H ... O N . . . H H H N H H H 1 Interação As ligações de hidrogênio são responsáveis por você estar lendo essa interação, pois, sem elas, nós não existiríamos. Lembre-se de que a dupla hélice do DNA interage por meio das ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas adenina-timina (duas ligações de hidrogênio) e citosina-guanina (três ligações de hidrogênio), que são estudadas no capítulo 1 do caderno 2 de Biologia. Veja como são as ligações de hidrogênio entre as bases dos nucleotídeos para a formação da cadeia do DNA. H N N N N C N N NC C C N H H H H H O O H N C 1 C 1 c c c c c Citosina Guanina c c c c c N c c N c N N O HH H H H H H H H c N N N c C 1 C 1O Timina Adenina Curiosidade 1 Tensão superfi cial A resistência na superfície de um líquido, quando um objeto tenta romper sua superfície livre, é chamada de tensão superfi cial. Essa resistência é formada pelas moléculas que estão na superfície do líquido sujeitas a serem atraídas para o interior do fl uido e que, no sentido oposto, não estão sujeitas a nenhuma força. Desse modo, para compensar esse desequilíbrio de forças, essas moléculas da superfície do fl uido intensifi cam as atrações intermoleculares na tona do fl uido, difi cultando sua ruptura. Em razão desse fenômeno, é possível visualizar pequenos insetos, principalmente, “deslizando sobre as ligações de hidrogênio da água”. J oh n G ri ffi t h s /S h u tt e rs to c k Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 38 5/2/18 10:08 AM 39 Q U ÍM IC A Novamente, nesse caso, o que se rompe quando a água entra em ebulição são suas ligações de hidrogênio, e não suas ligações covalentes. O H H O H H O H H O HH O HH … … Observe as fi guras a seguir. Ligações covalentes Ligações de hidrogênio Observe a representação tridimensional das ligações de hidrogênio na água líquida: Agora veja a organização dessas mesmas ligações de hidrogênio na água sólida: Percebeu a diferença? Na água sólida (gelo), as ligações de hidrogênio estão organi- zadas de maneira que as moléculas fi cam mais espaçadas. A consequência disso é que o gelo fl utua na água, pois o maior espaçamento entre as moléculas causa um aumento de volume, considerando-se uma mesma massa. Em outras palavras, a densidade do gelo é menor que a da água líquida. Note que as forças intermoleculares são classifi cadas em razão da intensidade de atração, que é dependente da polaridade das moléculas e das ligações químicas. Assim, podemos resumir: Ordem crescente da intensidade das forças intermoleculares Dipolo-dipolo As outras moléculas polares Dipolo instantâneo-dipolo induzido (forças de London) Moléculas apolares Ligação de hidrogênio Moléculas polares com um dos seguintes grupos: H — F H — O H — N Uma dúvida atormentava muitos cientistas: como, de fato, a lagartixa consegue andar nas paredes, e mesmo no teto? Alguns sugeriram que as patas desses répteis possuíam microventosas; entretanto, todas as tentativas de se provar a existência de tais ventosas falharam: as lagartixas têm tal comportamento mesmo sob vácuo ou sobre uma super- fície muito lisa e molhada. Em 1960, o alemão Uwe Hiller sugeriu que um tipo de força atrativa, entre as moléculas da parede e as moléculas da pata da lagartixa, fosse a respon- sável – estas forças seriam as forças intermoleculares de Van der Waals. Tudo bem que elas mantenham moléculas unidas, mas uma lagartixa? 1 Observação 1 Todas as moléculas, inclusive as polares, apresentam as forças de London. Só que, nesse caso, elas são desprezíveis perante a intensidade das forças dipolo-dipolo e das ligações de hidrogênio. Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 39 5/2/18 10:08 AM 40 CAPÍTULO 2 Poucos deram crédito à sugestão de Hiller; até que, em um exemplar da revista Nature, Autumm escreveu o artigo Adhesive force of a singlegecko foot-hair (AUTUMM, K. et al. Nature, v. 405, 2000. p. 681-685), trazendo evidências de que, de fato, as forças intermolecu- lares são as responsáveis pela adesão da pata da lagartixa à parede! Mais precisamente entre a superfície e as moléculas dos setae, os pelos microscópicos que cobrem as patas das lagartixas! Desenvolva H25 Caracterizar materiais ou substâncias, identifi cando etapas, rendimentos ou implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais de sua obtenção ou produção. A mioglobina é uma proteína presente nos músculos dos animais vertebrados, em que uma das funções é difundir o O 2(g) dos capilares sanguíneos até a mitocôndria. Essa ação só é possível devido ao alto grau de organização dessa proteína, que ocorre por meio de diferentes tipos de interações: interatômicas e intermoleculares. A diferenciação dessas interações é importante para entender o funcionamento da mioglobina, por isso relacione as interações presentes nessa proteína, que aparecem na fi gura a seguir (coluna da esquerda), com os seus respectivos nomes, que estão na coluna da direita. O C S S CH 2 O– CH 3 H N NH 3 + CH C OCH3H3C A B C D ( ) interação eletrostática ( ) ligação covalente ( ) ligações de hidrogênio ( ) forças de Van der Waals H N C δ+ δ– δ– δ+ O Força intermolecular do tipo ligação de hidrogênio s a ra y u th 3 3 9 0 /S h u tt e rs to ck Pata de lagartixa vista através de um vidro. Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 40 5/2/18 10:08 AM 41 Q U ÍM IC A Decifrando o enunciado Lendo o enunciado Tente relacionar as informações do enunciado: Nesse caso, para que aconteça o fenômeno de condensação de vapor de água na atmosfera, um dos fatores que deverá ocorrer é a aproximação de partículas. Analise com atenção a situação- problema: A interação entre partículas pode acontecer sob certas condições, mas, principalmente, pela afi nidade química entre elas. Como temos uma condensação do vapor de água, haverá aproximação de moléculas de água com outra espécie química. (Enem) Partículas microscópicas existentes na atmosfera funcionam como núcleos de condensa- ção de vapor de água que, sob condições adequadas de temperatura e pressão, propiciam a formação das nuvens e, consequentemente, das chuvas. No ar atmosférico, tais partículas são formadas pela reação de ácidos (HX) com a base NH 3 , de forma natural ou antropogê- nica, dando origem a sais de amônio (NH 4 X), de acordo com a equação química genérica: HX (g) 1 NH 3(g) w NH 4 X (s) FELIX, E. P.; CARDOSO, A. A. Fatores ambientais que afetam a precipitação úmida. Qu’mica Nova na Escola, n. 21, maio 2005 (Adaptado). A fi xação de moléculas de vapor de água pelos núcleos de condensação ocorre por: a) ligações iônicas. b) interações dipolo-dipolo. c) interações dipolo-dipolo induzido. d) interações íon-dipolo. e) ligações covalentes. Resolução Resposta: D A interação que facilita a condensação do vapor de água por causa da aproximação das partículas são as fortes interações do tipo íon-dipolo, como mostra o esquema a seguir: H Interação íon-dipolo H δ+δ+ δ– O NH 4 + . . . . H H δ+δ+ δ– O X– Interação íon-dipolo . . . . . . . . . . For•as intermoleculares e pontos de ebuli•‹o A água (H 2 O) e o gás H 2 S apresentam moléculas com estruturas muito parecidas. Essas duas moléculas (H 2 O e H 2 S) têm geometria angular, são polares e o oxigênio e o enxofre pertencem ao mesmo grupo da tabela periódica (16 ou família VIA). No entanto, nas condições ambientes, a água é líquida e o H 2 S, gasoso. Por que essa diferença? 1 Para entendermos melhor essa diferença, é muito importante que saibamos o se- guinte: Quanto maior a intensidade das forças intermoleculares maior é a energia necessária para a mudança de estado físico (sólido w líquido w gasoso) e maior é o ponto de ebulição (e o de fusão também). Conforme estudamos, a água líquida apresenta as fortes ligações de hidrogênio entre suas moléculas e o H 2 S, as não tão fortes atrações dipolo-dipolo. Por esse motivo, as mo- léculas de água estão mais fortemente unidas e torna-se mais difícil separá-las do que as do H 2 S. Como consequência, o ponto de ebulição da água é maior. Veja: PE da água (moléculas unidas por ligações de hidrogênio) 5 1100 °C PE do H 2 S (moléculas unidas por dipolo-dipolo) 5 260 °C 1 Curiosidade 1 O H 2 S é um gás, com cheiro de ovo podre, muito útil nos laboratórios de química (para a detecção de cátions de metais pesados, como o chumbo, em análise de águas poluídas, por exemplo). No ar, porém, é considerado um poluente. Atenção 1 Quando uma substância líquida passa para o estado gasoso, ocorre o rompimento das forças intermoleculares, pois as moléculas se separam (mas as ligações covalentes – em média dez vezes mais fortes que uma ligação de hidrogênio – que unem os átomos permanecem intactas!). Lembre-se: não há nenhuma força intermolecular no estado gasoso, apenas nos estados líquido e sólido. Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 41 5/2/18 10:08 AM 42 CAPÍTULO 2 Agora observe o gráfi co seguinte, que relaciona o ponto de ebulição com o período (na tabela periódica) do elemento que está ligado ao hidrogênio. 100 0 –100 –200 2 3 4 Período P o n to d e e b u liç ã o ( °C ) 5 H 2 O HF NH 3 CH 4 HCl PH 3 HBr H 2 S SiH 4 GeH 4 H 2 Se H2Te AsH 3 SnH 4 SbH 3 HI Ao fi nal da leitura deste capítulo,volte a esse gráfi co e tente explicar por que o CH 4 – dentre os primeiros membros de cada curva – tem ponto de ebulição menor que os seus “parceiros” SiH 4 , GeH 4 e SnH 4 , enquanto a água, o HF e o NH 3 têm pontos de ebulição maiores que os dos seus “parceiros”! Agora que já vimos por que a água tem ponto de ebulição mais alto que o H 2 S, deve- mos questionar por que o ponto de ebulição do H 2 Se é maior que o do H 2 S (como pode ser visto no gráfi co). É estranho, porque ambas as substâncias têm suas moléculas unidas por atrações dipolo-dipolo. Em princípio, atrações iguais deveriam determinar pontos de ebu- lição bem parecidos. O selênio (Se) apresenta mais elétrons que o enxofre (S) e também maior raio atômico. Assim, podemos concluir que a molécula do H 2 Se é maior e tem mais elétrons que a do H 2 S. Dizemos que a molécula do H 2 Se é mais “polarizável”: são muitos elétrons bem mais soltos no espaço. 1 Dessa maneira, podemos esperar interações de London mais frequentes e mais for- tes nessas moléculas maiores. Como o número de elétrons aumenta com o aumento da massa do átomo (e, portanto, da molécula), podemos concluir que um aumento da massa causa, indiretamente, um aumento do ponto de ebulição. Quanto maior a massa da molécula maior é a energia necessária para a mudança de estado físico e maior é o ponto de ebulição (e o de fusão também). O aumento do ponto de ebulição (ou de fusão) é causado pelo aumento das quanti- dades das forças de London, consequência do maior número de elétrons na molécula. A tabela seguinte ilustra essa relação: Substância Massa molecular PF (oC) PE (oC) F 2 38 2220 2188 Cl 2 71 2101 234 Br 2 160 27 59 I 2 254 114 184 Pelos valores dos pontos de fusão e de ebulição do I 2 , percebemos que essa substância é sólida à temperatura ambiente; no entanto, como suas moléculas se atraem somente pelas fracas interações de London, essa substância é capaz de passar do estado sólido diretamente para o gasoso. É o que chamamos de sublima•‹o. O gelo-seco (CO 2 no estado sólido) e o naftaleno (naftalina: C 10 H 8 ) também são capazes de sublimar, pois apresentam esse mesmo tipo de interação intermolecular, além de massas moleculares razoavelmen- te altas. Atenção 1 Lembre-se: raio atômico grande w menor atração núcleo-eletrosfera w elétrons com maior facilidade de escape da eletrosfera. Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 42 5/2/18 10:08 AM 43 Q U ÍM IC A Portanto, existem basicamente dois fatores infl uenciando o ponto de ebulição de um líquido composto por moléculas: a força intermolecular e a massa molecular. Assim, pode- mos raciocinar da seguinte maneira: Substâncias moleculares com massas moleculares aproximadamente iguais o ponto de ebulição mais elevado será da que tiver a força intermolecular mais intensa. com a mesma força intermolecular o ponto de ebulição mais elevado será da que tiver a maior massa molecular. Observe ainda esta tabela: Substância Força intermolecular Massa molecular (em u) PF (oC) PE (oC) HF Ligação de hidrogênio 20 293 20 HCl Dipolo permanente 36,5 2114 285 HBr Dipolo permanente 81 289 267 HI Dipolo permanente 128 251 235 Veja a infl uência dos dois fatores que alteram o ponto de ebulição de uma substância molecular. Às vezes, o efeito da força intermolecular predomina sobre o efeito da massa molecular e, às vezes, pode ocorrer o inverso. 1 1 Existem ainda casos em que o tamanho da cadeia pode infl uenciar o ponto de ebuli- ção dos compostos. Essa situação é provocada quando a força intermolecular e a massa molecular das substâncias são iguais ou muito próximas. Para defi nir o ponto de ebulição, analisaremos o tamanho da cadeia, lembrando que, quanto maior a cadeia, maior a quan- tidade de interações a serem rompidas, o que provoca aumento no ponto de ebulição. Veja o exemplo. H 3 C — CH — CH 3 CH 3 C 4 H 10 C 4 H 10 mesma fórmula molecular, portanto mesma massa H 3 C — CH 2 — CH 2 — CH 3 Butano Metilpropano Dipolo induzido Quanto maior a cadeia, maior o ponto de ebulição. Dipolo induzido Quanto menor a cadeia, menor o ponto de ebulição. Isso está de acordo com dados físicos tabelados, pois o ponto de ebulição do butano é 20,5 °C e o do metilpropano é 212 °C (a 1 atm). 1 Solubilidade das subst‰ncias O simples fato de uma substância ser polar ou apolar pode ter um grande efeito nas suas características químicas e físicas (como nos pontos de fusão e de ebulição). Por exemplo: pela regra da semelhança, dizemos, de forma genérica que semelhante dissolve semelhante, ou seja, substâncias apolares tendem a solubilizar em substâncias apolares, enquanto substâncias polares tendem a ser solúveis em substâncias polares. Assim, po- demos generalizar que substâncias iônicas ou polares se dissolvem em líquidos polares e substâncias apolares se dissolvem em líquidos apolares. Observação 1 A massa de cada átomo pode ser obtida na tabela periódica. O exato signifi cado dessa massa será estudado mais adiante. Atenção 1 ► Lembre-se de que todas as substâncias formadas, exclusivamente, por carbono e hidrogênio (compostos químicos chamados hidrocarbonetos) sempre serão apolares. ► Por mais forte que seja uma ligação de hidrogênio, ela não se compara às fortíssimas uniões elétricas estabelecidas entre cátion e ânion. Assim, as substâncias iônicas apresentam pontos de fusão e de ebulição ainda maiores que as moleculares com ligações de hidrogênio. Curiosidade 1 Altitude e temperatura de ebuli•‹o Quando existe um aumento de altitude, ocorre uma diminuição na pressão exercida sobre a superfície de um líquido, o que facilita a vaporização, fazendo com que este entre em ebulição a uma temperatura menor, ou seja, a temperatura de ebulição é reduzida. Observe os valores das localidades a seguir. Cidade do México Monte Everest Santos Altitude: 2 240 m Pressão atmosférica: 0,78 atm Ponto de ebulição da água: 93 °C Altitude: 0 m (nível do mar) Pressão atmosférica: 1 atm Ponto de ebulição da água: 100 °C Altitude: 8 850 m Pressão atmosférica: 0,34 atm Ponto de ebulição da água: 72 °C Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 43 5/2/18 10:08 AM 44 CAPÍTULO 2 Solubilidade das substâncias moleculares em água A mesma regra que explica por que o sal se dissolve em água explica por que também o açúcar é solúvel em água. Como diz a regra: semelhante dissolve semelhante. Sendo a água polar, pode-se concluir que o açúcar também o é. Sem tentar entender a complexida- de da estrutura da molécula da sacarose (C 12 H 22 O 11 ) nesse momento, vamos entender por que é fácil perceber sua alta polaridade. — O — CH 2 OH OH OH HO OH CH 2 CH 2 OH OH HO O O 1 Existem vários grupos — OH que são extremamente polares. Uma molécula com tantos desses grupos só pode mesmo ser muito polar e, portanto, muito solúvel em água. Assim, se soubermos avaliar a polaridade das substâncias, poderemos concluir quais delas são solúveis em quais outras. Veja os exemplos a seguir: Água: Álcool etílico: H — C — C — H H H O — H H H H Polar Polar O Benzeno: C 6 H 6 apolar** Br 2 : Br — Br apolar Hexano: C 6 H 14 apolar** ** Lembre-se: todos os hidrocarbonetos (compostos formados por C e H) são apolares. Sistemas homogêneos Quando dois líquidos formam uma mistura homogênea, são chamados líquidos miscí- veis. São misturas homogêneas: água e álcool; gasolina e querosene. Água + Álcool Gasolina + Querosene Observação 1 A sacarose é um exemplo de substância orgânica. As estruturas complexas das moléculas que formam essas substâncias podem ser representadas com a ajuda de fi guras geométricas. Veja: OH = = H H OH OH C — H O H — C C — H H — C H — C — C — H H H C — H O — H OH OH O Note que, quando usamos as fi guras geométricas, muitosátomos de carbono e hidrogênio fi cam subentendidos. Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 44 5/2/18 10:08 AM 45 Q U ÍM IC A Sistemas heterogêneos Quando dois líquidos formam uma mistura heterogênea, são chamados líquidos imis- cíveis. São misturas heterogêneas: gasolina e água; óleo e água. Gasolina + Água Óleo + Água Um caso interessante Vamos considerar a polaridade da molécula de I 2 . Ela é apolar, pois é formada por dois átomos de mesma eletronegatividade (são átomos do mesmo elemento químico). Você acha que essa substância vai se dissolver melhor em água ou em CCl 4 ? Outra pergunta: água e CCl 4 são líquidos miscíveis? Acompanhe a seguinte experiência e confi ra suas respostas. I Misturando água e CCl 4 , forma-se uma mistura heterogênea, já que a água é polar, enquanto o CCl 4 é apolar. Veja: CCl 4 H 2 O A água fi ca na fase superior e o CCl 4 , na inferior, porque a densidade da água é menor que a do CCl 4 . II Adicionando um pouco de I 2 , um sólido, veja o que acontece: H 2 O + I 2 CCl 4 + I 2 Que estranho! O I 2 , apolar, dissolveu-se parcialmente na água, que é polar. Por isso a água adquire essa tonalidade acastanhada. Será que essa é uma exceção à regra do “semelhante que dissolve semelhante”? Antes de tirarmos qualquer conclusão precipitada, vamos continuar a experiência. III Agitando a mistura contida no tubo de ensaio, observe o que acontece. CCl 4 + I 2 H 2 O Agora o I 2 , apolar, dissolveu-se no CCl 4 , também apolar. Podemos concluir que a regra do “semelhante dissolve semelhante” indica apenas uma tendência. O fato de o I 2 ser apolar não signifi ca que ele seja completamente insolúvel em água, mas que sua solubilidade é baixa nesse solvente. No início da experiência, como a água estava na fase superior, uma pequena quantidade de I 2 entrou em contato apenas com ela, dissolvendo-se. Mas, ao se agitar o tubo, ele também entrou em contato com o outro solvente, o CCl 4 . Como esse último é apolar, podemos dizer que a “preferência do I 2 ” é de dissolver-se nele; foi o que aconteceu quando o tubo de ensaio foi agitado. (A) O sistema formado por água e óleo é heterogêneo. (B) O vinagre é uma mistura homogênea (ácido acético 1 água). A B W il m a r N u n e s / B IP F o to s : W il m a r N u n e s /B IP Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 45 5/2/18 10:08 AM 46 CAPÍTULO 2 Outro caso interessante Como funciona o processo de limpeza com sabões de detergentes? Os sabões são sais de ácidos graxos, ou seja, apresentam uma longa cadeia carbôni- ca, enquanto os detergentes, na maioria dos produtos, são sais de ácidos sulfônicos com cadeia longa. Esses compostos são capazes de interagir tanto com óleos e gorduras, que são substâncias apolares, como também interagem com a água. Isso é possível porque essas substâncias apresentam duas extremidades com características completamente distintas. Veja a seguir: O Sabão: Detergente: O–Na+ O — S — O– Na+ O O Extremidade apolar s hidrofóbica, liga-se a óleo e gordura Extremidade polar s hidrófílica, liga-se à água Sal de ácido carboxílico Sal de ácido sulfônico A representação esquemática seria: “Cauda” apolar, lipofílica ou hidrofóbica Cabeça polar, hidrofílica ou lipofóbica Essas moléculas, que podem ser classifi cadas como anfi fílicas ou anfi páticas, são tensoativas, ou seja, diminuem a tensão superfi cial da água, facilitando a limpeza pelo aumento da área “molhada”. Também são agentes emulsifi cantes porque mantêm as par- tículas apolares em contato com a cauda apolar, facilitando a limpeza. Os agentes emulsifi cantes, que podem ser usados como aditivos alimentares – por exemplo em sorvetes –, têm a função de formar uma mistura homogênea entre os compo- nentes lipofílicos (óleos e gorduras) e hidrofílicos (vitaminas hidrossolúveis e água). L e d y X /S h u tt e rs to ck Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 46 5/2/18 10:08 AM 47 QU ÍM IC A Contextualize CA Como os insetos andam por sobre a água? A água é uma substância que possui inúmeras propriedades físico-químicas próprias interessantes que beneficiam muito a vida, dentre elas a adesão e coesão, capilaridade e a tensão superficial. Podemos dizer que, sem água, a vida não existiria! A tensão superfi cial é a força com que as moléculas de água estão ligadas uma a outra formando uma superfície e essa superfí- cie tem uma resistência que permite que insetos, por exemplo, andem por cima da água. A tensão superfi cial da água é resultado das ligações de hidrogênio, ou seja, é resultado de forças intermoleculares causadas pela atração dos hidrogênios de determina- das moléculas de água com os oxigênios das moléculas de água vizinhas. Contudo, esta atração das moléculas é diferente no interior do líquido, sendo a força de atração das moléculas encontradas na superfície da água maior que a força de atração das moléculas abaixo da superfície. Disponível em: <www.nanocell.org.br/tensao-superfi cial-da-agua-como-os-insetos-andam-por-sobre-a-agua/>. Acesso em: 11 abr. 2018. A respeito desse fenômeno: a) Proponha uma explicação para o fato de as forças de atração na superfície serem mais intensas que abaixo da superfície. b) Sabemos, agora, por que alguns insetos são capazes de caminhar sobre a água. Por isso, é comum colocarmos o açucareiro em cima de um recipiente com água para impedir que insetos, como as formigas, cheguem ao açúcar. Por outro lado, em alguns casos, as formigas são pequenas e “caminham sobre a água”, atacando o açucareiro. Um saber popular diz que, nesses casos, para fazer com que formigas não consigam mais “caminhar sobre as águas”, basta acrescentar algumas gotas de detergente. Explique por que a adição de detergente impede que as formigas “caminhem sobre as águas”. N a n o c e ll N e w s /h tt p :/ /w w w .n a n o c e ll. o rg .b r/ te n s a o -s u p e rfi c ia l- d a -a g u a -c o m o - -o s -i n s e to s -a n d a m -p o r- s o b re -a -a g u a / Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 47 5/2/18 10:08 AM 48 CAPÍTULO 2 Atividades 15. (Fameca-SP) Na união das bases nitrogenadas citosina e guanina, ocorrem interações moleculares denominadas: N — H O H H N H — N N N NN O H — N a) dipolo induzido-dipolo induzido. b) dipolo permanente-dipolo permanente. c) dipolo-dipolo. d) ligação de hidrogênio. e) forças de London. 