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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA - UESB DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS NATURAIS CURSO: AGRONOMIA DISCIPLINA: ELEMENTOS DE QUÍMICA PROFESSORA: CRISTIANE MARTINS VELOSO FUNÇÕES INORGÂNICAS Funções Químicas Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia Função química corresponde a um conjunto de substâncias que apresentam propriedades químicas semelhantes. O que confere as propriedades às substâncias participantes de uma mesma função é sua capacidade de reagir. Substâncias que reagem da mesma forma, quando colocadas em uma mesma situação, normalmente, pertencem à mesma função. Ácidos e bases 1. Ácidos de Arrhenius: são substâncias compostas que em solução aquosa, aumentam a concentração de íons hidrogênio, H+, que, na presença de água, formam o cátion hidrônio (H3O +); e bases são substâncias que, em solução aquosa, aumentam a concentração de íons hidroxila (OH-). Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia Ionização de um Ácido: HCl + H2O → H3O +(aq) + Cl- (aq) H2SO4 + 2H2O → 2H3O +(aq) + SO4 2- (aq) H3PO4 + 3H2O → 3H3O +(aq) + PO4 3- (aq) Na molécula de HCl, os átomos de hidrogênio e de cloro estão unidos por uma ligação covalente (H–Cl). Em solução aquosa, a ligação covalente é rompida, com a consequente formação de íons H+(aq) e Cl-(aq). Esse processo é chamado de ionização. Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia Já o hidróxido de sódio, NaOH, é um sólido iônico. Nele, a ligação não é entre átomos, mas entre os íons Na+ e OH-. Ao contrário das moléculas de HCl que sofrem ionização em solução aquosa, os íons do NaOH se dissociam. compostos moleculares + água → (ionização) → solução iônica compostos iônicos + água →(dissociação) → solução iônica NaOH→ Na+ (aq) + OH- (aq) Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia Hidrogênios ionizáveis ✓ Os hidrogênios que fornecem H3O + são chamados de hidrogênios ionizáveis. H3PO3 + 2H2O → 2H3O + + HPO3 2-→ apenas 2H+ H3PO2 + H2O → H3O + + H2PO2 1-→ apenas 1H+ A teoria de Arrhenius, embora muito útil, apresenta algumas limitações. Uma delas é que se aplica apenas a soluções aquosas. ✓ São aqueles que se ligam ao elemento mais eletronegativo na molécula do ácido. ✓ Geralmente a quantidade de hidrogênios do ácido é a mesma que pode ionizar, mas existem exceções: 2. Ácidos e bases de Bronsted-Lowry: ácidos são doadores de próton e bases são aceptores de próton. É importante salientar que os conceitos de ácido e bases, segundo Bronsted-Lowry, são relativos. A água, segundo o conceito de Bronsted-Lowry, é um ácido na primeira reação e uma base na segunda. Por isso, a água é denominada uma substância anfótera. 3. Ácidos e bases de Lewis: ácidos são espécies capazes de receber um par de elétrons e bases são espécies capazes de doar par de elétrons. Uma reação ácido-base consiste na formação de uma ligação covalente mais estável. A proposta de Lewis é mais abrangente que as anteriores; no entanto, não as invalida. Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia Classificação dos Ácidos • Quanto a presença ou ausência de oxigênio: - Hidrácidos (HCl, H2S, HBr) - Oxiácidos (H2SO4, H3PO4, HClO4) • Quanto a presença ou ausência de carboxila (-COOH): - Orgânicos (CH3-COOH, HOOC-COOH) - Inorgânicos (H2CO3, H2S, HCN) • Quanto ao número de elementos químicos: - Binário (HCl, HBr, HF) - Ternário (H2SO4, H3PO4, HCN) - Quaternário (H4[Fe(CN)6]) Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia • Quanto ao número de hidrogênios ionizáveis: - Monoácidos (HCl, HI, H3PO2) - Diácidos (H2SO4, H2S, H3PO3) - Triácidos (H3PO4, H3BO3) - Tetrácidos (H4P2O7) • Quanto ao Grau de Ionização (): totaismols de nº ionizados mols de nº = - Ácidos fracos: 0 < α < 5% - Ácidos moderados: 5% < α < 50% - Ácidos fortes : 50% < α < 100% Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia - Hidrácidos: Fortes: HCl, HBr, HI Moderado: HF Fracos: Todos os demais - Oxiácidos: HxEOy 0 fraco Ex.: HClO 1 moderado Ex.: H3PO4 2 forte Ex.: H2SO4 y-x Fortes: H2SO4, HNO3, HClO3, HClO4 Observação: Temos uma exceção a essa regra no caso do H2CO3, pois mesmo o resultado do cálculo apresentando 1, este é classificado como fraco (apresenta grau de ionização pequeno). Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia Nomenclatura oficial dos ácidos • Hidrácidos: Seguem a seguinte regra: Ácido + ídrico Radical do Elemento Exemplos: HCl → ácido clorídrico HBr → ácido bromídrico HF → ácido fluorídrico HI → ácido iodídrico HCN → ácido cianídrico Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia • Oxiácidos: Seguem a seguinte regra: ico (+ oxigênio) Ácido __________________ + Radical do Elemento oso (- oxigênio) Exemplos: H2CO3 → ácido carbônico H3BO3 → ácido bórico HNO3 → ácido nítrico H2SO5 → ácido persulfúrico H2SO4 → ácido sulfúrico H2SO3 → ácido sulfuroso H2SO2 → ácido hiposulfuroso • Outros exemplos: - HClO4 - HClO3 - HClO2 - HClO Ácido Per.......ico Ácido.......ico Ácido............oso Ácido Hipo.......oso Menos Oxigênios +7 +6,+5 +4,+3,+2 +1 Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia HClO4 → ácido Perclórico HClO3 → ácido clórico HClO2 → ácido cloroso HClO → ácido Hipocloroso Menos Oxigênios Exemplo: H3PO4 – ác. Fosfórico H3PO3 – ác. Fosforoso H3PO2 – ác. Hipofosforoso +5 +3 +1 +7 +5 +3 +1 Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia Exemplo: H2S +2 - 2 Ácido sulfídrico H2SO3 +2 +4 Ácido sulfuroso H2SO4 +2 +6 Ácido sulfúrico - 8 * Para ácidos do enxofre usamos o radical em latim “sulfur”. - 6 Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia HF Inorgânico Hidrácido Binário Monoácido Moderado H2SO4 Inorgânico Oxiácido Ternário Diácido Forte Exemplo de como classificar um ácido: HClO Inorgânico Oxiácido Ternário Monoácido Fraco Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia Características gerais dos ácidos ✓Apresentam sabor azedo; ✓ Desidratam a matéria orgânica; ✓ Formam soluções aquosas condutoras de eletricidade; ✓ Deixam incolor a solução alcoólica de fenolftaleína; ✓ Neutralizam bases formando sal e água. Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia Classificação das bases • Quanto ao número de hidroxilas: - Monobases: NaOH; NH4OH - Dibases: Ca(OH)2; Mg(OH)2 - Tribases: Al(OH)3; Fe(OH)3 - Tetrabases: Pb(OH)4; Sn(OH)4 • Quanto ao grau de dissociação iônica: - Fortes: Os hidróxidos de metais alcalinos (G1) e metais alcalinos terrosos (G2). - Fracas: Nesse grupo incluem-se o hidróxido de amônio (NH4OH) e as demais bases. Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia • Quanto à solubilidade em água: - Totalmente solúveis: os hidróxidos dos metais alcalinos (G1) e o hidróxido de amônio (NH4OH). - Parcialmente solúveis: hidróxidos dos metais alcalino- terrosos (G2). - Insolúveis: todos os demais hidróxidos. KOH Monobase Forte Solúvel Al(OH)3 Tribase Fraca Insolúvel Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia Nomenclatura oficial das bases Hidróxido de _________________ Nome do Elemento (metal) NaOH → hidróxido de sódio Fe(OH)2 → hidróxido de ferro II Fe(OH)3 → hidróxido de ferro III Características gerais das bases ✓Apresentam sabor cáustico; ✓Deixam vermelha a solução alcoólica de fenolftaleína; ✓ Neutralizam ácidos formando sal e água; Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia ✓ Possuem OH-; ✓ Metais; ✓ Ligações Iônicas; ✓ Sólidos; ✓ Solúveis em água (metais alcalinos). ✓ Exceção (NH3) ; •Não metais; •Ligações covalentes; •Solução aquosa; •Volátil. Universidade Estadual do Sudoesteda Bahia – UESB Curso de Agronomia SAIS Composto resultante da neutralização de um ácido por uma base, com eliminação de água. Ácido + Base Sal + Água HCl + NaOH NaCl + H2O É formado por um cátion proveniente de uma base e um ânion proveniente de um ácido. A reação de um ácido com uma base recebe o nome de neutralização. Sais são compostos iônicos que, em solução aquosa, se dissociam, formando pelo menos um cátion diferente do hidrogênio, H+(aq), e um ânion diferente da hidroxila, OH-(aq), e do oxigênio, O2-(aq). Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia • Obedece à expressão: (nome do ânion) de (nome do cátion) Nomenclatura oficial Sufixo do ácido Sufixo do ânion ídrico eto ico ato oso ito H2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2 H2O Sulfato de cálcio (gesso) Ácido Sulfúrico Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia Sais neutros ou normais • São obtidos por neutralização total (H+ ioniz = OH-): H2CO3 + NaOH Na2CO3 + 2 H2O 2 NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2 H2O Sais Ácidos e Sais Básicos • São obtidos por neutralização parcial (H+ioniz ≠ OH-): H2CO3 + NaOH NaHCO3 + H2O HCl + Mg(OH)2 Mg(OH)Cl + H2O Sal ácido ou hidrogenossal (hidrogenocarbonato de sódio) Sal básico ou hidróxissal (hidróxicloreto de magnésio) Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia Classificação dos sais • Quanto à presença de oxigênio: - Oxissais : CaSO4 , CaCO3 , KNO3 - Halóides: NaCl , CaCl2 , KCl • Quanto ao número de elementos: - Binários: NaCl , KBr , CaCl2 - Ternários: CaSO4 , Al2(SO4)3 - Quaternários: NaCNO , Na4Fe(CN)6 • Quanto à presença de água: - Hidratados: CuSO4.5 H2O; CaSO4.2 H2O - Anidros: KCl; NaCl; CaSO4 Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia • Quanto à natureza: - Neutros ou normais: NaBr; Na2CO3 - Ácidos ou Hidrogenossais: NaHCO3; CaHPO4 - Básicos ou Hidroxissais: Ca(OH)Br - Duplos ou mistos: NaKSO4; CaClBr NaCl Halóide Binário Anidro Neutro NaHCO3 Oxissal Quaternário Anidro Ácido Exemplo de como classificar um sal: Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia Óxidos • Óxido é todo composto binário oxigenado, no qual o oxigênio é o elemento mais eletronegativo. •Fórmula geral dos óxidos: • Exemplos: CO2, H2O, Mn2O7, Fe2O3 Ex+ 2 O2- X Nomenclatura dos óxidos Regra geral: (Prefixo) + óxido de (prefixo) + elemento CO N2O5 P2O3 H2O → monóxido de (mono)carbono → pentóxido de (di)nitrogênio → trióxido de (di)fósforo → monóxido de (di)hidrogênio Para metais: Nox fixo (G1 e G2) - óxido de elemento Nox - óxido de elemento + valência Na2O Al2O3 FeO Fe2O3 → óxido de sódio → óxido de alumínio → óxido de ferro II (óxido ferroso) → óxido de ferro III (óxido férrico) Classificação • Óxidos Ácidos • Óxidos Básicos • Óxidos Anfóteros • Óxidos Neutros • Óxidos Duplos • Peróxidos • Superóxidos Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia Óxidos Básicos (metálicos) • São formados por metais alcalinos e alcalinos terrosos e reagem com água formando bases e com ácidos formando sal e água. Na2O + H2O → 2NaOH CaO + H2O → Ca(OH)2 MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O Óxido básico + H2O → base Óxido básico + ácido → sal + H2O CaO (cal virgem, cal viva ) Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia Óxidos Ácidos (anidridos) • São formados por não-metais e reagem com água formando ácidos e com bases formando sal e água. CO2 + H2O → H2CO3 N2O5 + H2O → 2HNO3 SO3 + H2O → H2SO4 CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O Óxido ácido + H2O → ácido Óxido ácido + base → sal + H2O (CO2 – EFEITO ESTUFA) “chuva ácida” Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia Óxidos Anfóteros (anfipróticos) • São óxidos de caráter intermediário entre ácido e básico. Reagem com ácidos e bases formando sal e água. Al2O3 ; ZnO ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2O ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O Óxido anfótero + ácido/base → sal + água ZnO (hipoglós) Al2O3 (alumina) Óxidos Neutros (indiferentes) • São todos covalentes e não reagem com base, ácido ou água; mas podem reagir com oxigênio. CO ; NO CO + H2O → Não ocorre reação NO + HCl → Não ocorre reação CO + ½O2 → CO2 Óxido Neutro + O2 → Oxidação Óxidos Neutros Óxidos Duplos (mistos) • São óxidos que, quando aquecidos, originam dois outros óxidos. M3O4 Fe, Pb, Mn Fe3O4; Pb3O4; Mn3O4 Fe3O4 → FeO + Fe2O3 (magnetita, imã) Peróxidos • São formados por metais alcalinos, alcalinos terrosos e oxigênio e possuem oxigênio com Nox = -1. M2O2 - MO2 M. Alcalinos M. Alc. Terrosos H2O2 - Agente oxidante e bactericidaNa2O2 ; Li2O2 ; CaO2; MgO2 Peróxidos Superóxidos (polióxidos) • São formados por metais alcalinos, alcalinos terrosos e oxigênio e possuem oxigênio com Nox = - ½. M2O4 - MO4 M. Alcalinos M. Alc. Terrosos Na2O4 ; Li2O4 ; CaO4 ; MgO4 Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB Curso de Agronomia