16. (FFFCMPA-RS) Apesar de a massa molar do SbCl 5 ser maior que a do SbCl 3 , 190 e 138 g · mol21, respectivamente, o pentacloreto é líquido à temperatura ambiente, enquanto o tricloreto é um sólido. Isso se deve às interações inter- moleculares que atuam nessas espécies, visto que elas apresentam diferentes geometrias moleculares, o que implica diferentes momentos dipolares. As interações in- termoleculares predominantes que atuam no SbCl 5 e no SbCl 3 são, respectivamente: a) forças de London e ligação de hidrogênio. b) forças de London e dipolo-dipolo. c) ligação de hidrogênio e dipolo-dipolo. d) ligação de hidrogênio e forças de London. e) dipolo-dipolo e forças de London. 13. (Fameca-SP) Compostos HF, NH 3 e H 2 O apresentam eleva- dos pontos de fusão e de ebulição quando comparados a H 2 S e HCl, por exemplo, devido: a) às forças de Van der Waals. b) às forças de London. c) às ligações de hidrogênio. d) às interações eletrostáticas. e) às ligações iônicas. 14. (FGV-SP) O conhecimento das estruturas das moléculas é um assunto bastante relevante, já que as formas das moléculas determinam propriedades das substâncias como odor, sabor, coloração e solubilidade. As fi guras apresen- tam as estruturas das moléculas de CO 2 , H 2 O, NH 3 , CH 4 , H 2 S e PH 3 . Estruturas de moléculas em exercícios sobre interações intermoleculares. Quanto às forças intermoleculares, a molécula que for- ma ligações de hidrogênio (pontes de hidrogênio) com a água é: a) H 2 b) CH 4 c) NH 3d) PH 3 e) CO 2 R e p ro d u ç ã o /F G V , 2 0 0 5 . Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 48 5/2/18 10:08 AM 49 Q U ÍM IC A 17. (Univaço-MG) As propriedades físicas dos compostos, como a temperatura de fusão e ebulição, estão relaciona- das com os arranjos das partículas, assim como as forças atrativas entre elas. Com relação às substâncias CO, NaCl, Ne, H 2 e HF, assina- le a ordem crescente de temperatura de ebulição. a) Ne < CO < H 2 < NaCl < HF b) NaCl < HF < Ne < H 2 < CO c) CO < H 2 < Ne < HF < NaCl d) H 2 < Ne < CO < HF < NaCl 18. +Enem [H15] Sabe-se que a tensão superfi cial está direta- mente relacionada às interações intermoleculares. Na água, por exemplo, é dada por ligações de hidrogênio, provocando um aumento na tensão superfi cial nos líquidos, o que possi- bilita alguns insetos caminharem sobre superfícies líquidas. Entre as substâncias éter dietílico, etanol, ácido etanoico, ciclo-hexano e acetona, cujas fórmulas estão a seguir, a que apresentaria melhor superfície para que os insetos possam se locomover sobre ela (na mesma temperatura) é: CH 3 — CH 2 — O — CH 2 — CH 3 Éter dietílico H H H — C — C — O — H H H Etanol H 3 C — C OH O Ácido etanoico Ciclo-hexano CH 3 H 3 C C O Acetona a) éter dietílico. b) etanol. c) ácido etanoico. d) ciclo-hexano. e) acetona. 19. (Enem) O carvão ativado é um material que possui elevado teor de carbono, sendo muito utilizado para a remoção de compostos orgânicos voláteis do meio, como o benzeno. Esse fenômeno ocorre por meio de interações do tipo in- termoleculares entre a superfície do carvão (adsorvente) e o benzeno (adsorvato, substância adsorvida). No caso apresentado, entre o adsorvente e a substância adsorvida ocorre a formação de: a) ligações dissulfeto. b) ligações covalentes. c) ligações de hidrogênio. d) interações dipolo induzido-dipolo induzido. e) interações dipolo permanente-dipolo permanente. 20. (Enem) As fraldas descartáveis que contêm o polímero po- liacrilato de sódio (1) são mais efi cientes na retenção de água que as fraldas de pano convencionais, constituídas de fi bras de celulose (2). A maior efi ciência dessas fraldas descartáveis, em relação às de pano, deve-se às: a) interações dipolo-dipolo mais fortes entre o poliacri- lato e a água, em relação às ligações de hidrogênio entre a celulose e as moléculas de água. b) interações íon-íon mais fortes entre o poliacrilato e as moléculas de água, em relação às ligações de hidrogê- nio entre a celulose e as moléculas de água. c) ligações de hidrogênio mais fortes entre o poliacrilato e a água, em relação às interações íon-dipolo entre a celulose e as moléculas de água. d) ligações de hidrogênio mais fortes entre o poliacrila- to e as moléculas de água, em relação às interações dipolo induzido-dipolo induzido entre a celulose e as moléculas de água. e) interações íon-dipolo mais fortes entre o poliacrilato e as moléculas de água, em relação às ligações de hidro- gênio entre a celulose e as moléculas de água. R e p ro d u ç ã o /E N E M , 2 0 1 3 . Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 49 5/2/18 10:08 AM 50 CAPÍTULO 2 Complementares Tarefa proposta 13 a 24 IV. O fato de as moléculas de água serem apolares favo- rece para que suas interações intermoleculares sejam estabelecidas com grande intensidade. A opção que contém a ordem correta das assertivas, de cima para baixo, é: a) V – F – F – F b) V – V – F – F c) F – V – V – F d) V – F – V – F e) F – F – V – V 23. (PUC-PR) Considerando as forças intermoleculares existen- tes entre as substâncias a seguir, indique a alternativa que apresenta corretamente a ordem decrescente do ponto de ebulição dos haletos de hidrogênios. a) HF, HI, HBr, HCl b) HF, HCl, HBr, HI c) HI, HBr, HCl, HF d) HF, HI, HCl, HBr e) HI, HF, HBr, HCl 24. (Enem) Quando colocamos em água, os fosfolipídeos ten- dem a formar lipossomos, estruturas formadas por uma bicamada lipídica, conforme mostrado na fi gura. Quando rompida, essa estrutura tende a se reorganizar em um novo lipossomo. Disponível em: <http://course1.winona.edu>. Acesso em: 1 mar. 2012 (adaptado). Esse arranjo característico se deve ao fato de os fosfolipí- dios apresentarem uma natureza: a) polar, ou seja, serem inteiramente solúveis em água. b) apolar, ou seja, não serem solúveis em solução aquosa. c) anfotérica, ou seja, podem comportar-se como ácidos e bases. d) insaturada, ou seja, possuírem duplas-ligações em sua estrutura. e) anfi fílica, ou seja, possuírem uma parte hidrofílica e outra hidrofóbica. R e p ro d u ç ã o /E N E M , 2 0 1 2 . 21. (UFU-MG) O bromo, líquido castanho-avermelhado forma- do por moléculas apolares, ataca a pele do ser humano, causando feridas que cicatrizam muito lentamente. Do grupo 17 da tabela periódica, à temperatura ambiente, este é o único líquido. Em relação ao bromo, assinale a alternativa correta. a) O bromo líquido é muito solúvel em água. b) Uma solução de bromo em tetracloreto de carbono não conduz corrente elétrica. c) A intensa força de atração que atua entre as moléculas faz com que o bromo líquido tenha elevado ponto de fusão e ebulição. d) As forças de atração que atuam entre as moléculas de bromo são do tipo dipolo-dipolo. 22. (UPF-RS) A alta tensão superfi cial apresentada pela água é explicada por fortes interações que ocorrem entre as moléculas dessa substância. No caso específi co da água, a tensão superfi cial é tão alta que permite que alguns insetos, como o mosquito da dengue, consigam “andar” sobre ela. Com base na tensão superfi cial característica da água, H 2 O (,) , avalie as afi rmativas como verdadeiras (V) ou falsas (F). I. A elevada tensão superfi cial da H 2 O (,) é explicada em função das ligações de hidrogênio que ocorrem entre moléculas vizinhas e que representam as mais intensas interações intermoleculares. II. A interação de grande intensidade que ocorre entre os átomos de hidrogênio e de oxigênio de moléculas distintas de água pode ser explicada pela diferença de eletronegatividade entre esses átomos. III. Interações do tipo dipolo induzido-dipolo induzido ocorrem com moléculas de água e dependem da exis- tência de polaridade permanente nas moléculas. R e p ro d u ç ã o /U P F, 2 0 1 3 . Tarefa proposta 1. (UEG-G O) Uma das teorias sobre a origem da vida supõe que a atmosfera primitiva seria composta por metano, amônia, hidrogênio e vapor de água. Considere essas moléculas mencionadas e: a) desenhe as estruturas de Lewis. b) atribua a geometria molecular. Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 50 5/2/18 10:08 AM 51 Q U ÍM IC A 2. (UEA-AM) O efeito estufa é causado, principalmente, pelo aumento da concentração de dióxido de carbono na at- mosfera. A fórmula química, o tipo de ligação formada entre seus átomos e a polaridade do dióxido de carbono são, respectivamente: a) CO 2 , covalente e apolar. b) CO, covalente e polar. c) CO 2 , iônica e polar. d) CO 2 , iônica e apolar. e) CO 2 , covalente e polar. 3. (PUC-MG) Um elemento X (Z 5 1) combina com Y (Z 5 7). O composto formado tem, respectivamente, fórmula mo- lecular e forma geométrica: a) XY 3 : trigonal b) X 3 Y: angular c) YX 3 : piramidal d) YX: linear 4. (Udesc) Os tipos de ligações químicas dos compostos: NH 3 ; CO 2 ; Fe 2 O 3 ; Cl 2 ; KI são, respectivamente: a) covalente polar, covalente polar, iônica, covalente apo- lar, iônica. b) covalente apolar, iônica, covalente polar, covalente apolar, iônica. c) covalente apolar, covalente polar, iônica, covalente apolar, iônica. d) covalente polar, covalente apolar, iônica, covalente po- lar, iônica. e) covalente polar, covalente apolar, iônica, covalente apolar, covalente polar. 5. (Vunesp) Considere os seguintes compostos, todos conten- do cloro: BaCl 2 ; CH 3 Cl; CCl 4 e NaCl. Sabendo que o sódio pertence ao grupo 1, o bário ao grupo 2,o carbono ao grupo 14, o cloro ao grupo 17 da Tabela Periódica e que o hidrogênio tem número atômico igual a 1. Apresente a fórmula estrutural para os compostos cova- lentes e identifi que a molécula que apresenta momento dipolar resultante diferente de zero (molécula polar). 6. (UPM-SP) Analise as seguintes informações: I. A molécula CO 2 é apolar, sendo formada por ligações covalentes polares. II. A molécula H 2 O é polar, sendo formada por ligações covalentes apolares. III. A molécula NH 3 é polar, sendo formada por ligações iônicas. Concluiu-se que: a) somente I é correta. b) somente II é correta. c) somente III é correta. d) somente II e III são corretas. e) somente I e III são corretas. 7. (UEL-PR) Cloro é mais eletronegativo do que o bromo. Sendo assim, moléculas desses elementos podem ser re- presentadas por: a) Cl — Br, que é polar. b) Cl — Br, que é apolar. c) Cl — Br — Cl, que é apolar. d) Cl — Cl, que é polar. e) Br — Br, que é polar. 8. (UFMG) A molécula de fl úor apresenta, entre seus dois átomos, ligação: a) covalente apolar. b) covalente polar. c) de Van der Waals. d) iônica. e) metálica. 9. (IFCE) Os elementos genéricos A, B, C e D, de números atômicos 1, 9, 11 e 17, respectivamente, combinam-se entre si, formando os compostos AD, CB, CA e DD. Os tipos de ligações formadas são, nessa ordem: a) covalente polar, iônica, covalente polar, iônica. b) covalente apolar, covalente polar, iônica, iônica. c) iônica, covalente apolar, covalente polar, covalente apolar. d) covalente polar, iônica, iônica, covalente apolar. e) iônica, covalente polar, iônica, covalente polar. 10. (UFF-RJ) A capacidade que um átomo tem de atrair elé- trons de outro átomo, quando os dois formam uma ligação química, é denominada eletronegatividade. Esta é uma das propriedades químicas consideradas no estudo da polaridade das ligações. Assinale a opção que apresenta, corretamente, os compostos H 2 O, H 2 S e H 2 Se em ordem crescente de polaridade. a) H 2 Se , H 2 O , H 2 S b) H 2 S , H 2 Se , H 2 O c) H 2 S , H 2 O , H 2 Se d) H 2 O , H 2 Se , H 2 S e) H 2 Se , H 2 S , H 2 O 11. (UEFS-BA) As estruturas de Lewis não defi nem as formas espaciais de espécies químicas, entretanto mostram ape- nas o número e os tipos de ligações entre átomos. A forma espacial é determinada pelos ângulos formados entre as linhas imaginárias que unem os núcleos desses átomos. Os ângulos de ligação juntamente com o comprimento de ligações defi nem, de maneira exata, a forma espacial e o tamanho de uma molécula. Levando-se em consideração essas informações e os mo- delos de ligações químicas, é correto afi rmar: a) A molécula de CCl 4 possui ligações C — Cl de compri- mentos diferentes porque tem forma geométrica pira- midal. b) O íon SnCl 3 2 possui forma geométrica tetraédrica por- que os ângulos entre as ligações Cl — Sn — Cl são iguais a 90°. c) Os ângulos formados entre as ligações Cl — C O e entre as ligações Cl — C — Cl, na molécula de Cl 2 CO, são iguais a 109°. d) A forma geométrica angular da molécula de SO 2 permi- te a menor repulsão entre os pares de elétrons ligantes com o não ligante do átomo central de enxofre. e) A molécula de ozônio, O 3 , possui três ligações sigma, σ, entre átomos de oxigênio e tem forma cíclica de acordo com o modelo de ligação de Lewis. Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 51 5/2/18 10:08 AM 52 CAPÍTULO 2 12. +Enem [H25] A maionese é uma emulsão formada entre óleo (azeite, por exemplo) e água (proveniente do ovo). Como água e óleo não se misturam, é necessária a presença de um agente tensoativo, representado pelas lecitinas, fosfolipídeos que podem apresentar uma estrutura com parte polar e parte apolar, como no esquema a seguir. O O — CH 2 O O O — CH Parte A Parte B H 2 C — O — P — O N — CH 3 + CH 3 CH 3 O – Na emulsão formada a) as lecitinas apresentam uma porção hidrofílica (polar), representada por A, e uma porção hidrofóbica (apolar), represen- tada por B. b) as lecitinas diminuem a tensão superficial entre a água e o óleo. c) a parte B das lecitinas deve ficar voltada para as gotas de óleo e a parte A, para as gotas de água. d) as lecitinas não podem ser comparadas ao papel que os detergentes exercem na remoção de gorduras. e) as lecitinas atuam como catalisadoras na formação da maionese, pois interferem na tensão superficial entre a água e o óleo. 13. (UFG-GO) O quadro, a seguir, apresenta propriedades químicas físicas da água e do tetracloreto de carbono. Substância Ponto de ebulição Ligação Geometria molecular Água 100 °C O — H Angular Tetracloreto de carbono 76,7 °C C — Cl Tetraédrica Analisando os dados do quadro, conclui-se que a água e o tetracloreto de carbono: a) dissolvem substâncias iônicas. b) formam ligações de hidrogênio intermoleculares. c) possuem ligações químicas polares. d) possuem mesma densidade em qualquer temperatura. e) são moléculas polares. 14. (Faap-SP) Experimente lavar com água suas mãos sujas de graxa ou de manteiga.” Seguem-se as afirmações: I. Suas mãos ficam limpas imediatamente, pois a graxa ou manteiga se dissolvem na presença de um oxidante, no caso a água. II. Suas mãos não ficam limpas, porque, não sendo solúveis em água, essas substâncias continuam aderidas às mãos. III. Suas mãos não ficam limpas, porque a dissolução é uma fusão à frio. Destas afirmações: a) somente I e II são corretas. b) somente I e III são corretas. c) somente III é correta. d) somente II é correta. e) somente II e III são corretas. 15. (PUCC-SP) Observe os dados da tabela a seguir. Substância PF (°C) PE (°C) Solubilidade em água H 2 2259,1 2252,9 insolúvel C 2 H 5 — OH 2115 78,3 solúvel C 6 H 6 5,5 80,1 insolúvel KI 681 1 330 solúvel “As substâncias com moléculas ...X... são insolúveis na água; o composto que apresenta ligação ...Y... tem pontos de fusão e ebulição elevados.” Com o auxílio da tabela, completa-se corretamente a proposição substituindo-se X e Y, respectivamente, por: a) apolares e iônica. b) apolares e covalente apolar. c) apolares e covalente polar. d) polares e metálica. e) polares e iônica. Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 52 5/2/18 10:08 AM 53 Q U ÍM IC A 16. (UEPG-PR) Dadas as fórmulas das substâncias a seguir, com relação às ligações químicas envolvidas em suas moléculas e os tipos de interações existentes entre as mesmas, assi- nale o que for correto. H 2 CH 4 HF PH 3 (01) Dentre as substâncias, a que apresenta o maior pon- to de ebulição é HF. (02) Todas as moléculas apresentam interações do tipo ligação de hidrogênio. (04) Todas as moléculas apresentam interações do tipo dipolo induzido-dipolo induzido. (08) Todas as moléculas apresentam ligações covalentes polares. (16) A molécula de CH 4 apresenta uma geometria te- traédrica, enquanto a molécula de PH 3 é piramidal. Dê a soma dos números dos itens corretos. 17. (UFPE) Nos líquidos, as forças intermoleculares são sufi - cientemente intensas para manter as moléculas agrupa- das, mas não tanto para impedir seu movimento relativo. Entre as moléculas neutras, existem três tipos de forças intermoleculares: forças dipolo-dipolo, forças de disper- são de London e forças de ligações de hidrogênio. Essas últimas: a) são mais fortes do que as ligações iônicas. b) ocorrem frequentemente entre moléculas apolares, em baixas temperaturas. c) são forças intermoleculares originadas da interação entre dois átomos de hidrogênio. d) contribuem decisivamente para a ocorrência da água no estado líquido, a 25 °C e 1 atm. e) só ocorrem na água a 25 °C e 1 atm. 18. (UFGRS-RS) A grande importância da água para a vida está diretamente relacionada à especifi cidade de suas propriedades. Considere as seguintes afi rmações, sobre as propriedades da substância água. I. A forma esférica das gotas de água é consequência de sua tensão superfi cialparticularmente elevada. II. A água, nas condições ambientes, apresenta-se no es- tado líquido devido às fortes ligações de hidrogênio entre suas moléculas. III. A presença de dois átomos de hidrogênio para cada átomo de oxigênio confere à molécula uma geometria trigonal que determina sua elevada polaridade. Quais estão corretas? a) Apenas I b) Apenas II c) Apenas I e II d) Apenas II e III e) I, II e III 19. (Ufam) Flato, do latim fl atus, signifi ca sopro e é uma com- posição de gases altamente variável, expelida pelo ânus. Eliminar gases é normal, e todo ser humano faz isto pelo menos 10 vezes por dia, consciente ou inconscientemente. É formado por parte do ar que ingerimos, principalmente, pelos gases nitrogênio e dióxido de carbono, pois o oxigê- nio e os gases resultantes das reações químicas entre ácido estomacal, fl uidos intestinais e fl ora bacteriana são total- mente absorvidos pelo organismo. O odor dos fl atos vem de pequenas quantidades de sulfeto de hidrogênio (H 2 S) e enxofre livre na mistura. A molécula de sulfeto de hi- drogênio, gás em temperatura ambiente é um análogo sulfurado da água H 2 O, líquido em temperatura ambiente. A que se deve esse fato? a) O enxofre é mais eletronegativo que o oxigênio. b) O enxofre possui orbitais d. c) H 2 S não faz ligações de hidrogênio. d) O dipolo formado no H 2 S é mais forte que o da H 2 O. e) O H 2 S é uma base forte. 20. (UFRJ) A solubilidade dos compostos é um conhecimento muito importante em química. Sabe-se que, de uma forma geral, substâncias polares dissolvem substâncias polares e substâncias apolares dissolvem substâncias apolares. Em um laboratório, massas iguais de tetracloreto de carbono, água e etanol foram colocadas em três recipientes idênti- cos, conforme se vê na fi gura a seguir. a) Mostre, por meio de desenhos semelhantes ao apre- sentado, como fi ca a mistura de I e II, identifi cando cada substância, e como fi ca a mistura de II e III. b) A graxa lubrifi cante utilizada em automóveis é uma mistura de hidrocarbonetos pesados derivados de pe- tróleo com aditivos diversos. Indique qual, dentre os três solventes apresentados, é o mais adequado para remover uma mancha de graxa em uma camisa. Justi- fi que sua resposta. 21. (Uerj) O experimento a seguir mostra o desvio ocorrido em um fi lete de água quando esta é escoada através de um tubo capilar. R e p ro d u ç ã o /U E R J , 2 0 0 0 . R e p ro d u ç ã o /U E R J , 1 9 9 9 . Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 53 5/2/18 10:08 AM 54 CAPÍTULO 2 Considerando suas ligações interatômicas e suas forças intermoleculares, a propriedade da água que justifica a ocorrência do fenômeno consiste em: a) ser um composto iônico. b) possuir moléculas polares. c) ter ligações covalentes apolares. d) apresentar interações de Van der Waals. 22. (UFC-CE) Estudos recentes têm indicado que o uso inapro- priado de lubrificantes ordinários, normalmente encontra- dos em farmácias e drogarias, tais como loções oleosas e cremes, que contêm vaselina, óleo mineral ou outros deri- vados de petróleo, acarretam danificações nos preservativos masculinos (camisinhas), os quais são feitos, geralmente, de um material denominado látex (poli-1,4-isopreno), cujo momento dipolar é aproximadamente igual a zero (µ 5 0) e cuja estrutura da unidade monomérica é dada a seguir: Tais danificações, geralmente, constituem-se de micror- rupturas das camisinhas, imperceptíveis a olho nu, que permitem o fluxo de esperma através das mesmas, acar- retando gravidez indesejável ou a transmissão de doenças sexualmente transmissíveis, particularmente a AIDS. Assi- nale a alternativa correta. a) Substâncias apolares seriam mais adequadas como lu- brificantes dos preservativos. b) Óleos lubrificantes bastante solúveis em tetracloreto de carbono (CCl 4 ), geralmente, não interagem com o látex. c) Os óleos que provocam danificações nos preservativos são, geralmente, de natureza bastante polar. d) Substâncias, cujas forças intermoleculares se asseme- lham às presentes no látex, seriam mais adequadas como lubrificantes dos preservativos. e) Substâncias com elevados valores de momento de di- polo seriam mais adequadas como lubrificantes dos preservativos. R e p ro d u ç ã o /U F C , 2 0 0 0 . 23. (Unicamp-SP) Três frascos não rotulados encontram-se na prateleira de um laboratório. Um rotulado como A (apo- lar), outro B (apolar) e o terceiro, C (polar). Sabe-se que as suas densidades são: 0,87 g/cm3 (A); 1,59 g/cm3 (B) e 0,79 g/cm3 (C). Dos três líquidos, apenas o C é solúvel na água, cuja densidade é 1,00 g/cm3. Com base nessas informações, explique como você faria para reconhecer os três líquidos. Observação: Os três líquidos são altamente tóxicos e não devem ser cheirados. 24. +Enem [H18] Os tensoativos são substâncias capazes de diminuir a tensão superficial, alterando as propriedades interfaciais e superficiais de um líquido. Essas substâncias apresentam essa característica por causa de sua estrutura, composta por uma parte polar (hidrofílica) e uma parte apolar (hidrofóbica). Os tensoativos também são comu- mente chamados de surfactantes. Ao lavarmos a louça, muitas vezes deixamos “de molho” a água com o detergente nas panelas. Se pudéssemos obser- var bem de perto as moléculas do detergente, a imagem que melhor representa a distribuição delas na água é: a) Nível da água b) Nível da água c) Nível da água d) Nível da água e) Nível da água Vá em frente Acesse <https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/molecule-shapes>. Acesso em: 31 jan. 2018. Neste site você poderá criar moléculas e observar a geometria molecular formada em cada uma delas. Autoavalia•‹o: V‡ atŽ a p‡gina 103 e avalie seu desempenho neste cap’tulo. Et_EM_1_Cad2_Qui_c02_25a54.indd 54 5/2/18 10:08 AM ► Diferenciar os fenômenos da ionização e dissociação, relacionando-os às diferentes classes funcionais das substâncias químicas. Principais conceitos que você vai aprender: ► Dissociação iônica ► Ionização ► Grau de dissociação/ ionização ► Hidrácido ► Oxiácido ► Força dos ácidos ► Nomenclatura dos ácidos 55 3 DISSOCIAÇÃO E IONIZAÇÃO/ CONCEITOS DE ÁCIDOS OBJETIVOS DO CAPÍTULO QU ÍM IC A lin d aks/S h u tte rs to ck Dor pura e intensa. Como andar sobre carvão em brasas com um prego enferrujado de dez centímetros em seu calcanhar. Disponível em: <www.megacurioso.com.br/biologia/43223-saiba-quais-sao-as-picadas-mais- dolorosas-de-insetos.htm>. Acesso em: 31 jan. 2018. Justin O. Schmidt fi cou famoso ao levar mais de mil picadas de insetos para elaborar um estudo conhecido como “Escala de dor Schmidt”. Essa escala classifi ca o nível de dor das picadas de alguns insetos: os valores variam de zero (picada inefi caz) a 4 (picada mais dolorosa). A principal arma dessas picadas é a presença do ácido fórmico ou ácido metanoico, in- color e de cheiro irritante, que causa uma dor intensa, inchaço e coceira. E essa arma não é só usada pelas formigas. As abelhas, a urtiga e até alguns frutos apresentam esse ácido como defesa contra o ataque de outros animais. Na indústria, esse ácido é importante porque, a partir dele, pode-se produzir monó- xido de carbono. Ele também pode ser usado como germicida; fi xador de corantes nas indústrias de tingimento; na coagulação do látex; em sínteses orgânicas para outros pro- dutos e até mesmo como desinfetantes. Antigamente, os cientistas destilavam formigas vermelhas para obter o ácido fórmico. Atualmente, esse ácido é obtido pela reação entre monóxido de carbono e soda cáustica, adicionando-se, em seguida, ácido sulfúrico. • Você saberia dizer por que se forma um inchaço ao redor de uma picada de inseto? w o rl d s w il d li fe w o n d e rs /S h u tt e rs to c k Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 55 5/2/18 10:10 AM 56 CAPÍTULO 3 Eletrólitos e não eletrólitos Quando falamos em formar uma mistura, espontaneamente criamosa imagem de um sistema homogêneo, constituído por uma única fase, mas sabemos que, conceitualmente, a formação de um sistema monofásico somente se dará se a substância a ser acrescenta- da apresentar características similares às da substância que a receberá. Assim, considerando a água como o ambiente polar mais comum de dissolução, temos que tanto o sal de cozinha (resumidamente, o cloreto de sódio – NaCl) quanto o açúcar (chamado também de sacarose – C 12 H 22 O 11 ), por também serem polares, serão rapidamen- te dissolvidos pela água, formando, ambos, sistemas homogêneos. Essa capacidade des- crita é defi nida como solubilidade. Vamos considerar essas substâncias no experimento demonstrado a seguir. Sendo ambas solúveis em água, o que explica o fato de a lâmpada da solução de água e açúcar permanecer apagada e a lâmpada da solução de água e sal comum se acender? Solução de água e açúcar Lâmpada apagada Solução de água e sal comum Lâmpada acesa Bateria Bateria A capacidade que uma substância apresenta de fechar um circuito elétrico em água, ou seja, de transportar eletricidade em solução aquosa, faz com que ela seja denominada eletrólito. Esse conceito pode ser ampliado para todo o sistema condutor, o que faz com que a solução aquosa seja chamada de solução eletrolítica. No nosso experimento, o açúcar é classifi cado como não eletrólito, por não ter apre- sentado essa capacidade, visto que sua lâmpada não se acendeu, e sua solução é chamada de não eletrolítica. O que realmente faz com que o sal de cozinha seja um eletrólito em água e o açú- car não? Inicialmente, podemos pensar na diferença de tipo de ligação que ocorre nesses compostos: o sal de cozinha é iônico e o açúcar, molecular. Mas há vários exemplos de estruturas iônicas que são não eletrólitos, ao mesmo tempo que existem compostos mo- leculares eletrólitos fortíssimos. Portanto, podemos concluir que o que caracteriza as substâncias em eletrólitos ou não é sua capacidade de geração de íons. Estudaremos agora como esses íons podem ser formados. Dissociação A água dissolve bem as substâncias iônicas porque as moléculas de H 2 O são altamente polares. Essa dissolução acontece quando um cristal iônico de NaCl se dispersa na água; surgem, então, interações elétricas entre as cargas dos íons Na1 e Cl2 e as moléculas da pró- pria água – que volta sua face positiva (lado dos hidrogênios) para o cloro (íon negativo) e sua face negativa (lado do oxigênio) para o sódio (íon positivo), conforme o desenho a seguir. Defi nição Eletrólito : toda substância que, pela adição de um solvente ou por aquecimento, se torna um condutor de eletricidade. Íons : do grego ’on, que signifi ca “ir”. Na Química, são aqueles que se movimentam livremente pela solução. Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 56 5/2/18 10:10 AM 57 Q U ÍM IC A Já com o sal solubilizado, a estrutura cristalina se desfaz e, sofrendo atração elétrica dos dois lados, o cloreto de sódio se separa em Na1 e Cl2, fi cando cada íon rodeado por moléculas de água. Observe o esquema: Cl – Na+ H 2 O Dissociação iônica Cl – Na+ Observe a fi gura a seguir, a qual vamos “olhar” mais de perto. Cl– Na+ Oxigênio (δ–) Hidrogênio (δ+) Perceba que o átomo de oxigênio (com densidade de carga negativa) da molécula de água fi ca “virado” para o íon positivo Na1, enquanto o átomo de hidrogênio (com densi- dade de carga positiva) fi ca “virado” para o íon negativo Cl2. Isso acontece porque cargas elétricas opostas se atraem, e esse tipo de interação é denominado íon-dipolo. Desenvolva C A H18 Relacionar propriedades físicas, químicas ou biológicas de produtos, sistemas ou procedimentos tecnológicos às fi nalidades a que se destinam. (Uerj) Os corantes utilizados para tingir tecidos possuem em suas estruturas um grupamento denominado cromóforo (re- presentado nas fi guras a seguir), ao qual, por sua vez, estão ligados diversos grupos funcionais (— OH, — NH 2 , — SO 3 2, etc.), denominados auxocromos. Estes grupamentos, além de infl uenciar na cor, são responsáveis pela fi xação do corante no tecido, através de interações químicas entre as fi bras e o próprio corante. No caso do algodão, tais interações se dão com as hidroxilas livres da celulose e podem ser de dois tipos: no primeiro, mais barato, o corante é simplesmente adicio- nado ao tecido (fi gura 1) e, no segundo, mais caro, é provocada uma reação entre a fi bra e o corante (fi gura 2). Figura 1 Figura 2 a) Quais os tipos de ligações químicas que ocorrem entre as fi bras e os corantes em cada caso? b) Explique por que os tecidos de algodão tingidos pelo segundo processo (fi gura 2) desbotam menos quando são usados, lavados e expostos ao sol do que os tingidos pelo primeiro processo. c) Os corantes apresentados nas fi guras podem ser comercializados na forma de misturas homogêneas denominadas “tintas à base de água”? Responda sim ou não, justifi cando. R e p ro d u ç ã o /U F R J , 2 0 0 1. Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 57 5/2/18 10:10 AM 58 CAPÍTULO 3 A água, ao dissolver a substância iônica, causou separação dos íons constituintes dessa substância, que, envoltos por moléculas de água, fi cam livres para se movimen- tar pela solução. Esse fenômeno é conhecido por dissociação iônica. Sua representação química é: NaCl (sólido) → H O2 +Na (aquoso) 1 lC (aquoso) – Ou simplesmente: NaCl (s) → H O2 +Na (aq.) 1 lC (aq.) – Outros exemplos: MgBr 2(s) → H O2 +Mg (aq.) 2 1 2Br (aq.) – K 2 S (s) → H O2 +2K (aq.) 1 S (aq.) 2– AlCl 3(s) → H O2 +lA (aq.) 3 1 l3C (aq.) – Índice (aq.) 5 aquoso Índice () 5 líquido Índice (s) 5 sólido A dissociação iônica explica por que a solução de sal de cozinha é eletrolítica, isto é, conduz corrente elétrica. Tendo liberdade de movimentação, os cátions (íons positivos) caminham para o polo negativo, enquanto os ânions (íons negativos), para o polo positivo. Desse modo, os íons acabam transportando a corrente elétrica através da água, da mes- ma maneira que os elétrons livres o fazem através dos fi os metálicos do circuito elétrico. Assim, não há interrupção da corrente e, com o circuito fechado, a lâmpada do experimen- to citado se acende. 1 Será, então, que podemos concluir que toda substância iônica, quando colocada em água, se dissolve, sofrendo dissociação iônica, e forma uma solução eletrolítica? Não é bem assim. É possível que o composto iônico seja praticamente insolúvel em água, pois, às vezes, as forças de união entre cátions e ânions são tão intensas que a água não consegue separá-los (dissociá-los) e não dissolve o cristal iônico. Observe, a seguir, o es- quema no caso do sulfeto de mercúrio II, uma substância cuja solubilidade em água é muito pequena. Hg2+ S2– L‰mpada apagada Pelo menos um pouco de todas as substâncias iônicas sempre se dissolve na água. Nenhuma delas é absolutamente insolúvel. Entretanto, muitas vezes, a solubilidade é tão baixa que, para simplifi car, a substância é classifi cada como insolœvel. Para você ter uma ideia, a solubilidade do HgS em água é tão pequena que nem toda a água do nosso planeta seria sufi ciente para dissolver apenas 200 gramas dessa substância! O HgS é praticamente insolúvel em água. Defi nição Dissocia•‹o : separação de íons já existentes na estrutura. Observação 1 Uma solução eletrolítica, apesar de ter cargas iônicas livres em seu meio, sempre será eletricamente neutra. Não é o fato de esses íons, cátions e ânions, às vezes, se apresentarem em quantidades absolutas diferentes que tornará a solução positiva ou negativa. A quantidade de partículas pode ser diferente, mas devemos manter a atenção para que a soma das cargas seja nula. Para isso, íons de cargas maiores devem estar presentes em quantidades menores e os de cargas menores, em quantidades maiores. Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 58 5/2/18 10:10 AM59 Q U ÍM IC A Sem a solubilização do cristal iônico não há dissociação. Sem dissociação, os íons não se movimentam livremente pela solução – fi cam depositados no fundo do recipiente, na forma sólida –, portanto não pode haver condução de corrente elétrica. Há, porém, nesses casos, uma alternativa para possibilitar a condução da corrente: pode-se aquecer a subs- tância iônica até que aconteça sua fusão (mas lembre-se de que os pontos de fusão des- sas substâncias são altíssimos, o que muitas vezes pode difi cultar essa possibilidade). No estado líquido, os íons adquirem a necessária mobilidade para, então, conduzir a corrente elétrica. Mas não confunda: uma coisa é estar dissolvido na água (NaCl (aq.) ), outra coisa é estar fundido (NaCl () )! Solúvel em água Dissociação iônica Praticamente insolúvel em água Não há dissociação iônica No estado líquido Íons adquirem mobilidade Substância iônica (sólida) Metal + ametal H Ionização: de moléculas para íons Voltando ao caso da solução aquosa de água com açúcar: por que ela não conduz ele- tricidade (solução não eletrolítica), se apresenta característica de solubilidade semelhante à do sal de cozinha? O que podemos observar é que o cloreto de sódio (sal de cozinha), por ser um composto iônico, apresenta íons (cátions e ânions) em sua estrutura, o que o torna, além de solúvel em função da forte polaridade, um eletrólito poderoso, visto que a água é capaz de separar esses íons pelo processo da dissociação. Já a sacarose (açúcar comum) é constituída por ligações covalentes, não sendo encon- trados íons em solução, o que a confi gura um composto molecular. Apesar disso, sabemos de sua solubilidade em função de sua polaridade. Em contrapartida, existem substâncias moleculares nas quais, por causa da grande diferença entre as eletronegatividades dos elementos que realizam a ligação covalente, é criado um momento dipolar tão expressivo que a água, molécula muito polar, torna-se capaz de quebrar essa ligação, produzindo, daí, íons livres. Esse processo denomina-se ionização. O processo desenvolve-se como na dissociação, com a água voltando suas faces positi- vas e negativas para as extremidades de cargas opostas da substância em questão. Acon- tece que, nesse caso, a ligação covalente é rompida (quebrada), enquanto, na dissociação, os íons são apenas separados. E o par eletrônico compartilhado, com quem fi ca? Defi nição Ioniza•‹o : produção de íons pela ruptura de ligações covalentes, nesse caso chamada de cisão heterolítica. Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 59 5/2/18 10:10 AM 60 CAPÍTULO 3 Certamente com o elemento mais eletronegativo, que se transformará em ânion. Já o outro elemento aparecerá como cátion, em função da perda do par eletrônico. Vamos analisar o que acontece quando o gás HCl é dissolvido na água. F O N Cl Br I S C P H O H δ+ H δ+ δ– H Ñ Cl δ+ δ– Molécula polar Molécula polar Eletronegatividade decrescente Como a molécula de HCl é polar, é natural que ela seja solúvel em água, também polar. Quando o HCl é adicionado na água, surgem interações elétricas entre esses dois tipos de moléculas. O oxigênio (negativo) da água atrai o hidrogênio (positivo) do HCl, arrancando- -o da sua molécula, isto é, a água causa a quebra da ligação H — Cl. É importante obser- var que, quando o hidrogênio deixa a molécula de HCl, o par de elétrons que constituía a ligação covalente fi ca com o cloro (que assim se torna ânion), já que este, por ser mais eletronegativo, atrai os elétrons com mais intensidade que o hidrogênio (que assim se torna cátion). O resultado é o seguinte: Etapa 1 O H H — Cl H δ – δ + At raç ão elétrica Etapa 3 H + Cl – O H H Liga•‹o dativa Ou simplesmente: HCl 1 H 2 O w H 3 O1 1 Cl2 Na forma simplifi cada: HCl (aq.) → H O2 H1 (aq.) 1 Cl2 (aq.) Essa é a equação que representa o processo de ionização do ácido clorídrico em água. Etapa 2 H + Cl –O H H Observe a fórmula de mais algumas substâncias e suas respectivas ionizações: Ácido iodídrico (HI): HI 1 H 2 O w H 3 O1 1 I2 ou HI (aq.) → H O2 +H (aq.) 1 I (aq.) – Ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ): H 2 SO 4 1 2H 2 O w 2H 3 O1 1 SO 4 2– ou H 2 SO 4(aq.) → H O2 2H1 1 SO 4 2– Ácido fosfórico: H 3 PO 4 1 3H 2 O w 3H 3 O1 1 PO 4 3– ou H 3 PO 4(aq.) → H O2 3H1 1 PO 4 3– 1 1 Interação O estudo para se defi nir se determinada substância é ou não um eletrólito, ou seja, se tem a capacidade de condução ou não de corrente elétrica será realizado com profundidade em Física, capítulo 1, caderno 11. Atenção 1 Na ionização, íons são produzidos quando determinadas substâncias moleculares são dissolvidas na água. Na dissociação iônica, íons – que já existiam – são separados quando as substâncias iônicas são dissolvidas na água. Observação 1 Segundo a teoria de Arrhenius, todos os ácidos inorgânicos têm fórmula H y X, mas há moléculas que também têm sua fórmula iniciada por H e não são ácidos: a água (H 2 O) e o gás H 2 , por exemplo, e outras da Química orgânica. Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 60 5/2/18 10:10 AM 61 Q U ÍM IC A Grau de ionização Vamos considerar a seguinte experiência: 1,0 ? 1023 moléculas de HCl e o mesmo número de moléculas de HF são dissolvidos, separadamente, em dois béqueres com a mesma quantidade de água, à mesma temperatura. Em seguida, é executado o teste da condutividade elétrica. Observe o resultado: De que os dois ácidos sofreram ionização não há dúvida. Mas por que o brilho das lâmpadas é tão diferente? Porque o HCl “ioniza mais” que o HF. Como pode acontecer isso, se a mesma quantidade de moléculas dos dois ácidos foi dissolvida na mesma quantidade de água? É porque o grau de ioniza•‹o do HCl é maior que o do HF. Por volta de 92,5% das moléculas de HCl sofrem ionização, enquanto só se ionizam 8,5% no caso do HF. Grau de ionização (α) 5 número demoléculas que ionizaram número demoléculas dissolvidas Os valores dos graus de ionização – que são determinados experimentalmente – va- riam de 0 a 1 (0% a 100%). Quando α for maior que 0,5 (α% . 50%), o eletrólito será conside- rado forte; se estiver entre 0,05 e 0,5 (5% < α% < 50%), o eletrólito será moderado; se α for menor que 0,05 (α% , 5%), o eletrólito será considerado fraco. 1 Quanto ao grau de ionização e de condução de eletricidade, podemos concluir o seguinte: Não sofre ionização α alto (α% > 50%) α médio (5% < α% < 50%) α baixo (α% < 5%) Apolar Pouco solúvel na água Polar S u b st â n ci a m o le cu la r D is so lv e n a á g u a A m e ta l + a m e ta l (o u h id ro g ê n io ) S o fr e i o n iz a çã o (á ci d o s) F o to s : W il m a r N u n e s /B IP Curiosidade 1 Lipossolubilidade e membrana celular O grau de ionização, o ta- manho e a solubilidade são ca- racterísticas importantes para que determinadas moléculas usadas como medicamentos estejam presentes em quan- tidades adequadas nos locais de ação para produzir os efei- tos característicos. Entretanto, as concentrações atingidas de- pendem fundamentalmente das taxas de absorção, distribuição, ligação ou localização nos teci- dos e excreção. Um dos meca- nismos pelos quais as molécu- las de um medicamento atra- vessam as membranas é por difusão, em virtude de sua so- lubilidade na camada lipídica, tendo como fator limitante sua lipossolubilidade (solubilidade em gordura). A maioria dos fármacos (produto ou prepa- rado farmacêutico), porém, são ácidos ou bases fracos, presen- tes em solução nas formas não ionizada e ionizada. De maneira geral, as moléculas não ioniza- das são lipossolúveis e podem difundir-se através da membra- na celular, no entanto as molé- culas ionizadas geralmente não conseguem penetrar na mem- brana lipídica, por causa de sua baixa lipossolubilidade. Disponível em: <www.farmacia. ufmg.br>. Acesso em:11 abr. 2018. (Adaptado.) Experimento com HCl (aq.) . Experimento com HF (aq.) . Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 61 5/2/18 10:10 AM 62 CAPÍTULO 3 Atividades 4. Julgue (V ou F) os itens a seguir. ( ) Algumas substâncias moleculares podem formar so- luções iônicas quando dissolvidas em água. ( ) A condutibilidade de corrente elétrica apresentada pelas soluções aquosas é explicada pela presença de íons livres na solução. ( ) O HCl em solução aquosa não conduz eletricidade porque é molecular. ( ) O HNO 3 conduz corrente elétrica em meio aquoso. ( ) O NaCl conduz corrente elétrica no estado líquido, sólido e em meio aquoso. ( ) O NaOH conduz corrente elétrica em solução aquosa porque sofre ionização. 5. (UFSE, adaptada) Julgue (V ou F). A condução de eletrici- dade: ( ) é boa em sólidos metálicos. ( ) pode ser explicada pelo modelo atômico de Dalton. ( ) ocorre em soluções de ácidos fortes. ( ) é ausente na água destilada. ( ) é boa no açúcar comum (sacarose). 1. Relacione as substâncias com suas capacidades de sofre- rem dissociação ou ionização. 1. Dissociação 2. Ionização A. NaI B. HCl C. H 2 SO 4 D. KCl E. Na 2 SO 4 2. (Ufal) Qual das equações relacionadas representa um processo em que o produto formado é bom condutor de eletricidade? a) HCl () 1 energia w HCl (g) b) HCl (g) 2 energia w HCl (s) c) HCl (s) 1 energia w HCl () d) HCl (aq.) 2 água w HCl (g) e) HCl (g) 1 água w HCl (aq.) 3. (FGV-SP) Alguns compostos, quando solubilizados em água, geram uma solução aquosa que conduz corrente elétrica. Dos compostos abaixo: I. Na 2 SO 4 II. O 2 III. C 12 H 22 O 11 IV. KNO 3 V. CH 3 COOH VI. NaCl Formam-se solução aquosa que conduz eletricidade: a) apenas I, IV e VI. b) apenas I, IV, V e VI. c) todos. d) apenas I e VI. e) apenas VI. Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 62 5/2/18 10:10 AM 63 Q U ÍM IC A 6. (Fuvest-SP) Entre as fi guras abaixo, identifi que a que me- lhor representa a distribuição das partículas de soluto e de solvente numa solução aquosa diluída de cloreto de sódio. a) d) b) e) c) 7. +Enem [H15] Além de ser útil na cozinha e para a saúde como um todo, o vinagre de maçã é capaz de trazer incríveis be- nefícios para a pele, para os cabelos e muito mais. Suas propriedades antibacterianas e antifúngicas garantem resultados impressionantes no rejuvenescimento da pele, no tratamento de problemas capilares, no clareamento de unhas, pele e dentes, além de tantos outros benefícios [...] Disponível em: <www.greenme.com.br/viver/saude-e-bem- estar/2865-benefi cios-vinagre-de-maca>. Acesso em: 11 dez 2017. Os ácidos estão presentes em laboratórios e na culinária de nosso cotidiano. Quando misturados à água, podem sofrer: a) ionização. b) dissociação. c) descarga elétrica. d) ruptura das ligações iônicas. e) mudança de estado físico. 8. (Unicamp-SP) Na tirinha abaixo, o autor explora a questão do uso apropriado da linguagem na Ciência. Muitas vezes, palavras de uso comum são utilizadas na Ciência, e isso pode ter várias consequências. (adaptado de www.reddit.com/r/funny/comments/1ln5uc/bear-troubles. Acessado em 10/09/2017.) a) De acordo com o urso cinza, o urso branco usa o ter- mo “dissolvendo” de forma cientifi camente inade- quada. Imagine que o urso cinza tivesse respondido: “Eu é que deveria estar afl ito, pois o gelo é que está dissolvendo!” Nesse caso, estaria o urso cinza usando o termo “dissolvendo” de forma cientifi camente cor- reta? Justifi que. b) Considerando a última fala do urso branco, interprete o duplo signifi cado da palavra “polar” e suas implica- ções para o efeito cômico da tirinha. R e p ro d u ç ã o /U N IC A M P, 2 0 1 4 . R e p ro d u ç ã o /F U V E S T, 2 0 0 1. Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 63 5/2/18 10:10 AM 64 CAPÍTULO 3 Complementares Tarefa proposta 1 a 11 9. (Uece, adaptada) Quando se dissolve uma substância em água, pode acontecer a formação de uma mistura, uma ionização ou uma dissociação iônica. Verifi que as colunas a seguir e faça a associação adequada. I. Ionização II. Mistura heterogênea III. Dissociação iônica 1. Etanol (C 2 H 6 O) 2. Soda cáustica (NaOH) 3. Óleo de cozinha 4. Ácido clorídrico (HCl) A associação correta é: a) I-2; II-3; III-4 b) I-4; II-3; III-2 c) I-3; II-1; III-2 d) I-2; II-3; III-1 10. (PUC-RS) Durante o verão verifi cam-se habitualmente tempestades em muitas regiões do Brasil. São chuvas intensas e de curta duração, acompanhadas muitas vezes de raios. No litoral, essas tempestades constituem um risco para os banhistas, pois a água salgada é eletricamente condutora. Isso se explica pelo fato de a água salgada conter grande quantidade de , como Na1 e Cl−, livres para transportar carga elétrica no meio. Uma maneira de liberar essas partículas é dissolver sal de cozinha em um copo de água. Nesse processo, os existentes no sal sofrem . As expressões que completam corretamente o texto são, respectivamente: a) átomos – cátions e ânions – ionização b) átomos – átomos e moléculas – dissociação c) íons – elétrons livres – hidrólise d) íons – cátions e ânions – dissociação e) moléculas – átomos e moléculas – ionização 11. (UEA-AM) O quadro, incompleto, relaciona a condutibilidade elétrica de três substâncias químicas em três situações diferentes. Substância Condutibilidade elétrica No estado sólido No estado líquido Em solução aquosa Cloreto de sódio x boa boa Sacarose má má y Prata metálica z boa Não se dissolve. Para completar corretamente o quadro, os espaços ocupados por x, y e z devem ser preenchidos, respectivamente, com: a) boa – boa – boa b) boa – boa – má c) má – má – má d) má – má – boa e) má – boa – boa 12. (Uerj) Um laboratório recebe três amostras para análise. A tabela a seguir descreve algumas de suas principais características. Amostra Aspecto do material Condutividade elétrica à temperatura ambiente Ponto de fusão Ponto de ebulição I Sólido Alta - - II Pó branco Muito baixa 194 °C - III Pó branco Muito baixa 714 °C 1 412 °C Três elementos químicos fazem parte da constituição das amostras; no entanto, cada uma é composta por apenas dois deles. Os átomos desses três elementos, no estado fundamental, possuem 2, 3 e 7 elétrons de valência situados na terceira camada eletrônica. Explique a alta condutividade elétrica da amostra I, a partir de sua composição química, e indique as fórmulas das substân- cias presentes nas amostras II e III. Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 64 5/2/18 10:10 AM 65 Q U ÍM IC A Ácidos Conforme os estudos em Química foram evoluindo, os cientistas perceberam que muitas substâncias apresentavam propriedades bem semelhantes. Assim, para orga- nizarem essas informações, formularam regras de classificação que determinaram a criação de grupos de substâncias que apresentam as mesmas propriedades. Funcio- naria como organizar as roupas num armário, ou seja, dependendo das características de uma peça de roupa, ela seria guardada em determinada gaveta ou prateleira. Guar- dadas as devidas proporções, com as substâncias ocorre a mesma coisa. Dependendo de suas características, elas são agrupadas num estudo que envolve outras estrutu- ras que apresentam as mesmas propriedades, gerando o que é denominado função química. Com certeza, a maioria das pessoas já ouviu falar na palavra ácido. Você possivelmente sabe que: • frutas como a laranja e o limão contêm á cido cí trico; • as aspirinas apresentam o á cido acetilsalicí lico (sigla: AAS); • certos tipos de pisos podem ser limpos com á cido muriá tico (nome comercial do á cido clorí drico). No entanto, o que exatamente é um ácido? Vários cientistas propuseram teorias que pudessem responder a esta pergunta, entre eles Johannes Nicolaus Brönsted e Thomas Martin Lowry, que elaboraram uma teoria semelhante, contudo de forma independente (teoria de Brönsted-Lowry), e GilbertN. Lewis (teoria de Lewis). Em 1884, porém, Svant Arrhenius desenvolveu um conceito para ácidos conside- rado mais simplificado que as demais teorias. De acordo com Arrhenius, “ácidos são compostos que sofrem ionização em solução aquosa, produzindo um único tipo de cátion, o H1”. Vejamos alguns exemplos de ácidos e suas ionizações: • Ácido clorídrico (HCl): presente na composição do suco gástrico do estômago e tam- bém comercializado na forma impura com o nome de ácido muriático. HCl 1 H 2 O w H 3 O1 1 Cl2 ou HCl (aq.) → H O2 +H (aq.) 1 lC (aq.) – • Ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ): ácido muito corrosivo presente na solução de “água de bateria” dos automóveis. O desenvolvimento industrial de um país pode ser defi nido em razão da produção desse ácido. H 2 SO 4 1 2H 2 O w 2H 3 O1 1 SO 4 2– ou H 2 SO 4(aq.) → H O2 2H1 1 SO 4 2– Note que, para simplifi car o nosso estudo, foram e serão omitidos os estados físicos dos participantes do processo de ionização. 1 K o s ti a n ty n A b la zo v /S h u tt e rs to ck Defi nição Função química : conjunto de substâncias que apresentam as mesmas propriedades. Ácido : do latim acidus, que signifi ca “azedo”. Atenção 1 Lembre-se de que ácidos são compostos moleculares (apresentam exclusivamente ligações covalentes) e, portanto, sofrem ionização, e não dissociação. Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 65 5/2/18 10:10 AM 66 CAPÍTULO 3 Outros ácidos importantes que devemos conhecer e suas equações de ionização: • Ácido carbônico (H 2 CO 3 ): presente em refrigerantes e águas gaseifi cadas H 2 CO 3 1 2H 2 O w 2H 3 O1 1 2CO 3 2 ou H 2 CO 3(aq.) → H O2 2H1 1 2CO 3 2 • Ácido fosfórico (H 3 PO 4 ): usado na indústria de refrigerantes como acidulante. H 3 PO 4 1 3H 2 O w 3H 3 O1 1 2PO 4 3 ou H 3 PO 4(aq.) → H O2 3H1 1 2PO 4 3 • Ácido acético (H 3 C — COOH): ácido orgânico que dá o sabor azedo à solução chamada vinagre. H 3 C — COOH 1 H 2 O w H 3 O1 1 H 3 C — COO2 ou H 3 C — COOH (aq.) → H O2 H1 1 H 3 C — 2COO (aq.) 1 Apesar de as substâncias a seguir apresentarem determinado número de hidrogênios em suas estruturas, o número de hidrogênios ionizáveis não será igual. Explica-se esta exceção por existirem hidrogênios ligados diretamente ao elemento central fósforo (P), o que gera a formação de uma ligação covalente muito pouco polar. Veja suas fórmulas estruturais: H 3 PO 3 H 3 PO 2 P O H H — O H — O H H — O — P H H O Hidrogênio não ionizável, pois não está ligado a elementos muito eletronegativos. Ionização de poliácidos A ionização de ácidos com mais de um hidrogênio ionizável também pode ser repre- sentada por etapas. Veja: Primeira etapa: H 2 SO 4 → H O2 H1 1 2HSO 4 H 2 SO 4 1 H 2 O w H 3 O1 1 2HSO 4 2 Segunda etapa: 2HSO 4 → H O2 H1 1 2SO 4 2 2HSO 4 + H 2 O w H 3 O1 1 2SO 4 2 Como são muitos os tipos de ácidos encontrados, e sabendo que cada substância apresenta suas peculiaridades, os cientistas criaram subdivisões da função que foram de- fi nidas como classifi cações dos ácidos. Classifi cação dos ácidos Os ácidos podem ser classifi cados de acordo com vários parâmetros. Vamos ver alguns deles. Quanto à presença ou não de oxigênio Hidrácidos: ácidos que não possuem o elemento oxigênio em sua estrutura. Exem- plos: HCl, HCN e H 2 S Oxiácidos: ácidos que apresentam o elemento oxigênio em sua estrutura. Exemplos: HClO, H 2 SO 4 e H 3 PO 4 Quanto ao número de elementos químicos Binários: ácidos que têm dois elementos químicos em sua composição. Exemplos: HBr, H 2 S, HCl Ternários: ácidos que têm três elementos químicos em sua composição. Exemplos: HBrO 3 , HCN, HNO 3 Quaternários: ácidos que têm quatro elementos químicos em sua composição. Exemplo: H 4 Fe(CN) 6 Curiosidade 1 Na história da Química, foram muitos os que tentaram dar uma defi nição coerente para os ácidos. Ainda no fi m do século XVII, Robert Boyle defi niu: “Os ácidos têm sabor azedo – essa é, aliás, uma das mais antigas indicações de acidez –, produzem efervescência ao reagirem com certos materiais como o zinco, mudam a cor de certos extratos vegetais, como o chá preto (atualmente chamamos essas substâncias de indicadores ácido-base), e perdem todas essas suas características quando em contato com as bases”. Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 66 5/2/18 10:10 AM 67 Q U ÍM IC A Quanto à volatilidade Voláteis: ácidos que são gases ou líquidos voláteis à temperatura ambiente. Exemplos: HCl, HCN, H 2 S e HNO 3 Fixos: ácidos que são sólidos ou líquidos poucos voláteis. Exemplos: H 2 SO 4 , H 3 PO 4 Quanto ao número de hidrogênios ionizáveis Monoácidos: ácidos em que, na ionização, cada molécula produz apenas um H1. Exemplos: HCl, HBrO 3 , HNO 3 , H 3 PO 2 Diácidos: ácidos em que, na ionização, cada molécula produz apenas dois íons H1. Exemplos: H 2 SO 4 , H 2 CO 3 , H 3 PO 3 Triácidos: ácidos em que, na ionização, cada molécula produz apenas três íons H1. Exemplos: H 3 BO 3 , H 3 PO 4 Poliácidos: ácidos em que, na ionização, cada molécula produz quatro ou mais íons H1. Exemplos: H 4 P 2 O 7 , H 4 Fe(CN) 6 1 Medindo a força de um ácido: ácidos fortes, semifortes e fracos Como vimos, um ácido dissolvido em água sofre ionização, que pode acontecer com muitas ou com apenas algumas das moléculas de ácido que foram dissolvidas. Existem, portanto, ácidos com graus variados de ionização (α). Lembre-se: Grau de ionização ( ) número demoléculas que ionizam número demoléculas dissolvidas α = Podemos, então, classifi car os ácidos da seguinte maneira: Ácidos fracos: Apresentam grau de ionização inferior a 5%: α , 5% Ácidos moderados ou semifortes: Apresentam grau de ionização compreendido entre 5% e 50%: 5% < α< 50% Ácidos fortes: Apresentam grau de ionização superior a 50%: α . 50% Ácido fraco 0 5 50 Ácido semiforte Ácido forte α (%) Veja o grau de ionização de alguns ácidos: Ácido Grau de ionização (%) Classifi cação HI 95 Forte HBr 93,5 Forte HCl 92,5 Forte HNO 3 92 Forte H 2 SO 4 61 Forte H 2 C 2 O 4 50 Moderado ou semiforte H 2 SO 3 30 Moderado ou semiforte H 3 PO 4 27 Moderado ou semiforte HF 8,5 Moderado ou semiforte H 4 C 2 O 2 1,4 Fraco H 2 S 0,08 Fraco H 3 BO 3 0,07 Fraco HCN 0,008 Fraco Atenção 1 Lembre-se de que o cátion H1 formado se liga, imediatamente, a uma molécula de água por meio de uma ligação dativa. Observe: O O H+ H ouH H+ H = H 3 O+ H Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 67 5/2/18 10:10 AM 68 CAPÍTULO 3 Assim podemos classifi cá-los da seguinte maneira: Hidrácidos Ácidos que não apresentam oxigênio na sua formulação – a força varia da seguinte maneira: Hidrácido Classifi cação HCl FortesHBr HI HF Moderado Os outros Fracos Oxiácidos Ácidos que apresentam oxigênio na sua formulação – a força pode ser prevista pela seguinte regra: Fórmula geral dos oxiácidos: H y XO z z 2 y 5 2 (ou maior) Forte z 2 y 5 1 Moderado z 2 y 5 0 Fraco Observação: x representa outros elementos químicos e y o número de hidrogênios ionizáveis. Exceção: O H 2 CO 3 apresenta α 5 0,18%. Portanto, trata-se de um ácido fraco, ao con- trário do que prevê a regra (3 2 2 5 1 s ácido semiforte). O motivo é que se trata de um ácido instável e, ao invés de se dissolver em água, uma parte se decompõe em CO 2 e H 2 O, de acordo com a equação: H 2 CO 3 w CO 2 1 H 2 O Decifrando o enunciado Lendo o enunciado Saia em busca da situação- -problema: O texto base aborda uma das consequências do processo de industrialização que é a chuva ácida. Para minimizar seus efeitos, é necessário conhecer a substância química responsável para que o combate seja mais efetivo. Portanto, a habilidade da questão se refere à capacidade de identifi car a característica da substância química, nesse caso o grau de ionização dos ácidos (força dosácidos), para combater seus efeitos no meio ambiente. (Enem) O processo de industrialização tem gerado sérios problemas de ordem ambien- tal, econômica e social, entre os quais se pode citar a chuva ácida. Os ácidos usualmente presentes em maiores proporções na água da chuva são o H 2 CO 3 , formado pela reação do CO 2 atmosférico com a água, o HNO 3 , o HNO 2 , o H 2 SO 4 e o H 2 SO 3 . Esses quatro últimos são formados principalmente a partir da reação da água com os óxidos de nitrogênio e de enxofre gerados pela queima de combustíveis fósseis. A formação de chuva mais ou menos ácida depende não só da concentração do áci- do formado, como também do tipo de ácido. Essa pode ser uma informação útil na elaboração de estratégias para minimizar esse problema ambiental. Se consideradas concentrações idênticas, quais dos ácidos citados no texto conferem maior acidez às águas das chuvas? a) HNO 3 e HNO 2 b) H 2 SO 4 e H 2 SO 3 c) H 2 SO 3 e HNO 2 d) H 2 SO 4 e HNO 3 e) H 2 CO 3 e H 2 SO 3 Resolução Resposta: D Para determinar a força de um oxiácido – ácido que contêm oxigênio em sua estrutura –, usa-se a regra prática: número de O – número de H1. Se a diferença for maior ou igual a dois, o ácido é forte. Se for igual a um, o ácido é mo- derado; se for zero, o ácido é fraco. Lembrar que o ácido carbônico (H 2 CO 3 ) é exceção à regra, pois é um ácido fraco. Para os ácidos do enunciado, temos: H 2 CO 3 : ácido fraco – exceção à regra HNO 3 : 3 2 1 5 2 2 ácido forte HNO 2 : 2 2 1 5 1 2 ácido moderado H 2 SO 4 : 4 2 2 5 2 2 ácido forte H 2 SO 3 : 3 2 2 5 1 2 ácido moderado Portanto, os ácidos citados no texto que conferem maior acidez às águas das chuvas são os ácidos sulfúrico (H 2 SO 4 ) e nítrico (HNO 3 ). Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 68 5/2/18 10:10 AM 69 Q U ÍM IC A Nomenclatura dos ácidos Os ácidos HCl, H 2 SO 4 e HNO 2 são chamados, respectivamente, ácido clorídrico, ácido sulfúrico e ácido nitroso. Como podemos descobrir o nome de um ácido pela sua fórmula e vice-versa? Basta seguirmos algumas regras criadas pelos químicos. Por exemplo, vamos descobrir o nome do ácido HNO 3 . • Passo 1 Primeiramente, veja quais os íons formados na ionização e, em seguida, consulte uma tabela, como a seguinte, para saber o nome do ânion formado na ionização do ácido. HNO 3 → H O 2 H1 1 NO 3 Ð s ânion nitrato Principais ânions Nomenclatura F2 Fluoreto Cl2 Cloreto Br2 Brometo I2 Iodeto CN2 Cianeto C O3 – l Clorato SO4 2– Sulfato SO3 2– Sulfi to CO3 2– Carbonato HCO3 – Hidrogenocarbonato (ou bicarbonato) PO4 3– Fosfato S22 Sulfeto CrO4 2– Cromato Cr O2 7 2– Dicromato MnO4 – Permanganato NO3 – Nitrato a d m in _ d e s ig n /S h u tt e rs to ck 1 Atenção 1 Perceba que os ânions sem oxigênio sempre terminam em eto, e os ânions oxigenados terminam em ato ou ito (sendo que a terminação ato indica a presença de um átomo de oxigênio a mais que a terminação ito). O ácido sulfúrico está presente na solução eletrolítica conhecida como “água de bateria”, encontrada nas baterias dos automóveis. Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 69 5/2/18 10:10 AM 70 CAPÍTULO 3 • Passo 2 Troque a terminação do ânion de acordo com o quadro seguir: Terminação do ânion ito ato eto oso (Terminação dos oxiácidos) ico (Terminação dos oxiácidos) ídrico (Terminação dos hidrácidos) Terminação do ácido Então: Nitrato passa a ser nítrico. • Passo 3 Acrescente a palavra ácido antes da designação. Pronto, o nome do ácido HNO 3 é ácido nítrico. 1 Agora, vamos fazer o inverso. Qual é a fórmula do ácido sulfídrico? • Passo 1 Consulte a tabela do passo 2 do exemplo anterior e troque a terminação. Sulfídrico passa a ser sulfeto. De acordo com a tabela de ânions, a fórmula do ânion é S22. • Passo 2 Coloque, à frente da fórmula do ânion, o(s) hidrogênio(s) em número igual ao módulo da carga do ânion (nesse caso, 2). Logo, a fórmula do ácido sulfídrico é H 2 S. Ampliando a nomenclatura de ‡cidos Sabendo o nome de determinado ácido, podemos descobrir o nome dos ácidos de toda a sua “família”. Observe a seguir. Ácido clórico HClO 3 – 1 átomo de O – 1 átomo de O + 1 átomo de O Ácido perclórico HClO 4 Ácido cloroso HClO 2 Ácido hipocloroso HClO Montando a fórmula estrutural de um oxiácido: Para montar a fórmula estrutural de um oxiácido, devemos seguir estes procedimentos. • Passo 1: Escreva o símbolo do elemento central (elemento diferente de hidrogênio e oxigênio). • Passo 2: Ligue esse elemento a tantos grupos O — H quantos forem possíveis. • Passo 3: Complete a estrutura, ligando o átomo central aos oxigênios restantes por ligação dupla ou dativa, de modo a completar o octeto (do átomo central). Passo 1 Passo 2 Passo 3 HNO 3 N H — O — N O H — O — N O H 3 PO 4 P O O H — O — P H H O O H — O — P O H H Atenção 1 Não coloque cargas na fórmula de um ácido. Ácidos são substâncias moleculares, e não iônicas! 1 Observação 1 Cuidado com os ácidos do fósforo, pois nem todos os hidrogênios são ionizáveis, como no caso do ácido fosfórico (H 3 PO 4 ). Veja o caso do ácido fosforoso e do hipofosforoso: H 3 PO 3 s ácido fosforoso s 2H1 H — O H — O P H O H 3 PO 2 s ácido hipofosforoso s s 1H1 H — O — P — O H H Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 70 5/2/18 10:10 AM 71 QU ÍM IC A Contextualize Vazamento de ácido mobiliza bombeiros no prédio da odontologia na UFMG Um vazamento de produto químico mobiliza equipes do Corpo de Bombeiros no prédio da faculdade de odontologia da Uni- versidade Federal de Minas Gerais (UFMG), no campus Pampulha, na manhã desta quinta-feira. [...] De acordo com o major Anderson Passos, do Batalhão de Emergências Ambientais e Reosta a Desastres (Bemad), houve va- zamento de ácido nítrico em uma das salas do prédio. O produto é usado em fertilizantes ou estudos em laboratório. “É um gás tóxico também, é oxidante. Está virando vapor muito rápido”, explica o militar. O militar também informou que algumas pessoas sentiam irritação na garganta, o que demandava o isolamento de todo o prédio. Disponível em: <www.em.com.br/app/noticia/gerais/2017/10/05/interna_gerais,906207/vazamento-de-acido-mobiliza-bombeiros-no-predio-da- odontologia-na-ufmg.shtml>. Acesso em: 11 abr. 2018. A respeito do texto, responda ao que se pede. a) Quais são as fórmulas molecular, eletrônica e estrutural da substância envolvida no vazamento? Se necessário, consulte a tabela periódica. b) Somente com as informações contidas no texto, decida se o ácido que vazou é fi xo ou volátil. Escreva o trecho da notícia que justifi ca a sua escolha. Atividades 13. Escreva as equações químicas de ionização parcial e total dos seguintes ácidos: a) HCl b) H 2 SO 4 c) H 3 PO 3 14. (Ufl a-MG) Uma solução aquosa de H 3 PO 4 é ácida devido à presença de: a) água. b) hidrogênio. c) fósforo. d) hidrônio. e) fosfato. 15. Qual das alternativas a seguir indica somente ácidos inor- gânicos (não contêm cadeia de carbonos): a) HCl, H 2 SO 4 , H 3 C — CH 2 — COOH b) H 2 S, H 3 C — CH 2 — OH, HMnO 4 c) H 3 C — OH, H 2 SO 3 , H 3 BO 3 d) HI, HClO 4 , HCNS e) HF, HCN, H 2 CO 3 Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 71 5/2/18 10:10 AM 72 CAPÍTULO 3 16. (UFU-MG) Entre os oxiácidos H 2 SO 3 , H 3 BO 3 , HClO 3 e HMnO 4 , a ordem crescente de força ácida para esses com- postos é: a) H 2 SO 3 , HClO 3 , H 3 BO 3 , HMnO 4 b) HClO 3 , HMnO 4 , H 2 SO 3 , H 3 BO 3 c) H 3 BO 3 , HClO 3 , H 2 SO 3 , HMnO 4 d) H 3 BO 3 , H 2 SO 3 , HClO 3 , HMnO 4 e) HMnO 4 , HClO 3 , H 3 BO 3 , H 2 SO 3 17. (UFC-CE) O esquema a seguir mostra a aparelhagem que pode ser utilizada para testar a força dos ácidos: Em qual das soluções, todas com mesmo número de mo- léculas e mesma temperatura, a lâmpada apresenta maior brilho? a) HF b) H 2 S c) H 3 PO 4 d) H 4 SiO 4e) HNO 3 18. (Acafe-SC) Os nomes dos ácidos oxigenados HNO 2 , HClO 3 , H 2 SO 3 e H 3 PO 4 são, respectivamente: a) nitroso, clórico, sulfuroso e fosfórico. b) nitroso, clorídrico, sulfúrico e fosfórico. c) nítrico, hipocloroso, sulfuroso e fosfórico. d) nitroso, perclórico, sulfúrico e fosfórico. e) nítrico, cloroso, sulfúrico e hipofosforoso. 19. (UFPB) Os ácidos são substâncias químicas sempre pre- sentes no cotidiano do homem. Por exemplo, durante a amamentação, era comum usar-se água boricada (solução aquosa que contém ácido bórico) para fazer a assepsia do seio da mãe; para limpezas mais fortes da casa, emprega- -se ácido muriático (solução aquosa de ácido clorídrico); nos refrigerantes, encontra-se o ácido carbônico e, no ovo podre, o mau cheiro é devido à presença do ácido sulfídrico. Esses ácidos podem ser representados, respectivamente, pelas seguintes fórmulas moleculares: a) H 3 BO 3 , HCl, H 2 CO 2 e H 2 SO 4 b) H 2 BO 3 , HCl, H 2 CO 3 e H 2 S c) H 3 BO 3 , HClO 3 , H 2 SO 3 e H 2 CO 2 d) H 2 BO 3 , HClO 4 , H 2 S e H 2 CO 3 e) H 3 BO 3 , HCl, H 2 CO 3 e H 2 S 20. +Enem [H24] Sobre os conceitos de funções químicas inorgânicas, um estudante fez algumas anotações após sua aula experimental de ácidos em laboratório: I. O ácido fosforoso apresenta 3 hidrogênios ionizáveis. II. Os nomes dos seguintes ânions ClO2, NO2 – , CrO4 2– e P O2 7 4– são, respectivamente, hipoclorito, nitrito cro- mato e pirofosfato. III. O ácido clórico tem fórmula HCl. Este estudante cometeu quantos erros? a) Nenhum b) 1 c) 2 d) 3 e) 4 Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 72 5/2/18 10:10 AM 73 QU ÍM IC A Complementares Tarefa proposta 12 a 24 c) 1b – 2e – 3f – 4i – 5j – 6h – 7g – 8d d) 1e – 2b – 3f – 4j – 5i – 6h – 7k – 8d e) 1f – 2b – 3a – 4h – 5j – 6i – 7g – 8c 23. (PUC-MG) A tabela apresenta algumas características e aplicações de alguns ácidos: Nome do ácido Aplicações e características Ácido muriático Limpeza doméstica e de peças metálicas (decapagem) Ácido fosfórico Usado como acidulante em refrigerantes, balas e gomas de mascar Ácido sulfúrico Desidratante, solução de bateria Ácido nítrico Indústria de explosivos e corantes As fórmulas dos ácidos da tabela são, respectivamente: a) HCl, H 3 PO 4, H 2 SO 4 , HNO 3 b) HClO, H 3 PO 3 , H 2 SO 4 , HNO 2 c) HCl, H 3 PO 3 , H 2 SO 4 , HNO 2 d) HClO 2 , H 4 P 2 O 7 , H 2 SO 3 , HNO 2 e) HClO, H 3 PO 4 , H 2 SO 3 , HNO 3 24. Classifi que os ácidos H 2 S, HBr e H 2 CO 3 quanto: a) à presença de oxigênio; b) ao número de hidrogênios ionizáveis; c) ao número de elementos químicos; d) à força. 21. (UMC-SP, adaptada) O HCl, quanto ao número de hidro- gênios ácidos; elementos químicos; presença de oxigênio e estado físico, classifi ca-se, respectivamente, como: a) monoácido, ternário, oxiácido, líquido. b) monoácido, binário, hidrácido, gasoso. c) biácido, binário, oxiácido, gasoso. d) biácido, ternário, hidrácido, gasoso. e) monoácido, binário, hidrácido, líquido. 22. (UFSM-RS) Associe a coluna 2 à coluna 1, considerando os ácidos. Coluna 1 1. H 4 P 2 O 7 2. H 3 PO 3 3. H 3 PO 4 4. HClO 2 5. HClO 3 6. HClO 4 7. H 2 SO 3 8. HNO 2 Coluna 2 a) fosfórico b) fosforoso c) nitroso d) nítrico e) hipofosforoso f) pirofosfórico g) sulfuroso h) cloroso i) perclórico j) clórico k) sulfúrico A sequência das combinações corretas é: a) 1e – 2f – 3a – 4h – 5b – 6j – 7g – 8d b) 1f – 2e – 3b – 4j – 5h – 6i – 7k – 8c Tarefa proposta 1. (Ufl a-MG, adaptada) As soluções aquosas de cloreto de potássio (KCl) apresentam boa condutividade elétrica, devido ao movimento de: a) seus elétrons livres. b) suas moléculas hidratadas. c) suas moléculas dispersas. d) seus íons livres. 2. Certa substância, ao interagir com a água, forma uma solução alcalina e melhor condutora de eletricidade que a água pura. Esta substância é: a) Hg b) CO 2 c) NO d) Na e) H 3 C — COOH 3. A condutibilidade elétrica de uma solução aquosa depende: I. do volume da solução; II. da concentração de íons hidratados; III. da natureza do soluto. Dessas afi rmações, apenas: a) I é correta. b) II é correta. c) III é correta. d) I e II são corretas. e) II e III são corretas. 4. (Fatec-SP) Sabe-se que a neutralização é uma reação entre um ácido e uma base que forma sal e água. Além disso, sabe-se que o sal Ba(SO 4 ) é insolúvel, ou seja, não gera íons em solução. Além disso, para conduzir a corrente elétrica são necessários íons em solução. Goteja-se, por meio de uma bureta, solução de ácido sulfúrico de certa concentração sobre um dado volu- me de solução de hidróxido de bário de igual concentração, até que o ponto fi nal da neutralização seja alcançado. O gráfi co que melhor expressa a variação da condutibilidade elétrica do sistema no decorrer da neutralização é: a) condutib. elétrica vol. ácido b) condutib. elétrica vol. ácido c) condutib. elétrica vol. ácido d) condutib. elétrica vol. ácido e) condutib. elétrica vol. ácido Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 73 5/2/18 10:10 AM 74 CAPÍTULO 3 5. (Unicamp-SP) As substâncias puras, brometo de lítio (LiBr), áci do acético (H 3 C — COOH) e álcool etílico (H 3 C — CH 2 — OH), na temperatura ambiente, podem ser classificadas como não condutoras de eletricidade. Porém, as suas respectivas soluções aquosas apresentam os seguintes comportamen- tos: LiBr conduz muito, H 3 C — COOH conduz pouco e H 3 C — CH 2 — OH praticamente não conduz a corrente elétrica. Explique os diferentes comportamentos destas substâncias em solução aquosa. 6. (Unicamp-SP) À temperatura ambiente, o cloreto de sódio (NaCl) é sólido e o cloreto de hidrogênio (HCl) é um gás. Estas duas substâncias podem ser líquidas em temperatu- ras adequadas. a) Por que, no estado líquido, o NaCl é um bom condu- tor de eletricidade? b) Por que, no estado líquido, o HCl é um mau condutor de eletricidade? c) Por que, em solução aquosa, ambos são bons condu- tores de eletricidade? 7. (UFTM-MG) Há, em nosso redor, materiais que conduzem muito bem a corrente elétrica e outros que a conduzem muito mal. Sendo assim, explique por que: a) o metal cobre, no estado sólido, é bom condutor de corrente elétrica. b) o cloreto de sódio, no estado sólido, é mau condu- tor de corrente elétrica, enquanto a salmoura conduz muito bem a corrente elétrica. 8. (Unicamp-SP) Indique, nas afirmações a seguir, o que é corre- to ou incorreto, justificando sua resposta em poucas palavras: “Uma solução aquosa de cloreto de hidrogênio apresenta o número de cátions H1 igual ao de ânions Cl2. Portanto é eletricamente neutra e não conduz a eletricidade”. 9. (UFMG) Observe o desenho. Ele representa um circuito elé- trico. O béquer contém água pura, à qual se adiciona uma das seguintes substâncias: KOH (s) , C 6 H 6() , HCl (g) , Fe (s) , NaCl (s) . Após a adição, a lâmpada pode ou não se acender. Indique quais dessas substâncias fariam a lâmpada se acender. 10. (Unicamp-SP) No circuito elétrico esquematizado a seguir, o copo pode conter um dos diferentes líquidos mencionados: R e p ro d u ç ã o /U F M G , 1 9 9 5 . R e p ro d u ç ã o /U N IC A M P, 1 9 9 0 . 1) água destilada. 2) solução aquosa de NaOH. 3) solução aquosa de HCl. 4) solução aquosa de sacarose (C 12 H 22 O 11 ). 5) solução aquosa de NaCl. 11. (UPE) Em uma feira de Ciências, apresentou-se um vídeo que mostrava, simultaneamente, três experimentos dife- rentes (I, II e III), conforme indicados a seguir. Em cada recipiente, havia: I. solução de cloreto de sódio; II. cloreto de sódio sólido; III. cloreto de sódio fundido. Passados alguns instantes, percebeu-se que se acendeu (acenderam) apenas a(s) lâmpada(s): a) I b) II c) III d) I e II e) I e III 12. +Enem [H24] O ácido bromídrico é normalmente usado na produção de brometos inorgânicos, na purificação de compostosalcóxi e fenóxi, na substituição de grupos hi- droxila e na hidrobromação de alcenos. Também catalisa reações de alquilação e a extração de certos minérios. Ele pode ser produzido eletroliticamente, ou ser prepa- rado tratando bromatos com ácidos não oxidantes, tais como os ácidos fosfórico ou acético. A escrita correta, segundo a Iupac, desse ácido é: a) H 2 BrO 2 b) HBrO 2 c) Br(OH) 2 d) HBr e) H 2 Br 13. Equacione a reação de ionização (em uma etapa) dos se- guintes ácidos: a) HNO 2 b) H 2 CO 3 c) H 3 BO 3 d) H 4 SiO 4 14. Observe a ionização completa do ácido fosforoso. H 3 PO 3 1 2H 2 O w 2H 3 O1 1 HPO3 2– Qual é o número de hidrogênios ionizáveis e a força deste ácido? R e p ro d u ç ã o /U P E , 2 0 1 2 . Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 74 5/2/18 10:10 AM 75 Q U ÍM IC A 15. (Fuvest-SP) No circuito elétrico abaixo, dois eletrodos E 1 e E 2 conectados a uma lâmpada podem ser mergulhados em diferentes soluções. Supondo que a distância entre os eletrodos e a porção mergulhada sejam sempre as mesmas, compare o brilho da lâmpada, quando se usam as seguintes soluções: Lâmpada 110 V E 1 E 2 a) ácido cianídrico (HCN): 0,1mol/L . 1% ionizado b) sacarose (C 12 H 22 O 11 ): 0,1 mol/L c) cloreto de potássio (KCl): 0,1 mol/L . 100% dissociado 16. Faça a associação correta: (A) Encontrado no suco gástrico, responsável pela aci- dez estomacal. (B) Único ácido que corrói o vidro. (C) Odor característico de ovo podre. (D) Usado nas câmaras de execuções nos EUA. (E) Constituinte do vinagre. (F) Desidratante energético, usado nas soluções das ba- terias dos veículos. (G) Usado para fabricar explosivos. (H) Acidulante de bebidas como Coca-Cola®. (I) Usado em bebidas como água gaseifi cada, refrige- rantes, cerveja, entre outros. I. H 2 CO 3 II. HCN III. HNO 3 IV. HF V. H 3 PO 4 VI. HCl VII. H 3 C — COOH VIII. H 2 S IX. H 2 SO 4 17. (UEPB) As fórmulas moleculares dos ácidos: periódico, iodoso, iódico e hipoidoso são, respectivamente: a) HIO 4 , HIO 2 , HIO 3 e HIO b) HIO, HIO 2 , HIO 3 e HIO 4 c) HIO 4 , HIO 3 , HIO 2 e HIO d) HIO, HIO 4 , HIO 3 e HIO 2 e) HIO 2 , HIO, HIO 4 e HIO 3 18. (UPM-SP) Certo informe publicitário alerta para o fato de que, se o indivíduo tem azia ou pirose com grande frequência, deve procurar um médico, pois pode estar ocorrendo refl uxo gastroesofágico, isto é, o retorno do conteúdo ácido do estômago. A fórmula e o nome do áci- do que, nesse caso, provoca a queimação, no estômago, a rouquidão e mesmo dor toráxica são: a) HCl e ácido clórico. b) HClO 2 e ácido cloroso. c) HClO 3 e ácido clorídrico. d) HClO 3 e ácido clórico. e) HCl e ácido clorídrico. 19. (Fuvest-SP) Observa-se que uma solução aquosa saturada de HCl libera uma substância gasosa. Uma estudante de química procurou representar, por meio de uma fi gura, os tipos de partículas que predominam nas fases aquosa e gasosa desse sistema – sem representar as partículas de água. A fi gura com a representação mais adequada seria: a) b) c) d) e) 20. (Enem) As misturas efervescentes, em pó ou em compri- midos, são comuns para a administração de vitamina C ou de medicamentos para azia. Essa forma farmacêutica sólida foi desenvolvida para facilitar o transporte, aumentar a es- tabilidade de substâncias e, quando em solução, acelerar a absorção do fármaco pelo organismo. As matérias-primas que atuam na efervescência são, em geral, o ácido tartárico ou o ácido cítrico, que reagem com um sal de caráter básico, como o bicarbonato de sódio (NaHCO 3 ), quando em contato com a água. A partir do contato da mistura efervescente com a água, ocorre uma série de reações químicas simultâneas: liberação de íons, formação de ácido e liberação do gás carbônico – gerando a efervescência. As equações a seguir representam as etapas da reação da mistura efervescente na água, em que foram omitidos os estados de agregação dos reagentes, e H 3 A representa o ácido cítrico. I. NaHCO 3 w Na1 1 HCO3 – II. H 2 CO 3 w H 2 O 1 CO 2 III. HCO 3 − 1 H1 w H 2 CO 3 IV. H 3 A w 3H1 1 A32 R e p ro d u ç ã o /M a ck e n zi e , 2 0 0 2 . R e p ro d u ç ã o /F U V E S T, 2 0 1 2 . Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 75 5/2/18 10:10 AM 76 CAPÍTULO 3 A ionização, a dissociação iônica, a formação do ácido e a liberação do gás ocorrem, respectivamente, nas seguintes etapas: a) IV, I, II e III b) I, IV, III e II c) IV, III, I e II d) I, IV, II e III e) IV, I, III e II 21. (Fuvest-SP) As fi guras a seguir representam, de maneira simplifi cada, as soluções aquosas de três ácidos, HA, HB e HC, de mesmas concentrações. As moléculas de água não estão representadas. Considerando essas representações, foram feitas as se- guintes afi rmações sobre os ácidos: I. HB é um ácido mais forte do que HA e HC. II. Uma solução aquosa de HA deve apresentar maior condutibilidade elétrica do que uma solução aquosa de mesma concentração de HC. III. Uma solução aquosa de HC deve apresentar pH maior do que uma solução aquosa de mesma concentração de HB. Está correto o que se afi rma em: a) I, apenas. b) I e II, apenas. c) II e III, apenas. d) I e III, apenas. e) I, II e III. 22. (UFVJM-MG, adaptada) Um ácido hipotético, representado por HA, é considerado um ácido forte, conforme aparece nas fi guras. A – H + A – H + A – H + A – H ++A – A –– A H + A – A –– A H + A – A –– A A – A –– A H + H + IV A – H + A – H + A – H + A – H ++A – A –– A H + A – A –– A H + A – A –– A A – A –– A AA H + H + A – H + A – H + A – H + A – H ++A – A –– A H + A – A –– A H + A A – A –– A A H + A A – A –– A H + A – H + A – H + A H + A – A – A –– A H + A – A –– A H + A A – A –– A A H + A A IIIIII A representação que melhor ilustra o conceito de maior grau de ionização é: a) I b) II c) III d) IV R e p ro d u ç ã o /F U V E S T, 2 0 1 0 . 23. (UPM-SP) Um ácido, quanto à força, classifi ca-se como forte, moderado e fraco, conforme a escala de grau de ionização abaixo. 100% Forte Moderado Fraco 50% 5% Assim, comparando-se o ácido A, cujo grau de ionização é de 40%, com outro B, no qual, na ionização de 1 mol de moléculas, somente 2,4 · 1023 moléculas não se ioni- zam, podemos dizer que: a) A é mais forte que B. b) A e B são igualmente moderados. c) A é tão fraco quanto B. d) B é mais forte que A. e) B é tão forte quanto A. 24. +Enem [H24] Indicadores ácido-base são muito úteis em um laboratório químico. Sabendo que não devemos inalar, tocar ou experimentar um composto para saber sua acidez, o indicador mostra, pela cor, o pH do meio. Um exemplo de indicador que pode ser feito em casa é usando folhas de repolho-roxo. Elas exibem cor intensa por causa da presença de pigmentos. Processando-se algumas folhas em um liquidifi cador com um pouco de água, extrai-se um líquido de cor roxa, que, posteriormente, passa por uma peneira. Foram realizados os seguintes experimentos, seguidos das observações: I. Sobre o volume de meio copo (.100 mL) do extrato líquido, adicionaram-se 20 mL de solução salina de cloreto de sódio. A cor roxa do extrato foi mantida. II. Sobre o volume de meio copo do extrato líquido, adi- cionou-se suco de um limão. A cor do extrato líquido se tornou vermelha. Sobre esses experimentos e os resultados obtidos, temos que: a) a mudança de cor de roxa para vermelha no segundo experimento é evidência de que ocorreu uma altera- ção do pH do sistema. b) o extrato líquido é uma mistura heterogênea. c) o meio não sofreu alteração de pH; o ocorrido foi ape- nas a oxidação da solução com o oxigênio do ambiente. d) não se pode afi rmar que o pH foi alterado, já que ne- cessita-se de um pHmetro. e) as folhas do repolho devem ter caráter básico, já que o extrato tornou-se vermelho. Vá em frente Acesse <https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/sugar-and-salt-solutions>.Acesso em: 3 dez. 2017. Neste link você consegue simular a diferença de condutividade de eletricidade das soluções. Autoavalia•‹o: V‡ atŽ a p‡gina 103 e avalie seu desempenho neste cap’tulo. Et_EM_1_Cad2_Qui_c03_55a76.indd 76 5/2/18 10:10 AM ► Reconhecer, classifi car e nomear as substâncias pertencentes às classes funcionais das bases e dos sais. Principais conceitos que você vai aprender: ► Classifi cação de bases e sais ► Nomenclatura de bases e sais ► Reações de neutralização ► Química do cotidiano 77 4 BASES E SAIS/COTIDIANO DE FUNÇÕES INORGÂNICAS OBJETIVOS DO CAPÍTULO QU ÍM IC A Lukas G ojd a/S h u tte rsto ck Acidentes com veículos em rodovias é cada dia mais comum no Brasil. Segundo o Instituto Avante Brasil, o país ocupa a posição de 4º lugar no ranking de países com maior número de mortes no trânsito, ficando atrás somente da China, Índia e Nigéria. Em outubro de 2017, um caminhão carregado de ácido sulfúrico tombou na rodovia em Cajati, no vale do Ribeira, interior de São Paulo, e mais de 200 moradores tiveram que evacuar suas casas. Além desta consequência, o rio Jacupiranguinha foi contaminado com 8 mil litros do produto, sem contar a contaminação ocorrida no solo. O ácido sulfúrico pode ser neutralizado. Para essa ação, é necessário o uso de outro composto, de caráter básico, geralmente o hidróxido de sódio (NaOH), conhecido popu- larmente como soda cáustica. A reação que ocorre é chamada de neutralização, em que o ácido reage com a base, formando seu respectivo sal e água. Desse modo, consegue-se elevar o pH do meio, atenuando os danos ambientais causados. • Você é capaz de citar uma propriedade organoléptica dos compostos inorgânicos que serão estudados neste caderno? M a rt in L is n e r/ S h u tt e rs to ck Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 77 5/2/18 10:12 AM 78 CAPÍTULO 4 Bases Ao contrário da palavra “ácido”, o termo base (ou álcali) não costuma ser tão usado no nosso dia a dia, ainda que as bases estejam muito presentes na nossa vida. Por exemplo, desentupidores de pias são formulados com elas, assim como muitos limpadores caseiros que contêm amônia, uma base. Devemos mencionar também os antiácidos estomacais, como o leite de magnésia. Já no fi m do século XIX, Arrhenius, em contraposição à classifi cação dos ácidos, elaborou uma defi nição para essa função: “Bases são substâncias que sofrem dissociação em solução aquosa, liberando um único tipo de íon negativo: o ânion hidróxido ou hidroxila, OH2”. 1 Vejamos algumas bases importantes, cujas equações de dissociação devemos conhecer: • NaOH (hidróxido de sódio): em solução, é comercializado com o nome de soda cáustica. Também usado na fabricação de sabões. • Equação de dissociação: NaOH w Na1 1 OH2 • Ca(OH) 2 (hidróxido de cálcio): conhecido como cal hidratada e empregado na constru- ção civil. • Equação de dissociação: Ca(OH) 2 w Ca21 1 2OH2 • Al(OH) 3 (hidróxido de alumínio): presente em várias marcas de antiácidos estomacais. • Equação de dissociação: Al(OH) 3 w Al3+ 1 3OH2 Da mesma maneira como são muitos os tipos de ácidos encontrados, também existe uma variedade muito grande de substâncias básicas, o que levou os cientistas a também criarem subdivisões dessa função, que foram defi nidas como classifi cação das bases. Para montar a fórmula de uma base, deve-se seguir o esquema de formulação de todas as substâncias iônicas. Faz-se o cruzamento das cargas do cátion e do ânion de modo a se obter o índice desses íons. Veja: M 1 (OH–) x x+O índice 1 é omitido. (OH (OH (OH Os parênteses são necessários toda vez que colocamos índice em um íon formado por mais de um elemento, assim como o OH2. Classifi cação das bases As bases, assim como os ácidos, podem ser classifi cadas de acordo com vários parâme- tros. Veremos alguns deles. Quanto ao número de hidroxilas Exemplos: NaOH, AgOH, CuOH, AuOH, NH 4 OH Exemplos: Ca(OH) 2 , Zn(OH) 2 , Cu(OH) 2 , Pb(OH) 2 , Fe(OH) 2 Exemplos: Al(OH) 3 , Au(OH) 3 , Fe(OH) 3 Exemplos: Pb(OH) 4 , Sn(OH) 4 Dibases Bases que apresentam apenas dois grupos OH– em sua estrutura. Tribases Bases que apresentam três grupos OH– em sua estrutura. Tetrabases Bases que apresentam quatro grupos OH– em sua estrutura. Monobases Bases que apresentam apenas um único grupo OH– em sua estrutura. Defi nição Álcali : do árabe al-qali, que signifi ca “cinzas de plantas”. Atualmente, sabe-se que essas cinzas contêm substâncias de características básicas. A B C Atenção 1 Lembre-se de que bases são compostos iônicos e, portanto, sofrem dissociação, e não ionização! Sabões usam base como matéria- -prima (A). Uma base é usada para a caiação de paredes (B). Alguns antiácidos também são exemplos de bases (C). Portanto, podemos notar a presença constante das bases em nosso dia a dia. ra w f8 /S h u tt e rs to ck B a n a n a R e p u b lic i m a g e s / S h u tt e rs to ck v d o v in _ v n /S h u tt e rs to ck Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 78 5/2/18 10:12 AM 79 Q U ÍM IC A Quanto à solubilidade As bases são substâncias iônicas e, como tais, são todas sólidas à temperatura ambiente (com exceção da amônia, NH 3 ). Assim, elas podem ou não ser solúveis em água (fato que não acontece com os ácidos inorgânicos, que, por serem todos polares, são sempre solúveis). A solubilidade das bases obedece à seguinte regra: Bases solúveis Bases parcialmente solúveis Bases insolúveis São as bases de metais do grupo 1 (família IA) e +NH4 (íon amônio). São as bases de metais do grupo 2 (família IIA). Exceção: Be(OH) 2 e Mg(OH) 2 , que são insolúveis. São as demais bases. Exemplos NaOH e KOH Ca(OH) 2 e Sr(OH) 2 Mg(OH) 2 e Fe(OH) 3 Acompanhe o valor da solubilidade de algumas bases, a 20 °C (em gramas de hidróxi- do/litro de H 2 O): NaOH KOH Ba(OH) 2 Ca(OH) 2 1 090 1 120 38,9 1,65 Mg(OH) 2 Al(OH) 3 Fe(OH) 2 Fe(OH) 3 0,009 0,008 0,001 0,0000001 Quanto à força Quando uma base se dissolve na água, ela se dissocia. Assim, podemos relacionar a força de uma base com sua solubilidade: base solúvel sofre extensa dissociação, gerando grande quantidade de íons livres em solução. Observe: Quanto mais solúvel for a base, mais extensa será sua dissociação e maior será sua força. Eis a força das bases: Bases fortes Bases fracas São as solúveis e as parcialmente solúveis. São as insolúveis e NH 4 OH. Exemplos KOH, CsOH e Ba(OH) 2 Mg(OH) 2 , Al(OH) 3 e Pb(OH) 4 Cuidado com a amônia (NH 3 ) A amônia (NH 3 ) é uma base bem diferente das outras. Olhando para sua fórmula, você vai perceber que ela é de origem molecular, e não de origem iônica, como todas as outras bases! Por isso, sua temperatura de ebulição é bem baixa (apesar de suas ligações de hidrogênio). É a única base gasosa à temperatura ambiente (você já deve ter sentido o cheiro dela em algum limpador doméstico). E, por ser molecular quando estiver dissolvida em água, forma o NH 4 OH –, denominado hidróxido de amônio, que sofre ionização, libe- rando íons hidroxila. Veja: NH 3 1 H 2 O w +NH 4 1 OH2 NH 3 1 H 2 O w NH 4 OH w +NH 4 1 OH2 Como forma OH2 em solução aquosa, é considerada base, pela teoria de Arrhenius. Essa solução aquosa é chamada comercialmente de amon’aco (hidróxido de amônio). Outro complicador é o fato de o grau de ionização da amônia ser bem baixo. Portanto, atenção: a amônia é a única das bases solúveis (pois é covalente e polar como a água) que é fraca. 1 1 2 2 Curiosidades 1 Robert Boyle, no fi m do século XVII, também deu uma das primeiras defi nições para as bases: “As bases formam soluções de sabor amargo que ‘amarram’ a boca, tornam a pele lisa e escorregadia, além de mudarem a coloração dos indicadores produzida pelos ácidos. As bases, porém, perdem essas características quando em contato com os ácidos”.2 Os elementos de transição apresentam características metálicas por natureza, ou seja, têm a capacidade de ceder elétrons, gerando íons positivos (cátions). Ocorre que muitos desses elementos podem se apresentar em mais de uma forma catiônica, construindo mais de uma fórmula básica. Isso é devido ao fato de as eletrosferas desses elementos apresentarem o subnível “d” como o mais energético. Assim, como o ferro pode ocorrer na forma Fe2+ ou Fe3+, suas bases possíveis são Fe(OH) 2 e Fe(OH) 3 . Defi nição Indicador : “substância” que, em solução, tem a cor modifi cada, servindo, assim, para medir a acidez e a basicidade do meio. Atenção 1 Somente a parte dissolvida é que sofre dissociação! 2 Lembre-se: nenhuma substância iônica é absolutamente insolúvel, mas, sim, apresenta solubilidade muito baixa. Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 79 5/2/18 10:12 AM 80 CAPÍTULO 4 Nomenclatura das bases A nomenclatura das bases é muito simples. Sendo uma substância iônica, basta usar- mos duas regras. 1a regra. Bases formadas por elementos com carga fixa. • Metais alcalinos e prata (Ag1): carga 11 • Metais alcalinoterrosos e zinco (Zn21): carga 12 • Alumínio: carga 13. Nesses casos, coloca-se o nome do ânion (hidróxido), seguido pelo nome do cátion. Veja a seguir. Nome do ânion Nome do cátion NaOH Hidróxido de sódio Al(OH) 3 Hidróxido de alumínio Zn(OH) 2 Hidróxido de zinco 2a regra. Bases formadas por cátions que podem ter duas ou três cargas diferentes. Os cátions que apresentam mais de uma carga exigem maior atenção. Nesses casos, a palavra “hidróxido” será acompanhada do nome do cátion, seguida da carga em alga- rismos romanos. A tabela a seguir mostra os cátions que podem ter carga variável e suas respectivas cargas. Carga Tabela de cátions 11 H Li Na K Rb Cs Fr NH 4 1 12 Be Mg Ca Sr Ba Ra Zn 13 Al 11 ou 12 Cu Hg Cd 11 ou 13 Au 12 ou 13 Fe Ni Co 12 ou 14 Sn Pb Mn Pt Nesse caso, os nomes ficam: Fe(OH) 2 : hidróxido de ferro II (ou hidróxido ferroso) Fe(OH) 3 : hidróxido de ferro III (ou hidróxido férrico) Os algarismos romanos têm a função de indicar qual é a carga do cátion presente. Note que também há a opção (mais antiga) de se utilizar a terminação oso para a carga mais baixa do cátion e a terminação ico para a carga mais alta, conforme indicado no exemplo. Montando a f—rmula eletr™nica de uma base As bases, como já dissemos, são substâncias essencialmente iônicas (com exceção da amônia). No entanto, na sua estrutura existe também uma ligação covalente unindo os átomos de oxigênio e de hidrogênio no ânion hidróxido. Observe as fórmulas a seguir: Na+ [ O H]1– [ O H]1– [ O H]1– Ba2+ • Elétron proveniente do sódio • Elétrons provenientes do bário É importante esclarecer que a presença de apenas uma ligação iônica na estrutura da substância já lhe confere propriedades de substância iônica. Portanto, com exceção da amônia, as bases são substâncias de origem iônica e sofrem dissociação quando dissol- vidas na água. Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 80 5/2/18 10:12 AM 81 Q U ÍM IC A Decifrando o enunciado Lendo o enunciado Faça a associação das informações: Sabe-se que o descarte de substâncias químicas no ambiente provoca poluição; nesse caso, na incineração está havendo liberação de cloreto de hidrogênio. Para neutralizar um ácido (cloreto de hidrogênio – HCl), devemos reagir com um meio que tenha caráter básico (alcalino). (Enem) Os tubos de PVC, material organoclorado sintético, são normalmente utilizados em encanamento na construção civil. Ao fi nal da sua vida útil, uma das formas de descarte desses tubos pode ser a incineração. Nesse processo, libera-se HCl (g) , cloreto de hidrogê- nio, dentre outras substâncias. Assim, é necessário um tratamento para evitar o problema da emissão desse poluente. Entre as alternativas possíveis para o tratamento, é apropriado canalizar e borbulhar os gases provenientes da incineração em: a) água dura. b) água de cal. c) água salobra. d) água destilada. e) água desmineralizada. Resolução Resposta: B Entre as alternativas possíveis para o tratamento, é apropriado canalizar e borbulhar os gases provenientes da incineração em água de cal 2 hidróxido de cálcio em solução aquosa (Ca(OH) 2(aq.) ) 2 para que ocorra a neutralização do HCl (g) , de acordo com a equação: Ca(OH) 2(aq.) 1 2HCl (g) w CaCl 2(aq.) 1 2H 2 O (,) As demais alternativas são erradas, pois: Água dura: água com alta concentração de cálcio e magnésio Água salobra: água com alta concentração de sais, principalmente cloreto de sódio (NaCl) Água destilada: água que passou por processo de destilação Água desmineralizada: água isenta de sais minerais Indicadores qu’micos Robert Boyle, no fi m do século XVII, já havia percebido que os ácidos e as bases eram capazes de mudar a cor de certos extratos vegetais, como o chá preto. Esses extratos são conhecidos atualmente por indicadores ‡cido-base. Em um laboratório de Química existem vários desses indicadores, tais como: fenolftaleína, papéis de tornassol e azul de bromotimol. Você também pode fazer um indicador em sua casa! Para isso, basta colocar algumas folhas de repolho roxo na água quente e esperar alguns minutos para que a substância de cor roxa do repolho seja extraída pela água. Essa “água roxa” é um ótimo indicador ácido- -base (um pouco malcheiroso, é verdade...). Veja as cores que alguns desses indicadores podem apresentar: Indicador Ácido Base Tornassol Vermelho Azul Fenolftaleína Incolor Rosa Azul de bromotimol Amarelo Azul Extrato de repolho roxo Vermelho Amarelo-esverdeado (A) Fenolftaleína em solução ácida, neutra e básica, nesta ordem, e (B) extrato de repolho roxo em solução ácida, neutra e básica, nesta ordem. A B F o to s : W il m a r N u n e s /B IP Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 81 5/2/18 10:12 AM 82 CAPÍTULO 4 Sais No nosso dia a dia, costumamos chamar de sal apenas o NaCl que usamos para salgar a comida, talvez por ser o mais comum dos muitos outros sais existentes. Sal é toda substância que sofre dissociação em solução aquosa, liberando pelo menos um cátion diferente de H1 e um ânion diferente de OH2. Veja alguns exemplos de sais e suas dissociações: Para o cloreto de sódio (NaCl): NaCl (s) → H O2 +Na (aq.) 1 lC (aq.) – Para o sulfeto de potássio (K 2 S): K 2 S (s) → H O2 +2K (aq.) 1 S (aq.) 2– Para o nitrato de sódio (NaNO 3 ): NaNO 3(s) → H O2 Na (aq.) + 1 NO 3(aq.) – Para o nitrato de cálcio (Ca(NO 3 ) 2 ): Ca(NO 3 ) 2(s) → H O2 +Ca (aq.) 1 2NO 3(aq.) – 1 Medindo a solubilidade de um sal Como é possível olhar para a fórmula de um sal e dizer se ele é ou não solúvel em água? Pensando nisso, os químicos, baseados em experiências, construíram a tabela de solubilidade. Tabela de solubilidade Ânions Insolúveis Solúveis Cl2, Br2, I2 Ag1, Pb21, Hg 2 1 Os demais S22 Os demais Elementos dos grupos 1 e 2, além do +NH4 NO3 – 2 Todos SO4 2– Ag1, Ca21, Ba21, Sr21 e Pb21 Os demais CO3 2– e PO4 3– Os demais Elementos do grupo 1 e +NH4 OH2 Os demais Elementos do grupo 1, +NH4 , Ca21, Sr21 e Ba21 Os demais Os demais Elementos do grupo 1 e +NH4 Entendeu como ela funciona? Sempre devemos fazer a consulta pelo ânion da subs- tância, seguindo o comando da linha correspondente. Para saber se o K 2 S é solúvel na água, veja a linha do ânion S22: são solúveis apenas as que têm um cátion dos grupos 1 (IA) e 2 (IIA) ou o +NH 4 . Como o K é do grupo 1, essa substân- cia é solúvel. É simples. E a substância PbS? Como o cátion Pb21 não pertence aos grupos 1 ou 2 e, obviamente, não é +NH 4 , então é uma substância insolúvel em água. 1 Cuidado com o bicarbonato de sódio (NaHCO 3 ) Ofi cialmente é denominado monoidrogenocarbonato de sódio, mas é muito usada sua nomenclatura comercial, que é bicarbonato (o que não signifi ca que existemdois ânions carbonatos em sua estrutura). Apresenta capacidade de neutralizar os excessos do ácido clorídrico do suco gástrico do estômago, sendo, por isso, muitas vezes usado como antiácido: NaHCO 3(s) 1 HCl (aq.) w NaCl (aq.) 1 H 2 O (,) 1 CO 2(g) O bicarbonato de sódio se decompõe e libera dióxido de carbono gasoso em contato com a água, por causa da formação do ácido carbônico. Esse ácido é instável e se decom- põe em água e gás carbônico (H 2 CO 3 w H 2 O 1 CO 2 ). Assim, também pode ser empregado nas receitas de culinária como fermento químico – para fazer crescerem massas de pães, bolos e biscoitos durante o cozimento no forno. Observação 1 Existem alguns sais que apresentam hidrogênio na sua composição. São os hidrogenossais: NaHCO 3 e Ca(HSO 4 ) 2 , por exemplo. Outros apresentam OH2. São os hidroxissais: Mg(OH)Cl e Al(OH) 2 Br. Atenção 1 Não se aplica o conceito de força para os sais, apenas o de solubilidade. Alguns autores consideram que todos os sais são eletrólitos fortes. A ideia é de que a quantidade que se dissolve, seja grande ou pequena, se dissocia praticamente 100%. Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 82 5/2/18 10:12 AM 83 Q U ÍM IC A Sua produção envolve uma reação de neutralização ácido-base, com excesso da substân- cia ácida, o que propicia o surgimento de um hidrogenossal, pela reação de neutralização par- cial, assunto que será aprofundado posteriormente em nossos estudos. Veja a fi gura a seguir. H+CO 3 Na+ OH–2– 1H 2 CO 3 + 1NaOH 1NaHCO 3 + 1H 2 O H+ Nomenclatura dos sais A nomenclatura dos sais é muito semelhante à das bases, pois ambas as funções são de ori- gem iônica. Assim, basta usarmos a regra: nome do ânion seguido pelo nome do cátion. O nome do ânion você pode encontrar na tabela fornecida no início deste capítulo, e o nome do cátion é igual ao do próprio elemento químico, com exceção do +NH 4 , chamado cátion amônio. Veja: Nome do ânion Nome do cátion KBr Brometo de potássio Ag 2 S Sulfeto de prata NaNO 3 Nitrato de sódio Ca(NO 3 ) 2 Nitrato de cálcio Al 2 (SO 4 ) 3 Sulfato de alumínio A montagem da fórmula dos sais segue o mesmo esquema empregado para todas as substâncias iônicas, assim como foi explicado no caso das bases. 1 Montando a fórmula eletrônica de um sal Os sais, assim como as bases, são substâncias essencialmente iônicas. No entanto, na sua estrutura existem também algumas ligações covalentes unindo os átomos que com- põem o seu ânion (quando este apresenta mais de um átomo na sua composição). Tam- bém o cátion amônio apresenta ligações covalentes. Como exemplo, observe a fórmula eletrônica de um sal. 3Na+ 3– O O O P O • Elétrons provenientes do sódio Atenção 1 Lembre-se de que sais são substâncias de características iônicas. Atividades 1. Equacione a reação de dissociação das seguintes bases: a) KOH b) Ba(OH) 2 c) Fe(OH) 3 d) Pb(OH) 4 Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 83 5/2/18 10:12 AM 84 CAPÍTULO 4 2. Entre as bases a seguir, indique as que são fortes e solúveis em água: I. LiOH II. Fe(OH) 3 III. Ca(OH) 2 IV. NaOH V. AgOH a) I e IV b) II e III c) III e V d) I, II e V e) III, IV e V 3. (PUC-MG) Numere a segunda coluna de acordo com a pri- meira, relacionando as bases com as respectivas aplicações: 1. NaOH 2. Mg(OH) 2 3. Ca(OH) 2 4. NH 4 OH ( ) usada como antiácido estomacal ( ) integra a composição de certos produtos de limpeza ( ) empregada na fabricação de sabão ( ) utilizada em construções civis Assinale a sequência correta encontrada: a) 3 2 4 2 1 2 2 b) 2 2 4 2 1 2 3 c) 1 2 3 2 2 2 4 d) 2 2 4 2 3 2 1 e) 3 2 1 2 4 2 2 4. Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, as fórmulas das bases: hidróxido de sódio, hidróxido de cálcio e hidróxido de alumínio: a) Na(OH) 2 , Ca(OH) 2 , Al(OH) 3 . b) NaOH, Ca(OH) 2 , Al(OH) 2 . c) Na(OH) 2 , Ca(OH) 2 , Al(OH) 2 . d) Na(OH) 2 , CaOH, Al(OH) 3 . e) NaOH, Ca(OH) 2 , Al(OH) 3 . 5. (IFSP) O grupo dos carbonatos é composto de minerais que inclui a calcita e a aragonita (carbonatos de cálcio), a dolomita (carbonato de magnésio e cálcio) e a siderita (carbonato de ferro). Os carbonatos são geralmente depositados em ambientes marinhos pouco profundos, com águas límpidas e quentes, como, por exemplo, em mares tropicais e subtropicais. A fórmula do carbonato de ferro III é: a) FeCO 3 b) Fe 2 CO 3 c) Fe(CO 3 ) 3 d) Fe 3 (CO 3 ) 2 e) Fe 2 (CO 3 ) 3 6. (Fuvest-SP) Responda: a) Que tipos de ligação há no Na 2 SO 4 sólido? b) Que ligações são desfeitas no Na 2 SO 4 (sólido) quando este é dissolvido em água? Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 84 5/2/18 10:12 AM 85 QU ÍM IC A 7. (Emescam-ES) Nos estudos de nefrologia, o aluno estudará o cálculo renal, popularmente conhecido como “pedra nos rins”. Sabe-se que a composição de um cálculo renal varia em camadas, ao longo de sua formação, sendo os principais constituintes o oxalato de cálcio e o fosfato de cálcio. As fórmulas desses compostos são, respectivamente: a) Ca(H 3 C — COO) 2 e CaPO 4 b) CaO e CaHPO 4 c) CaC 2 O 4 e Ca 3 (PO 4 ) 2 d) CaC 2 O 4 e CaPO 4 e) CaO e Ca 3 (PO 4 ) 2 8. +Enem [H24] O ácido clorídrico do estômago exerce função importante na digestão dos alimentos. Em indivídu- os em que essa acidez é superior à necessária, ela pode ser controlada usando pequenas quantidades de óxidos básicos, principalmente do grupo 2 da tabela periódica. Esses óxidos podem se comportar como bases, de acordo com as equações representadas a seguir: Equação 1: CaO (s) 1 H 2 O (,) w Ca(OH) 2(aq.) Equação 2: CaO (s) 1 HCl (aq.) w CaCl 2(aq.) 1 H 2 O (,) Desse modo, na equação: a) 1, o produto é o di-hidróxido de cálcio, uma base forte, apesar de pouco solúvel em água. b) 2, o coefi ciente de balanceamento do ácido é igual a 2. c) 2, o sal formado é hidrolisável. d) 1, o somatório dos coefi cientes de balanceamento é igual a 4. e) 1 e na equação 2, têm-se reações equivalentes, pois partem do mesmo reagente. Complementares Tarefa proposta 1 a 12 9. (UFSC) Em relação às substâncias NaOH, NH 4 OH, Al(OH) 3 , Fe(OH) 2 , Fe(OH) 3 , assinale a única afi rmação correta. a) São todas bases muito solúveis em água. b) Todas essas substâncias são compostos iônicos. c) Todas essas substâncias são moleculares. d) O hidróxido de sódio é uma base forte. e) Todas se dissociam fortemente quando misturadas em água. 10. (Unicamp-SP) Da caverna ao arranha-céu, o homem per- correu um longo caminho. Da aldeia, passou à cidade ho- rizontal e desta, à verticalização. O crescente domínio dos materiais e, portanto, o conhecimento de processos quími- cos teve papel fundamental nesse desenvolvimento. Uma descoberta muito antiga e muito signifi cativa foi o uso de Ca(OH) 2 para a preparação da argamassa. O Ca(OH) 2 tem sido muito usado, também, na pintura de paredes, processo conhecido como caiação, onde, reagindo com um dos constituintes minoritários do ar, forma carbonato de cálcio de cor branca. a) Dê o nome comum (comercial) ou o nome científi co do Ca(OH) 2 . b) Que faixa de valores de pH pode-se esperar para uma solução aquosa contendo Ca(OH) 2 dissolvido, considerando o caráter ácido-base dessa substância? Justifi que. c) Escreva a equação que representa a reação entre o Ca(OH) 2 e um dos constituintes minoritários do ar, for- mando carbonato de cálcio. 11. (UPM-SP) As fórmulas do sulfato férrico e do bromato de potássio são, respectivamente: a) Fe 2 (SO 3 ) 3 e KBr b) FeSO 3 e KBrO 4 c) Fe 2 S 3 e KBrO d) FeSO 4 e KBrO 2 e) Fe 2 (SO 4 ) 3 e KBrO 3 12. O líquido de Dakin (uma solução diluída de NaClO) é usado em endodontia como substância química auxiliar na fase de preparo do canal radicular, promovendo a lim- peza e desinfecção dos canais radiculares. Ele auxilia na remoção do materialorgânico do interior dos canais, no combate à infecção e na remoção de resíduos inorgânicos de substâncias quelantes ou descalcifi cantes que tenham sido usadas no alargamento do canal. O aumento da con- centração do líquido de Dakin aumenta a capacidade de dissolver material orgânico. A nomenclatura correta para a mistura capaz de dissolver material orgânico é: a) perclorato de sódio. b) hipoclorito de sódio. c) cloreto de sódio. d) clorato de sódio. e) clorito de sódio. Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 85 5/2/18 10:12 AM 86 CAPÍTULO 4 Desenvolva H25 Caracterizar materiais ou substâncias, identifi cando etapas, rendimentos ou implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais de sua obtenção ou produção. A cozinha é um verdadeiro laboratório químico, porque nela acontece uma série de fenômenos, tanto físicos quanto químicos. Por isso, no dia a dia do cozinheiro são usados muitos procedimentos considerados “truques ou segredos” que nem sempre correspondem ao que verdadeiramente acontece. Um dos mais comuns é a recomendação de adicionar um pouco de açúcar ao molho de tomate para tirar a acidez do molho, seja preparado em casa ou processado industrialmente. a) É possível o açúcar “tirar” a acidez do tomate? Justifi que. b) Como você explica a ação do açúcar adicionado ao molho de tomate? c) Proponha e justifi que o uso de outra substância química para remover a acidez do molho de tomate. Descreva também um possível inconveniente, associado às propriedades organolépticas, da adição da substância proposta. L o o k e r_ S tu d io /S h u tt e rs to c k Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 86 5/2/18 10:12 AM 87 QU ÍM IC A E se fosse possível? Tema integrador Trabalho, ciência e tecnologia O corpo humano é sustentado por diversos mecanismos, entre eles os ossos, que contêm em sua composição a hidroxiapatita, de fórmula Ca 5 (PO 4 ) 3 OH. Se fosse possível substituir os átomos de cálcio por átomos de bário, a massa do corpo humano aumentaria ou diminuiria? Se necessário, consulte uma tabela periódica. çcidos, bases e sais no cotidiano Com frequência encontramos as substâncias aqui estudadas em produtos que usa- mos em nosso dia a dia e em reações que ocorrem, por exemplo, em nosso organismo. Ácidos Ácido fosfórico Empregado na preparação de adubos e como acidulante/conservante nos refrige- rantes. Ácido sulfuroso Usado como conservante de alimentos e de bebidas como o vinho, além de ser um ótimo branqueador de tecidos. Ácido fl uorídrico Único ácido capaz de corroer o vidro. Por isso ele nunca é armazenado em recipientes desse material, mas em garrafas de plástico. Graças a essa propriedade, é usado na indús- tria de gravação (inscrição) em vidros. Ácido cianídrico Foi a substância usada nas câmaras de gás da Segunda Guerra Mundial. Ainda hoje ele é empregado para executar os condenados à morte nas câmaras de gás em alguns esta- dos dos Estados Unidos, como o Mississípi. Ácido clorídrico Usado na limpeza de superfícies metálicas antes de serem soldadas e no des- gaste do mármore (pisos, por exemplo). É comercialmente vendido com o nome de ácido muriático. Está presente no nosso estômago, onde é essencial ao processo da digestão. Ácido sulfídrico Esse ácido, de fórmula H 2 S, é o responsável pelo mau cheiro do ovo podre; nas condi- ções ambientes, é um gás também conhecido pelo nome sulfeto de hidrogênio. Ácido nítrico Um dos ácidos conhecidos há mais tempo e muito importante na química. Os alquimistas o chamavam aquafortis. Uma de suas principais utilidades está na pro- dução de explosivos como a trinitroglicerina e o TNT. É também empregado nas in- dústrias de corantes e farmacêutica, além de ser matéria-prima para a produção de fertilizantes. Ácido acético Também conhecido como ácido etanoico, nesse caso é um ácido orgânico que será estudado com maior profundidade em Química orgânica. Esse ácido é a substância que encontramos no vinagre e tem a fórmula estrutural apresentada a seguir. Este hidrogênio é o ionizável. H — C — C H O OH H 1 Curiosidade 1 Compostos higrosc—picos São substâncias capazes de absorver água de um sistema, principalmente da atmosfera. Hidróxido de sódio e ácido sulfúrico são dois exemplos importantes de substâncias higroscópicas. Quando o saleiro “entope”, é pela presença de cloreto de magnésio (MgCl 2 ) e sulfato de magnésio (MgSO 4 ) em quantidades apreciáveis no sal de cozinha. Como são substâncias também higroscópicas, em uma atmosfera com umidade relativa alta (ou seja, vai chover ou está chovendo), absorvem a água presente na atmosfera, difi cultando a saída do sal. J o s h u a R e s n ic k /S h u tt e rs to c k k a z o k a /S h u tt e rs to c k Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 87 5/2/18 10:12 AM 88 CAPÍTULO 4 Bases Hidróxido de sódio Usado na produção do sabão e presente em produtos como “limpa forno” e produtos usados para desentupir pias – graças à sua propriedade de reagir com as gorduras. Seu nome comercial é soda cáustica. É extremamente corrosivo. 1 Hidróxido de magnésio É muito usado como antiácido estomacal com o nome de “leite de magnésia”. Hidróxido de alumínio Também é um antiácido estomacal, além de ser útil em tingimentos e como agente fl oculante, acelerando a decantação em estações de tratamento de água. Sais Cloreto de sódio Encontrado dissolvido na água do mar ou na forma de cristais nas minas de sal (sal-ge- ma). Extremamente útil na nossa alimentação, na conservação de carnes, na medicina – como componente do soro fi siológico – e ainda como espessante em xampus. Sulfato de cálcio Na natureza, aparece sob as formas dos minerais gipsita e anidrita. É o principal com- ponente do gesso e do giz escolar. Bicarbonato de sódio É a substância ativa do sal de fruta, um antiácido estomacal. Também encontra utilidade como fermento de pães e bolos e em alguns extintores de incêndio, como o de “pó químico”. Nitrato de prata Usado na cauterização de verrugas e feridas, é muito útil na obtenção de outros sais de prata – como o brometo e o cloreto –, empregados em fotografi a. Encontra também utilidade na fabricação de vidros e espelhos. Nitrato de sódio O salitre do Chile é usado na fabricação de fertilizantes e do ácido nítrico. Assim como o cloreto de sódio, é utilizado na indústria de conservação das carnes. Carbonato de cálcio Com alto grau de pureza, constitui o mármore. É também o constituinte do calcário, matéria-prima na fabricação do vidro, do cimento e da cal. Na agricultura, serve para dimi- nuir a acidez dos solos. É mais um antiácido estomacal e principal constituinte dos medi- camentos contra a osteoporose. O mármore é um exemplo de carbonato de cálcio pratica- mente puro. Desde o século X a.C., esse material é usado por muitos artistas para esculpir. Hipoclorito de sódio É um poderoso agente bactericida, também usado como alvejante, ou seja, tem a capaci- dade de descorar alguns objetos, por exemplo, o jeans; é vendido em soluções com os nomes de água de lavadeira ou água sanitária. É usado também com o nome de líquido de Dakin. Fluoreto de sódio Presente na composição da maioria dos cremes dentais, pois tem ação anticárie. Ele altera a composição química do esmalte dos dentes, tornando-o bem mais resistente. Interação O conhecimento químico – nomenclatura, fórmulas e propriedades das substâncias – será necessário para facilitar a compreensão do estudo dos minérios e minerais presentes na litosfera terrestre, assunto que será visto em Geografi a, caderno 3, capítulo 2. Curiosidade 1 Apesar de altamente tóxica, a soda cáustica é usada para preparar um prato de peixe norueguês, chamado Lutefi sk. A tradução literal do nome é “peixe com soda cáustica”. P a o p a n o /S h u tt e rs to ck P a u lo S ch lic k /A rq u iv o d a e d it o ra N ik o la y e v A le x e y /S h u tt e rs to ck L u is Ca rl o s T o rr e s /S h u tt e rs to ck Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 88 5/2/18 10:12 AM 89 Q U ÍM IC A Conexões Fontes de fósforo O fósforo é obtido a partir da rocha fosfática, que engloba vários minérios diferentes, todos pertencentes ao grupo das apatitas. As apatitas apresentam a composição química geral Ca 10 (PO 4 ) 6 X 2 , em que X pode ser fl úor (F), cloro (Cl), hidroxila (OH–) ou carbonato (CO ) 3 O ) 3 O )O )2–O ) . Elas ocupam a décima posição em abundância na crosta terrestre e são a única fonte de fósforo usada para o processamento industrial, por ser a única que apresenta viabilidade econômica. Veja o gráfi co a seguir, que ilustra a divisão do uso do minério retirado do solo em todo o mundo desde 2006 até 2016: órico Fertilizantes 139 milhões de t de rocha Nutrição animal 11,4 milhões de t de rocha Indústria 10,5 milhões de t 59% Detergentes 11% Bebidas e alimentos 30% Diversos • 86% da demanda por rocha fosfática depende do mercado de fertilizantes • Cerca de 70% da rocha destinada para fertilizantes é utilizada na produção de ácido fosfórico 86% 7% 7% A DEMANDA DE ROCHA FOSFÁTICA A maior porcentagem do minério retirado é processada e tem como destino a produção de fertilizantes e como com- ponente em ração animal, uma vez que a presença de cálcio é importante na formação de estruturas ósseas. Outra parte signifi cativa vai para a produção de ácido fosfórico, largamente usado como acidulante em refrigerantes, como aditivo em detergentes (nesse caso, o excesso de fosfato que é despejado no esgoto pode provocar a poluição da água, promo- vendo a morte da fauna e da fl ora de ambientes aquáticos) e na produção de diversos medicamentos. O ácido fosfórico é produzido a partir da rocha fosfática e o ácido sulfúrico a partir do enxofre, que também é extraí- do do solo. A produção desses materiais pode ser um indicativo do desempenho industrial de um país, pois, se o consumo desses ácidos é alto, sua produção industrial também é alta. Analisando o texto, qual é a massa de apatita, em toneladas, entre 2006 e 2016, que será destinada à produção de ácido fosfórico e para a indústria de bebidas e alimentos? Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 89 5/2/18 10:12 AM QUESTÃO ORIENTADORA 90 CAPÍTULO 4 Objetivo geral de formação da área de Ciências da Natureza envolvido nesta pesquisa Tomar decisões, de modo pessoal e coletivo, com autonomia, responsabilidade, fl exibilidade, resiliência e determinação, usando os conhecimentos adquiridos na escola, utilizando princípios éticos, democráticos, inclusivos, sustentáveis e solidários. Objetivos específi cos desenvolvidos 1 Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental. 2 Analisar perturbações ambientais, identifi cando fontes, transporte e(ou) destino dos poluentes ou prevendo efeitos em sistemas naturais, produtivos ou sociais. 3 Avaliar propostas de alcance individual ou coletivo, identifi cando aquelas que visam à preservação e à implementação da saúde individual, coletiva ou do ambiente. 4 Avaliar propostas de intervenção no meio ambiente, aplicando conhecimentos químicos, observando riscos ou benefícios. Avaliação da pesquisa Depois de concluída toda a pesquisa e apresentação, con- verse com a equipe e faça um balanço de toda a atividade de pesquisa. Finalmente, discuta se agora você é capaz de iden- tifi car quais medidas podem ser tomadas para evitar e/ou minimizar os problemas cau- sados por vazamentos aciden- tais de substâncias químicas. Quais são os efeitos causados por acidentes com vazamentos de substâncias químicas? Tema de pesquisa Neste caderno, estudamos três classes de substâncias inorgânicas que apresentam grande importância na Química: ácidos, bases e sais. Fizemos também a análise da classi- fi cação, nomenclatura e propriedades associadas a estas substâncias. Vimos as principais formas que essas substâncias podem reagir entre elas e as substâncias que podem ser formadas. Assim, podemos avaliar as interações em diferentes sistemas. Na proposta de pesquisa a seguir, investigaremos os vazamentos acidentais dessas substâncias químicas no meio ambiente, como interagem com a natureza, as formas de minimizar os efeitos no ambiente e quais são as medidas de prevenção. Em grupos, coletem informações da seguinte maneira: um grupo deve pesquisar tópi- cos diferentes relacionados a vazamento acidental de substâncias químicas no ambiente. Separem reportagens em jornais, revistas e outros periódicos de acidentes que envolvam o vazamento de substâncias químicas, principalmente de ácidos, bases e sais, anotando infor- mações importantes (quem provocou o acidente, quanto de material estava envolvido, como ocorreu, se houve dano ambiental e/ou vítimas e quais ações foram tomadas para minimizar os efeitos decorrentes do vazamento). Outro grupo deverá entrevistar profi ssionais especia- lizados na ação imediata nesse tipo de acidente – bombeiros, técnicos das agências ambien- tais e agentes da defesa civil –, perguntando e anotando quais são as ações que são tomadas nessas situações. Outra pesquisa deverá apontar como funcionam os pictogramas (como o diagrama de Hommel e as placas de simbologia de risco que são colocadas em caminhões), que são usados para identifi car rapidamente as principais características das substâncias quí- micas. Finalmente, outro grupo deverá entrevistar profi ssionais da saúde para descobrir quais são as providências que são tomadas com as vítimas desses vazamentos. Em seguida, cada grupo deve produzir um relatório de conclusão de pesquisa, rela- cionado ao seu tema, entregar ao professor e realizar uma explanação oral para a classe, explicando o tópico relacionado a sua pesquisa. Produtos e resultados da pesquisa 1 Selecionar ao menos 3 reportagens envolvendo substâncias de classes inorgânicas diferentes (ácidos, bases e sais) para pesquisar; 2 Entrevistar/conversar com profi ssionais especializados no combate ao vazamento e da área da saúde que cuidam de possíveis vítimas; 3 Após a seleção de textos e entrevistas realizadas, orientem-se pelos objetivos específi cos fornecidos para analisar o material escolhido e produzido por vocês. Por exemplo: desta- quem os problemas ambientais que cada substância pode provocar e como minimizá-los. 4 Redigir a conclusão da pesquisa. Coloquem no relatório os principais pontos de cada tópico da pesquisa apresentada; 5 Façam uma apresentação oral para a sala. Considerem critérios como estrutura e or- ganização da apresentação, participação de todos os integrantes do grupo e uso de recursos multimídia para a apresentação; 6 Sugestão de cronograma para a pesquisa: tempo estimado para a conclusão das pes- quisas de texto e entrevistas – 2 a 3 semanas; tempo estimado para a apresentação oral – 2 aulas, no fi nal do bimestre, sendo 15 a 20 minutos, em média, para cada grupo. Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 90 5/2/18 10:12 AM 91 Q U ÍM IC A Atividades 13. (Fuvest-SP) Responda: a) Qual é o produto de uso doméstico que contém ácido acético? b) Indique quatro espécies químicas (íons, moléculas) que existem em uma solução aquosa de ácido acético. 14. (UPM-SP) Observe as fórmulas do sulfato de amônio, (NH 4 ) 2 SO 4 , e do hidróxido de potássio, KOH. A alternativa que apresenta a fórmula do hidróxido de amônio, substância usada em alguns produtos de limpeza, é: a) NH 4 1 b) (NH 4 ) 2 OH c) (NH 4 )(OH) 2 d) NH 4 OH e) NH 4 (OH) 4 15. Estabeleça a relação entre as bases dadas a seguir: I. NaOH II. Mg(OH) 2 III. Ca(OH) 2 IV. NH 4 OH e os usos e ocorrências de cada uma: a) Antiácido estomacal. b) Ajax, Fúria e outros produtos de limpeza similares. c) Fabricação de sabão. d) Utilizada pelos pedreiros. 16. De acordocom as aplicações descritas, relacione o ácido à fórmula correspondente: I. Usado como acidulante em refrigerantes, balas e goma de mascar. II. Usado para limpeza doméstica e em peças metálicas (decapagem). III. Usado como desidratante e em soluções de baterias. IV. Usado em indústria de explosivos e corantes. a) Ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) b) Ácido nítrico (HNO 3 ) c) Ácido fosfórico (H 3 PO 4 ) d) Ácido muriático (HCl) 17. Relacione as colunas, apresentando o sal presente em cada um dos produtos usados no cotidiano. a) Cloreto de sódio (NaCl) b) Carbonato de sódio (Na 2 CO 3 ) c) Hipoclorito de sódio (NaClO) d) Carbonato de cálcio (CaCO 3 ) 18. (UTF-PR) Urtiga é o nome genérico dado a diversas plantas da família das urticáceas, cujas folhas são cobertas de pelos fi nos. Esses pelos liberam ácido fórmico (H 2 CO 2 ), que, em contato com a pele, produz irritação. Dos produtos de uso doméstico citados a seguir, qual você utilizaria para diminuir a irritação? a) Vinagre b) Leite de magnésia c) Óleo d) Coalhada e) Sal de cozinha 19. (Ufscar-SP) Dentre as substâncias cujas fórmulas são NaHCO 3 , Mg(OH) 2 e H 3 C — COOH, pode(m) ser empre- gada(s) para combater excesso de acidez estomacal: a) NaHCO 3 , apenas. b) Mg(OH) 2 , apenas. c) H 3 C — COOH 3 , apenas. d) NaHCO 3 e Mg(OH) 2 , apenas. e) NaHCO 3 , Mg(OH) 2 e H 3 C — COOH. 20. +Enem [H3] Alguma substâncias são acrescentadas à água potável com a intenção de proteger a população de qualquer caso de contaminação ou transmissão de doenças. A substância adicionada à água de abastecimen- to, apresentando-se na forma dissociada, para o auxílio na prevenção da osteoporose e da cárie dentária é: a) NaClO b) NaOH c) NaF d) HF e) OF 2 ( ) Mármore ( ) Água sanitária ( ) Sal de cozinha ( ) Soda Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 91 5/2/18 10:12 AM 92 CAPÍTULO 4 Complementares Tarefa proposta 13 a 24 21. (Uece) Assinale a associação correta do ácido ou da base com sua utilização. a) Ácido sulfúrico, usado nos refrigerantes gaseifi cados. b) Amônia, usada na fabricação de produtos de limpeza doméstica. c) Ácido clorídrico, usado em baterias de automóveis. d) Hidróxido de sódio, utilizado como antiácido esto- macal. 22. (UEMT, adaptada) Uma grande quantidade de alimentos industrializados, que são consumidos pela população bra- sileira, possuem na sua composição os aditivos alimentares intencionais que têm como fi nalidade determinar a qua- lidade e/ou estabilidade físico-química-biológica desses alimentos. Entre esses aditivos encontram-se, por exemplo: • Nitrato conservante P. VII • Ácido fosfórico acidulante H. III • Carbonato de cálcio antiumectante AU. I • Fosfolipídios estabilizante ET. I Em relação aos aditivos alimentares intencionais citados, pode-se afi rmar que: a) o íon nitrato é NO3 2–. b) o antiumectante AU. I possui fórmula molecular CaHCO 2 . c) os fosfolipídios não são constituintes de membranas celulares. d) o acidulante H. III possui fórmula molecular H 3 PO 4 . e) o conservante e o antiumectante são classifi cados como bases. 23. (UFRGS-RS) No processo de produção de sal refi nado, a lavagem do sal marinho provoca a perda do iodo natural, sendo necessário, depois, acrescentá-lo na forma de iodeto de potássio. Outra perda signifi cativa é a de íons magnésio, presentes no sal marinho na forma de cloreto de magnésio e sulfato de magnésio. Durante este processo, são também adicionados alvejantes, como o carbonato de sódio. As fórmulas representativas das substâncias destacadas no texto anterior são, respectivamente: a) KI, MgCl, MgSO 4 e NaCO 3 b) K 2 I, MgCl 2 , Mg 2 SO 4 e Na 2 CO 3 c) K 2 I, Mg 2 Cl, MgSO 4 e Na(CO 3 ) 2 d) KI, MgCl 2 , MgSO 4 e Na 2 CO 3 e) KI 2 , Mg 2 Cl, Mg(SO 4 ) 2 e Na 3 CO 3 24. (Enem) A soda cáustica pode ser usada no desentupimento de encanamentos domésticos e tem, em sua composição, o hidróxido de sódio como principal componente, além de algumas impurezas. A soda normalmente é comercializada na forma sólida, mas que apresenta aspecto “derretido” quando exposta ao ar por certo período. O fenômeno de “derretimento” decorre da: a) absorção da umidade presente no ar atmosférico. b) fusão do hidróxido pela troca de calor com o ambiente. c) reação das impurezas do produto com o oxigênio do ar. d) adsorção de gases atmosféricos na superfície do sólido. e) reação do hidróxido de sódio com o gás nitrogênio presente no ar. Tarefa proposta 1. (Enem) As informações abaixo foram extraídas do rótulo da água mineral de determinada fonte. Composição química provável em mg/L Sulfato de estrôncio 0,04 Sulfato de cálcio 2,29 Sulfato de potássio 2,16 Sulfato de sódio 65,71 Carbonato de sódio 143,68 Bicarbonato de sódio 42,20 Cloreto de sódio 4,07 Fluoreto de sódio 1,24 Vanádio 0,07 Características físico-químicas: pH a 25 °C 10,00 Temperatura da água na fonte 24 °C Condutividade elétrica 4,40 · 1024 ohms/cm Resíduo de evaporação a 180 °C 288,00 mg/L Indicadores ácido-base são substâncias que, em solução aquosa, apresentam cores diferentes conforme o pH da solução. O quadro abaixo fornece as cores que alguns indicadores apresentam à temperatura de 25 °C. Indicador Cores conforme pH Azul de bromotimol Amarelo em pH < 6,0; azul em pH > 7,6 Vermelho de metila Vermelho em pH < 4,8; amarelo em pH > 6,0 Fenolftaleína Incolor em pH < 8,2; vermelho em pH > 10,0 Alaranjado de metila Vermelho em pH < 3,2; amarelo em pH > 4,4 Suponha que uma pessoa inescrupulosa guardou garrafas va- zias dessa água mineral, enchendo-as com água de torneira (pH entre 6,5 e 7,5) para serem vendidas como água mineral. Tal fraude pode ser facilmente comprovada pingando-se na “água mineral fraudada”, à temperatura de 25 °C, gotas de: a) azul de bromotimol ou fenolftaleína. b) alaranjado de metila ou fenolftaleína. c) alaranjado de metila ou azul de bromotimol. d) vermelho de metila ou azul de bromotimol. e) vermelho de metila ou alaranjado de metila. Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 92 5/2/18 10:12 AM 93 Q U ÍM IC A 8. (Ucsal-BA) Mg(OH) 2 e Al(OH) 3 são substâncias utilizadas na composição de antiácidos. Sobre essas substâncias, é correto afi rmar: a) são bases fortes. b) são receptoras de prótons. c) classifi cam-se como dibases. d) formam o íon hidrônio ao reagirem com a água. e) apresentam ligações químicas predominantemente covalentes. 9. (UEL-PR) Os íons sódio e potássio são essenciais à vida. Por exemplo, nós precisamos de, pelo menos, 1,0 g de íons sódio por dia em nossa dieta. Entretanto, por causa da adição de sal nos alimentos, a ingestão dele, para mui- tas pessoas, é maior que cinco vezes este valor. Por outro lado, a ingestão excessiva de íons potássio é raramente um problema. De fato, a defi ciência de potássio é muito mais comum; assim, é importante incluirmos em nossa dieta alimentos ricos em potássio, tais como banana e café. Assinale a alternativa correta. a) Tanto o sódio quanto o potássio, quando reagem com a água, formam um composto ácido. b) Os íons potássio e sódio têm raios maiores que os áto- mos de potássio e de sódio, respectivamente. c) O elemento sódio, quando reage com o gás fl úor, for- ma o composto covalente NaF 2 . d) O elemento potássio perde seu elétron de valência mais facilmente que o elemento sódio. e) Os metais sódio e potássio são bastante reativos por- que apresentam alta eletronegatividade. 10. (UFRJ) Durante um experimento, seu professor de química pediu que você identifi casse as soluções aquosas presentes em cada um dos béqueres (A, B, C) apresentados a seguir. Dois béqueres do experimento contêm soluções aquosas salinas, de sais desconhecidos. a) O ânion do sal presente na solução salina saturada pertence à família dos halogênios e é isoeletrônico ao sulfeto. Escreva o nome do ânion e identifi que o bé- quer que contém essa solução. b) Sabe-se que osal da solução não saturada é um ni- trato cujo cátion pertence ao 3º período da família dos metais alcalinoterrosos. Escreva a fórmula química desse sal. 11. (UEG-GO) O esmalte que recobre os dentes contém o mine- ral hidroxiapatita, que é constituído por íons cálcio, íons fosfato e íons hidróxido. Sua fórmula química pode ser representada por Ca x (PO 4 ) 3 (OH), sendo o valor de x igual a: a) 5 b) 4 c) 3 d) 2 R e p ro d u ç ã o /U F R J , 2 0 0 9 . 2. (PUCC-SP) A respeito das substâncias denominadas ácidos, um estudante anotou as seguintes características: I. têm poder corrosivo; II. são capazes de neutralizar bases; III. são compostos por dois elementos químicos; IV. formam soluções aquosas condutoras de corrente elétrica. Ele cometeu erros somente em: a) I e II b) I e III c) I e IV d) II e III e) III e IV 3. (UMC-SP, adaptada) Assinale a alternativa em que todas as substâncias são eletrólitos fortes. a) HCl 2 H 2 SO 4 2 KCl 2 Ca(OH) 2 b) HCl 2 H 3 PO 4 2 NaOH 2 NH 3 c) HNO 3 2 NaCl 2 Fe(OH) 3 2 Ca(OH) 2 d) HCN 2 H 2 SO 4 2 NaOH 2 KNO 3 e) H 2 S 2 HI 2 NaNO 2 2 NH 3 4. (PUC-PR) Assinale a alternativa que representa as bases segundo o grau crescente de solubilidade. a) Hidróxido de ferro II, hidróxido de sódio, hidróxido de cálcio b) Hidróxido de lítio, hidróxido de magnésio, hidróxido de cálcio c) Hidróxido de sódio, hidróxido de cálcio, hidróxido de magnésio d) Hidróxido de ferro II, hidróxido de cálcio, hidróxido de sódio e) Hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de cálcio 5. (Vunesp) Compare cloreto de potássio e cloreto de hidro- gênio quanto: a) ao tipo de ligação de cada composto puro; b) à dissolução de cada um desses compostos em água; c) à função inorgânica a que pertence cada composto. 6. (UEPG-PR) Com relação às bases relacionadas a seguir, assinale o que for correto. I. NaOH II. NH 4 OH III. Mg(OH) 2 IV. Cu(OH) 2 (01) I é uma base de metal alcalino considerada forte. (02) III e IV são bases consideradas insolúveis em água. (04) I e II são denominadas de monobases. (08) A equação Mg(OH) 2 w Mg1 1 2OH2 representa cor- retamente a dissociação da base III. Dê a soma dos números dos itens corretos. 7. (Unisa-SP) Uma base forte deve ter o grupo OH2 ligado a um: a) elemento muito eletropositivo. b) elemento muito eletronegativo. c) semimetal. d) metal que forneça 3 elétrons. e) ametal. Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 93 5/2/18 10:12 AM 94 CAPÍTULO 4 12. +Enem [H17] Leia o texto que segue. O bicarbonato de sódio (NaHCO 3 ) é um produto muito popular em milhões de lares em todo o mundo, já que, além de ter usos na gastronomia, também facilita algumas tarefas de limpeza e melhora a saúde. Ainda que hoje em dia muitas pessoas prefiram os produtos convencionais que são oferecidos no mercado, há quem ainda aproveite os benefícios deste pó branco para muitos aspectos de sua vida. Embora o seu consumo deva ser sempre moderado e em pequenas quantidades, foi demonstrado que ingerir bicarbonato de sódio de forma regular pode apoiar o funcionamento geral do corpo ao regular o pH natural do sangue para diminuir os índices de acidez. Disponível em: <https://melhorcomsaude.com/quais-sao-os- beneficios-tomar-agua-bicarbonato-sodio-os-dias/>. Acesso em: 31 jan. 2018. Sobre os sais e íons presentes no texto, tem-se que: a) o NaHCO 3 é um hidrogenossal ou sal monoácido. b) o sódio encontra-se no grupo 1 da classificação periódi- ca. O magnésio, cátion do composto de fórmula Mg(OH) 2 , é um metal alcalino localizado no segundo período da tabela periódica e no seu segundo grupo. c) o sódio (cátion do exemplo citado no texto), quando na forma atômica, apresenta apenas 2 elétrons na camada de valência. d) o bicarbonato de sódio poderia ser formado pela neutralização total da soda cáustica com o ácido carbônico. e) o bicarbonato de sódio, ao reagir com um oxiácido, gera como gás o NO 2 . 13. (Vunesp) Os sais hidrogenocarbonato de potássio, ortofos- fato de cálcio, cianeto de ouro (I) e sulfeto de sódio podem ser usados em banhos para douração. Escrever as fórmulas desses compostos. 14. (ITA-SP) Considere a seguinte sequência de sais de sódio: sulfato; sulfito; tiossulfato e sulfeto. A opção que contém a sequência de fórmulas corretas destes sais é: a) N 2 SO 4 ; Na 2 S 2 O 3 ; Na 2 SO 3 ; Na 2 S b) Na 2 SO 4 ; Na 2 S; Na 2 S 2 O 3 ; Na 2 SO 3 c) Na 2 S 2 O 3 ; Na 2 S; Na 2 SO 4 ; Na 2 SO 3 d) Na 2 SO 4 ; Na 2 SO 3 ; Na 2 S 2 O 3 ; Na 2 S e) Na 2 SO 3 ; Na 2 SO 4 ; Na 2 S 2 O 3 ; Na 2 S 15. (Acafe-SC) Com relação à química do cotidiano, é correto afirmar, exceto: a) A cal viva utilizada na construção civil, após a reação com água, produz hidróxido de cálcio (cal apagada). b) O ácido muriático (ácido clorídrico de alta pureza) é utilizado na limpeza de pisos, paredes e superfícies metálicas antes do processo de soldagem. c) O ácido acético (ácido etanoico) está presente no vinagre. d) O hidróxido de alumínio pode ser usado na indústria farmacêutica como antiácido estomacal. 16. (Fuvest-SP) Molibdato de amônio é usado como fonte de molibdênio para o crescimento das plantas. Sabendo que este elemento, de símbolo Mo, pertence à mesma família do crômio, Cr, e que a fórmula do íon cromato é (CrO 4 )22, a fórmula do molibdato de amônio é: a) NH 2 MoO 2 b) NH 3 MoO 2 c) (NH 3 ) 2 MoO 4 d) NH 4 MoO 4 e) (NH 4 ) 2 MoO 4 17. (Fameca-SP, adaptada) O sal de cozinha contém aditivos como o ferrocianeto de sódio, Na 4 [Fe(CN) 6 ], que funciona como antiumectante, e o iodato de potássio, KlO 3 , adicionado com a finalidade de fornecer o elemento iodo em quantidade necessária para prevenir anomalias da glândula tireoide. Sobre esses dois aditivos, julgue (V ou F). I. São sais inorgânicos. II. Apresentam cátions de elementos metálicos. III. São compostos iônicos. 18. (Uerj) Nem todos os compostos classificados como sais apresentam sabor salgado. Alguns são doces, como os eta- noatos de chumbo e berílio, e outros são amargos, como o iodeto de potássio, o sulfato de magnésio e o cloreto de césio. A alternativa que apresenta apenas fórmulas de sais com gosto amargo é: a) KI, MgSO 4 , CsCl b) K 2 I, MgSO 3 , CsCl c) KI, MgSO 3 , CsCl 2 d) K 2 I, MgSO 4 , CsCl 2 19. (PUCC-SP) O fermento em pó e o sal de fruta têm como principal componente a substância de fórmula NaHCO 3 , cujo nome é: a) acetato de sódio. b) carbonato de sódio. c) formiato de sódio. d) bicarbonato de sódio. e) carbonato básico de sódio. 20. (UPM-SP) Alguns produtos comercializados no mercado têm como principais componentes substâncias inorgânicas, nas quais o elemento químico sódio encontra-se presente. Na tabela abaixo, segue a relação de algumas dessas substâncias. Produtos comercializados Subst‰ncias inorg‰nicas Água sanitária Hipoclorito de sódio Desentupidores de pia Hidróxido de sódio Sal de cozinha Cloreto de sódio Fermento químico Hidrogenocarbonato de sódio Creme dental Fluoreto de sódio Assinale a alternativa na qual se encontram as fórmulas químicas das substâncias inorgânicas presentes nos pro- dutos comercializados, na ordem que aparecem na tabe- la, de cima para baixo. a) NaHClO, NaOH, NaClO, NaHCO 3 e NaF b) NaClO, NaOH, NaCl, NaHCO 3 e NaF c) NaHClO, NaCl, NaOH, NaHCO 2 e Na 2 F d) NaClO, NaHO, NaCl, NaHCO 4 e Na 2 F e) NaHClO, NaHO, NaCl, NaHCO 3 e NaF 2 Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 94 5/2/18 10:12 AM 95 Q U ÍM IC A 21. (Fuvest-SP) Identifi que a alternativa que apresenta dois produtos caseiros com propriedades alcalinas básicas: a) detergente e vinagre. b) sal e coalhada. c) leite de magnésia e sabão. d) bicarbonato e açúcar. e) Coca-cola e água de cal. 22. (UFV-MG, adaptada) As propriedades químicas e físicas das substâncias são consequências diretas das ligações existen- tes entre seus átomose das forças que atuam entre seus constituintes, sejam estas moléculas ou íons. Considere os seguintes compostos e suas propriedades para responder às questões que seguem. Substância Estado físico (25 °C; 1 atm) Referência HCl Gás Ácido presente no suco gástrico estomacal NaCl Sólido Sal presente em grandes quantidades nos oceanos, componente majoritário do sal de cozinha Cl 2 Gás Composto fortemente oxidante, usado como germicida. NaClO Sólido Sal presente na água sanitária, usada como alvejante. a) Quais são os componentes iônicos (I) e moleculares (M)? b) Quais são as principais forças de interação que predo- minam nos compostos? c) Cite duas propriedades físicas comuns a cada grupo dos compostos. 23. (Unimontes-MG) O solo é composto das fases sólida, líquida e gasosa, as quais interagem com os elementos minerais. Associadas à fase sólida estão as partículas orgânicas, oriundas da decomposição de restos orgânicos, e as partículas inorgânicas, tais como K1, Ca21, Mg21, Fe21. A fase líquida do solo constitui uma solução, responsável pelo movimento de íons dissolvidos para a superfície das raízes. As partículas coloidais (micelas) do solo têm cargas negativas na sua superfície. Os cátions, como Ca21, Mg21, K1, +NH4 , entre outros, fi cam adsorvidos às cargas negativas das partículas do solo e não são facilmente perdidos quando o solo é lavado pela água, proporcionando, assim, uma reserva disponível de nutrientes às raízes das plantas. Os nutrientes minerais adsorvidos dessa forma podem ser substituídos por outros cátions em um processo de troca catiônica ilustrado a seguir. Em relação ao princípio da troca catiônica na superfície de solo, é correto afi rmar: a) A fertilidade desse solo será maior quando se tem uma baixa capacidade de troca catiônica devido a uma baixa porcentagem de saturação dos íons Ca21, Mg21, K1, +NH4 . b) Os íons minerais como nitratos, NO3 – , e cloretos, Cl2, tendem a ser repelidos pela carga negativa na super- fície do solo e permanecem dissolvidos na solução do solo. c) Um solo que apresenta uma alta capacidade de troca catiônica possui menor reserva de nutrientes minerais. d) O ânion sulfato (SO )4 2– , na presença do cátion Ca21, forma o gesso (CaSO 4 ), o que facilita a mobilidade desse ânion no solo. 24. +Enem [H25] Em uma rodovia pavimentada, ocorreu o tombamento de um caminhão que transportava ácido sulfúrico concentrado. Parte da sua carga fl uiu para um curso de água não poluído. Uma das consequências para esse curso de água seria: a) a mortandade de peixes abaixo da normal no local do derrame de ácido e em suas proximidades. b) a variação do pH em função da distância e da direção da corrente de água. c) danos permanentes na qualidade de suas águas. d) a diminuição momentânea do volume da água no lo- cal do derrame. e) a elevação do pH, gerando uma decomposição de corais. R e p ro d u ç ã o /U F R J , 2 0 0 9 . Vá em frente Assista <https://globoplay.globo.com/v/2308079/>. Acesso em: 11 abr. 2018. Veja no vídeo algumas características do mar Morto, um lago de aproximadamente 80 km com uma concentração salina tão alta que as pessoas não conseguem afundar em suas águas. Autoavaliação: V‡ atŽ a p‡gina 103 e avalie seu desempenho neste cap’tulo. K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ H+ H+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+ Mg2+ Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 95 5/2/18 10:12 AM 96 GabaritoooGabarito Capítulo 1 Complementares 9. e 10. a 11. a) F H — FH b) S — C S SS C c) P ClCl Cl ClCl Cl P d) S ClO Cl Cl Cl O S e) O ClCl O Cl Cl 12. a 21. a 22. a 23. d 24. b Tarefa proposta 1. d 2. d 3. b 4. a 5. a 6. e 7. d 8. d 9. e 10. d 11. b 12. c 13. b 14. d 15. e 16. d 17. d 18. c 19. a 20. a 21. b 22. c 23. d 24. a Capítulo 2 Complementares 9. c 10. c 11. c 12. e 21. b 22. b 23. a 24. e Tarefa proposta 1. a) Água Hidrogênio H H O HH Metano H C H HH Amônia N H HH b) Metano: tetraédrica Amônia: piramidal Água: angular Hidrogênio: linear 2. a 3. c 4. a 5. C Σµ ≠ 0 Molécula polarClH H H µ 1 µ 1 µ 1 µ 2 CH 3 Cl: cloreto de metila C Σµ = 0 Molécula apolarClCl Cl Cl µ 2 µ 2 µ 2 µ 2 CCl 4 : tetraclorometano 6. a 7. a 8. a 9. d 10. e 11. d 12. b 13. c 14. d 15. a 16. Soma 5 17 (01 1 16) 17. d 18. c 19. c 20. a) Água Tetracloreto de carbono I + II II + III b) Tetracloreto de carbono 21. b 22. e 23. C: sistema homogêneo; A: sistema heterogêneo com o A na fase supe- rior (menos denso); B: sistema he- terogêneo com o B (mais denso) na fase inferior. 24. c Capítulo 3 Complementares 9. b 10. d 11. d 12. Amostra 1 5 elétrons livres no esta- do sólido, contém os metais alumí- nio (Al) e magnésio (Mg). Amostra 2 5 AlCl 3 Amostra 3 5 MgCl 2 21. b 22. e 23. a 24. a) Hidrácidos: H 2 S e HBr Oxiácido: H 2 CO 3 b) Diácidos: H 2 S e H 2 CO 3 Monoácido: HBr c) Binário: H 2 S e HBr Ternário: H 2 CO 3 d) Forte: HBr Fraco: H 2 S e H 2 CO 3 Tarefa proposta 1. d 2. d 3. e 4. b 5. LiBr sofre uma dissociação total em íons Li1 e Br2. O H 3 C — COOH sofre uma ionização. O H 3 C — CH 2 — OH não sofre ionização e nem dissocia- ção iônica. 6. a) Porque aparecem íons livres. b) Porque é uma substância forma- da por moléculas eletricamente neutras. c) Porque ambos liberam íons. Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 96 5/2/18 10:12 AM LÍ N G U A P O RT U G U ES A 97 Q U ÍM IC A 7. a) Metal cobre apresenta elétrons livres na camada de valência. b) NaCl, no estado sólido, apresen- ta seus íons presos no retículo cristalino. A salmoura sofre dis- sociação, deixando os íons livres para conduzir a corrente elétri- ca. 8. 1a afi rmação: correta. 2a afi rmação: correta. 3a afi rmação: incorreta. 9. KOH, HCl e NaCl 10. Soluções de números 2, 3 e 5 11. e 12. d 13. a) HNO 2 w H1 1 NO2 – b) H 2 CO 3 w 2H1 1 CO3 2– c) H 3 BO 3 w 3H1 1 BO3 3– d) H 4 SiO 4 w 4H1 1 SiO4 4– 14. 2 hidrogênios ionizáveis; ácido mo- derado 15. a) Lâmpada acende com um brilho fraco. b) Lâmpada apagada c) Lâmpada com brilho mais forte 16. A-VI; B-IV; C-VIII; D-II; E-VII; F-IX; G-III; H-V; I-I 17. a 18. e 19. c 20. e 21. e 22. d 23. d 24. a Capítulo 4 Complementares 9. d 10. a) Nome científi co: hidróxido de cálcio Nomes comerciais: cal hidrata- da, cal extinta e cal apagada b) O Ca(OH) 2 apresenta pH entre 7 e 14. c) Ca(OH) 2(aq.) 1 CO 2(aq.) w CaCO 3(aq.) 1 1 H 2 O (,) 11. e 12. b 21. b 22. d 23. d 24. a Tarefa proposta 1. a 2. b 3. a 4. d 5. a) Cloreto de potássio: ligação iôni- ca e cloreto de hidrogênio: liga- ção covalente b) O KCl sofre dissociação iônica e o HCl, ionização. c) O KCl é um sal e o HCl, um ácido. 6. Soma 5 13 (01 1 04 1 08) 7. a 8. b 9. d 10. a) Ânion: cloreto; béquer B. b) Sal: Mg(NO 3 ) 2 11. a 12. a 13. Hidrogenocarbonato de potássio 5 5 KHCO 3 Ortofosfato de cálcio 5 Ca 3 (PO 4 ) Cianeto de ouro (I) 5 AuCN Sulfeto de sódio 5 Na 2 S 14. d 15. b 16. e 17. V 2 V 2 V 18. a 19. d 20. b 21. c 22. a) (I) 5 NaCl e NaClO (M) 5 HCl e Cl 2 b) (I) 5 íons, atração eletrostática (M) 5 HCl (dipolo-permanente); Cl 2 (dipolo-induzido) c) (I) 5 Elevado ponto de fusão, maus condutores no estado sólido (M) 5 ponto de ebulição baixo ou médio; o HCl e o Cl 2 não con- duzem eletricidade no estado sólido. 23. b 24. b Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 97 5/2/18 10:12 AM 98 CAPÍTULO 4 HIA V II IA o u 0 II A II IA IV A V A V IA V II A II IB IV B V B V IB V II B 8 V II IB 10 IB II B 1 18 2 13 14 15 16 17 3 4 5 6 7 9 11 12 1 H ID R O G ÊN IO [1 ,0 07 ; 1 ,0 09 ] L i 3 LÍ TI O [6 ,9 38 ; 6 ,9 97 ] B e 4 S ím b o lo N úm er o at ôm ic o B ER ÍL IO 9, 01 2 N O M E M as sa a tô m ic a N a 11 SÓ D IO22 ,9 9 M g 12 M A G N ÉS IO 24 ,3 1 K 19 PO TÁ SS IO 39 ,1 0 C a 20 C Á LC IO 40 ,0 8 R b 37 R U B ÍD IO 85 ,4 7 S r 38 E ST R Ô N C IO 87 ,6 2 C s 55 C ÉS IO 13 2, 9 B a 56 BÁ R IO 13 7, 3 F r 87 FR Â N C IO 22 3, 01 97 R a 88 R Á D IO 22 6, 02 54 S c 21 E SC Â N D IO 44 ,9 6 Y 39 ÍT R IO 88 ,9 1 57 – 7 1 LA N TA N ÍD EO S 89 – 1 03 A C TI N ÍD EO S T i 22 TI TÂ N IO 47 ,8 7 Z r 40 ZI R C Ô N IO 91 ,2 2 H f 72 H Á FN IO 17 8, 5 R f 10 4 RU TH ER FÓ RD IO 26 1, 10 88 V 23 VA N Á D IO 50 ,9 4 N b 41 N IÓ B IO 92 ,9 1 Ta 73 TÂ N TA LO 18 0, 9 D b 10 5 D Ú B N IO 26 2, 11 41 C r 24 C R Ô M IO 52 ,0 0 M o 42 M O LI B D ÊN IO 95 ,9 6( 2) W 74 TU N G ST ÊN IO 18 3, 8 S g 10 6 SE A B Ó R G IO 26 6, 12 19 M n 25 M A N G A N ÊS 54 ,9 4 Tc 43 TE C N ÉC IO 97 ,9 07 2 R e 75 R ÊN IO 18 6, 2 B h 10 7 B Ó H R IO 26 4, 12 F e 26 FE R R O 55 ,8 5 R u 44 R U TÊ N IO 10 1, 1 O s 76 Ó SM IO 19 0, 2 H s 10 8 H Á SS IO 27 7 C o 27 C O BA LT O 58 ,9 3 R h 45 R Ó D IO 10 2, 9 Ir 77 IR ÍD IO 19 2, 2 M t 10 9 M EI TN ÉR IO 26 8, 13 88 D s 11 0 D A R M ST Á D IO 27 1 R g 11 1 R O EN TG ÊN IO 27 2 C n 11 2 C O PE R N ÍC IO 27 7 N i 28 N ÍQ U EL 58 ,6 9 P d 46 PA LÁ D IO 10 6, 4 P t 78 PL A TI N A 19 5, 1 C u 29 C O B R E 63 ,5 5 A g 47 PR A TA 10 7, 9 A u 79 O U R O 19 7, 0 Z n 30 ZI N C O 65 ,3 8( 2) C d 48 C Á D M IO 11 2, 4 H g 80 M ER C Ú R IO 20 0, 6 G a 31 G Á LI O 69 ,7 2 A l 13 A LU M ÍN IO 26 ,9 8 B 5 B O R O [1 0, 80 ; 1 0, 83 ] S i 14 SI LÍ C IO [2 8, 08 ; 2 8, 09 ] G e 32 G ER M Â N IO 72 ,6 3 A s 33 A R SÊ N IO 74 ,9 2 S b 51 A N TI M Ô N IO 12 1, 8 Te 52 TE LÚ R IO 12 7, 6 P o 84 PO LÔ N IO [2 08 ,9 82 4] A t 85 A ST A TO [2 09 ,9 87 1] I 53 IO D O 12 6, 9 B r 35 B R O M O 79 ,9 0 S e 34 SE LÊ N IO 78 ,9 6( 3) C l 17 C LO R O [3 5, 44 ; 3 5, 46 ] S 16 EN X O FR E [3 2, 05 ; 3 2, 08 ] P 15 FÓ SF O R O 30 ,9 7 F 9 FL Ú O R 19 ,0 0 N e 10 N EÔ N IO 20 ,1 8 H e 2 H ÉL IO 4, 00 3 A r 18 A R G Ô N IO 39 ,9 5 K r 36 C R IP TÔ N IO 83 ,8 0 X e 54 X EN Ô N IO 13 1, 3 R n 86 R A D Ô N IO [2 22 ,0 17 6] O 8 O X IG ÊN IO [1 5, 99 ; 1 6, 00 ] N 7 N IT R O G ÊN IO [1 4, 00 ; 1 4, 01 ] C 6 C A R B O N O [1 2, 00 ; 1 2, 02 ] In 49 ÍN D IO 11 4, 8 T l 81 TÁ LI O [2 04 ,3 ; 2 04 ,4 ] S n 50 ES TA N H O 11 8, 7 P b 82 C H U M B O 20 7, 2 L v 11 6 LI V ER M Ó R IO 29 3 F l N h M c Ts O g 11 4 FL ER Ó V IO 28 9 11 3 N IH Ô N IO 11 5 M O SC Ó V IO 11 7 TE R R ES SI N O 11 8 O G A N ES SÔ N IO B i 83 B IS M U TO 20 9, 0 L u 71 LU TÉ C IO 17 5, 0 L r 10 3 LA U R ÊN C IO [2 62 ,1 09 7] Y b 70 IT ÉR B IO 17 3, 1 N o 10 2 N O B ÉL IO [2 59 ,1 01 0] T m 69 TÚ LI O 16 8, 9 M d 10 1 M EN D EL ÉV IO [2 58 ,0 98 4] E r 68 ÉR B IO 16 7, 3 F m 10 0 FÉ R M IO [2 57 ,0 95 1] H o 67 H Ó LM IO 16 4, 9 E s 99 E IN ST ÊN IO [2 52 ,0 83 0] D y 66 D IS PR Ó SI O 16 2, 5 C f 98 C A LI FÓ R N IO [2 51 ,0 79 6] T b 65 TÉ R B IO 15 8, 9 B k 97 B ER Q U ÉL IO [2 47 ,0 70 3] G d 64 G A D O LÍ N IO 15 7, 3 C m 96 C Ú R IO [2 47 ,0 70 4] E u 63 EU R Ó PI O 15 2, 0 A m 95 A M ER ÍC IO [2 43 ,0 61 4] S m 62 SA M Á R IO 15 0, 4 P u 94 P LU TÔ N IO [2 44 ,0 61 4] P m 61 P R O M ÉC IO [1 44 ,9 12 7] N p 93 N ET Ú N IO [2 37 ,0 48 2] N d 60 N EO D ÍM IO 14 4, 2 U 92 U R Â N IO 23 8, 0 P r 59 PR A SE O D ÍM IO 14 0, 9 P a 91 PR O TA C TÍ N IO 23 1, 0 C e 58 C ÉR IO 14 0, 1 T h 90 TÓ R IO 23 2, 0 L a 57 LA N TÂ N IO 13 8, 9 A c 89 A C TÍ N IO [2 27 ,0 27 7] Ta b e la p e ri ó d ic a d o s e le m e n to s Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 98 5/2/18 10:12 AM REVISÃO Nome: Data: Turma:Escola: 99 Química – Substâncias inorgânicas Capítulo 1 – Ligações químicas e tipos de substâncias Capítulo 2 – Polaridade e forças intermoleculares 1-2 H10 Analisar perturbações ambientais, identifi cando fontes, transporte e (ou) destino dos poluentes ou prevendo efeitos em sistemas naturais, produtivos ou sociais. 1. Na tarde de 5 de novembro de 2015, a barragem do fundão da mineradora Samarco, em Mariana (MG), rom- peu e, com isso, originou o maior desastre ambiental do Brasil. Com a ruptura da barragem, aproximadamente 60 milhões de metros cúbicos de lama de rejeitos de miner- ação foram inadvertidamente lançados no meio ambiente, contaminando, assoreando e destruindo a vegetação da bacia do rio Doce com metais pesados até chegar no mar. A lama é decorrente do rejeito do processamento do minério de ferro, conhecido como hematita – óxido de ferro III (Fe 2 O 3 ) –, e/ou itabirito, que apresenta hematita associada ao quartzo – sílica (SiO 2 ). Outros minérios que contêm ferro são a magnetita – Fe 3 O 4 , a limonita (Fe 2 O 3 · H 2 O) e a siderita (FeCO 3 ). Em todas es- sas substâncias, o ferro se encontra ligado ao oxigênio, que deve ser eliminado, para a obtenção do aço – liga metálica de ferro e carbono. O processo siderúrgico para a obtenção do ferro consiste na reação dos minérios com carbono (carvão coque, também chamado de carvão siderúrgico) em altas temperaturas, que, no fi nal do processo é separado da escória – parte que contém impurezas como calcário e sílica. Durante esse processamento, acontecem várias reações, algumas equacionadas a seguir. • Redução do ferro pela ação do monóxido de carbono: Fe 2 O 3(s) 1 3CO (g) w 2Fe (s) 1 3CO 2(g) • Remoção do calcário e da sílica, originando a escória: CaCO 3(s) w CaO (s) 1 CO 2(g) • E fi nalmente: CaO (s) 1 SiO 2(s) w CaSiO 3(s) A respeito desse assunto, responda aos itens a seguir, consultando a tabela periódica. a) Pesquise e escreva alguns problemas ambientais e de saúde provocados pelo desastre ambiental citado no texto. b) Faça a distribuição eletrônica, em camadas, do íon fer- ro presente na estrutura hematita. Fe 2 O 3 s Fe 2 O 3 13 22 c) Quais são as ligações químicas da substância química presente na siderita? Justifi que apresentando as fór- mulas eletrônica e estrutural. [Fe]2+ O O C O 2Ð [Fe]2+ O O C O 2Ð d) Quais são as substâncias presentes na produção de ferro que apresentam, exclusivamente, ligações cova- lentes? Apresente os nomes e as respectivas fórmulas eletrônica e estrutural. Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 99 5/2/18 10:12 AM 100 H25 Caracterizar materiais ou substâncias, identifi cando etapas, rendimentos ou implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais de sua obtenção ou produção. 2. Em uma aula de laboratório, um grupo de alunos recebeu uma mistura sólida contendo três substâncias, (Pb(NO 3 ) 2 , PbI 2 e parafi na, cujas solubilidades em diferentes condições se encontram no quadro seguinte. Substância Solubilidade Água fria Água quente Hexano (C 6 H 14 ) Pb(NO 3 ) 2 Solúvel Solúvel Insolúvel PbI 2 Insolúvel Solúvel Insolúvel Parafi na Insolúvel Insolúvel Solúvel Observa•‹o: Parafi na e hexano são hidrocarbonetos, ou seja, compostos formados exclusivamente por carbono e hidrogênio. Após a separação das três substâncias, os alunos elaboraram um relatório, propondo o fl uxograma a seguir, com algumas lacunas. A: adição de hexano B: _________________ D: adição de água fria E: _________________ C: _________________ F: ______________ Sólido X Solução orgânica Mistura Sólido Y Sólido Z Água Solvente orgânico Solução aquosa Mistura Após análise da aula prática proposta no laboratório, responda aos itens a seguir. a) Quais sãoos nomes dos sólidos X, Y e Z? Mistura de Pb(NO 3 ) 2 , PbI 2 e parafina A: adição de hexano filtração ou decantação B: Solução orgânica C: destilação simples D: adição de água fria E: filtração ou decantação F: destilação simples Parafina s sólido X Hexano s solvente orgânico Parafina + hexano Mistura de PbI 2 e Pb(NO 3 ) 2 Solução aquosa H 2 O + Pb(NO 3 ) 2 Pb(NO 3 ) 2 Sólido Z H 2 O PbI 2 s sólido Y insolúvel em água fria b) Quais são as operações usadas para a separação das misturas representadas por B, C, E e F? Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 100 5/2/18 10:12 AM REVISÃO Nome: Data: Turma:Escola: 101 Química – Substâncias inorgânicas Capítulo 3 – Dissociação e ionização/Conceitos de ácidos Capítulo 4 – Bases e sais/Cotidiano de funções inorgânicas 3-4 H26 Avaliar implicações sociais, ambientais e/ou econômicas na produção ou no consumo de recursos energéticos ou minerais, identifi cando transformações químicas ou de energia envolvidas nesses processos. 1. Leia o texto a seguir. Caminh‹o tomba e ‡cido vaza em Cajati Um caminhão tombou na rodovia Régis Bittencourt e derramou ácido sulfúrico no Rio Jacupiranguinha, em Cajati, no Vale do Ribeira, no interior de São Paulo. Mais de 200 pessoas, que moram próximo à região do acidente, precisaram ser retiradas de suas casas. Equipes da Defesa Civil, Cetesb, Corpo de Bombeiros e Sabesp continuam no local monitorando a área. [...] Após o acidente, a rodovia foi interditada. Equipes do Corpo de Bombeiros, Cetesb, Defesa Civil, Sabesp e da empresa responsável foram prestar atendimento. Segundo a Cetesb em Registro, que enviou um técnico no local, o caminhão tinha capacidade para carregar 18 mil litros de produto. [...] Por medida de precaução, a Defesa Civil de Cajati retirou 19 pessoas que moram a cerca de 50 metros do local do acidente. “O produto é corrosivo, reagindo com a água. O problema era o gás que estava subindo. Eles poderiam estar inalando esse produto e poderia causar reações”, disse Leonice Gonsalves, agente da defesa civil de Cajati. [...] As equipes passaram a noite e a madrugada limpando o local e monitorando o rio. Nesta sexta-feira, os trabalhos conti- nuam. Ainda segundo Leonice, o vazamento do ácido deve ter provocado danos ambientais à região do Vale do Ribeira. [...] Disponível em: <https://g1.globo.com/sp/santos-regiao/noticia/carga-de-acido-sulfurico-se-espalha-e-contamina-rio- no-interior-de-sp-apos-acidente.ghtml>. Acesso em: 2 dez. 2017. A respeito da reportagem, responda: a) Qual é a fórmula molecular, eletrônica e estrutural da substância que vazou do caminhão? Se necessário, consulte a tabela periódica. b) Segundo a notícia, escreva a reação química responsável pela ação corrosiva da substância que vazou do caminhão. c) O texto cita um gás que estava “subindo”. Esse gás pode ser a substância que vazou do caminhão? Responda sim ou não e justifi que. d) Cite dois problemas ambientais que esse acidente pode provocar. Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 101 5/2/18 10:12 AM 102 H18 Relacionar propriedades físicas, químicas ou biológicas de produtos, sistemas ou procedimentos tecnológicos às fi na- lidades a que se destinam. 2. Uma brincadeira interessante consiste em adicionar o sal nitrato de amônio, em excesso, a uma porção da base hidróxido de bário octa-hidratada, ambos em minúsculos grãos. Quando esses componentes se encontram, inicia- -se uma reação química formando o sal nitrato de bário, amônia e água. Se encostarmos o frasco no qual está ocor- rendo a reação em um pedaço de madeira previamente umedecido, nota-se que o frasco permanecerá grudado no pedaço de madeira por determinado tempo. A respeito dessa brincadeira, responda aos itens a seguir. a) Escreva a(s) fórmula(s) do(s) sal(is) citado(s) no texto. b) Escreva a(s) fórmula(s) da(s) base(s) iônica(s) e covalen- te(s) citada(s) no texto. c) Escreva a equação química balanceada da reação quí- mica, com os estados de agregação de cada substân- cia química. d) Formule uma explicação para o frasco permanecer grudado na madeira, sabendo que a dissolução do ni- trato de amônio em água é um processo que absorve calor. Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 102 5/2/18 10:12 AM Atribua uma pontuação ao seu desempenho em cada um dos objetivos apresentados, segundo a escala: 4 para excelente, 3 para bom, 2 para razoável e 1 para ruim. Escala de desempenho Agora, somando todos os pontos atribuídos, verifi que seu desempenho geral no caderno e a recomendação feita a você. Entre 48 e 36 pontos, seu desempenho é satisfatório. Se julgar necessário, reveja alguns conteúdos para reforçar o aprendizado. Entre 35 e 25 pontos, seu desempenho é aceitável, porém você precisa rever conteúdos cujos objetivos tenham sido pontuados com 2 ou 1. Entre 24 e 12 pontos, seu desempenho é insatisfatório. É recomendável solicitar a ajuda do professor ou dos colegas para rever conteúdos essenciais. Procure refl etir sobre o próprio desempenho. Somente assim você conseguirá identifi car seus erros e corrigi-los. Avalie seu desempenho no estudo dos capítulos deste caderno por meio da escala sugerida a seguir. 103 Q U ÍM IC A Autoavaliação Ligações químicas e tipos de substâncias 4 3 2 1 Qual é o tipo de ligação química que ocorre entre dois átomos? 4 3 2 1 Entendeu como ocorre o compartilhamento de elétrons em moléculas com três, ou mais, átomos? 4 3 2 1 Consegue descrever como é o mecanismo da ligação metálica? Polaridade e forças intermoleculares 4 3 2 1 Consegue identifi car a geometria molecular a partir da fórmula estrutural? 4 3 2 1 É possível classifi car qual(is) é(são) a(s) força(s) intermolecular(es) existente(s) entre duas espécies químicas? 4 3 2 1 É capaz de relacionar propriedades como pontos de ebulição e solubilidade de substân- cias com as forças intermoleculares? Dissociação e ionização/Conceitos de ácidos 4 3 2 1 Consegue distinguir quando uma substância química, dissolvida em água, forma solução eletrolítica e/ou não eletrolítica? 4 3 2 1 É possível identifi car um ácido a partir da fórmula estrutural e determinar sua(s) equa- ção(ões) de ionização? 4 3 2 1 Sente-se apto a relacionar um material de seu cotidiano com as características dos ácidos? Bases e sais/Cotidiano de funções inorgânicas 4 3 2 1 Consegue efetuar uma reação de neutralização, identifi cando os nomes de todas as es- pécies químicas envolvidas no processo? 4 3 2 1 Tem habilidade sufi ciente para diferenciar uma substância ácida de uma básica? 4 3 2 1 É possível distinguir qual é a função inorgânica (ácido, base ou sal) de um material que faz parte do seu cotidiano? Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 103 5/2/18 10:12 AM 104 Revise seu trabalho com este caderno. Com base na autoavaliação, anote abaixo suas conclusões: aquilo que aprendeu e pontos em que precisa melhorar. Conclus‹o Direção geral: Guilherme Luz Direção editorial: Luiz Tonolli e Renata Mascarenhas Gestão de projetos editoriais: João Carlos Puglisi (ger.), Renato Tresolavy, Thaís Ginícolo Cabral, João Pinhata Edição e diagramação: Texto e Forma Gerência de produção editorial: Ricardo de Gan Braga Planejamento e controle de produção: Paula Godo, Adjane Oliveira, Carlos Eduardo de Macedo, Mayara Crivari Revisão: Hélia de Jesus Gonsaga (ger.), Kátia Scaff Marques (coord.), Rosângela Muricy (coord.), Ana Paula C. Malfa, Brenda T. de Medeiros Morais, Carlos Eduardo Sigrist, Célia Carvalho, Celina I. Fugyama, Gabriela M. de Andrade e Texto e Forma Arte: Daniela Amaral (ger.), Leandro Hiroshi Kanno (coord.), Daniel de Paula Elias (edição de arte) Iconografi a: Sílvio Kligin (ger.), Denise Durand Kremer (coord.), Monica de Souza/Tempo Composto (pesquisa iconográfi ca) Licenciamento de conteúdos de terceiros: Thiago Fontana (coord.), Liliane Rodrigues, Thalita Corina da Silva (licenciamento de textos), Erika Ramirese Claudia Rodrigues (analistas adm.) Tratamento de imagem: Cesar Wolf e Fernanda Crevin Cartografi a: Eric Fuzii (coord.), Mouses Sagiorato (edit. arte), Ericson Guilherme Luciano Design: Gláucia Correa Koller (ger.), Aurélio Camilo (proj. gráfi co) Todos os direitos reservados por SOMOS Sistemas de Ensino S.A. Rua Gibraltar, 368 – Santo Amaro São Paulo – SP – CEP 04755-070 Tel.: 3273-6000 © SOMOS Sistemas de Ensino S.A. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Ético Sistema de Ensino : ensino médio : livre : química : cadernos 1 a 12 : aluno / obra coletiva : responsável Renato Luiz Tresolavy. -- 1.ed. -- São Paulo : Saraiva, 2019. Bibliografi a. 1. Química (Ensino médio) I. Tresolavy, Renato Luiz. 18-12930 CDD-540.7 Índices para catálogo sistemático: 1. Química : Ensino médio 540.7 2019 ISBN 978 85 5716 144 3 (AL) Código da obra 2150108 1a edição 1a impressão Impressão e acabamento Uma publicação 627330 Et_EM_1_Cad2_Qui_c04_77a104.indd 104 5/2/18 10:13 AM