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Principais Reações Inorgânicas Lição 01 Padrões de Reação Química Reação de Síntese ou Adição • Duas ou mais substâncias reagentes resultam em uma mais complexa. • Número variável de reagentes e formação de um único produto. Tipos de reação de síntese: • Elemento + O2 → Óxido • Óxido básico (ou óxido de um metal) + H2O → Base • Óxido ácido (ou óxido de um ametal) + H2O → Ácido o Para determinar o ácido, basta somar os elementos. Exemplo: o CO2 + H2O → ? o H = 2; C = 1; O = 3 o H2CO3 • Nas reações entre um metal e um ametal, utilizar as cargas que os elementos tipica- mente possuem quando íons. Aplique o método de cruzamento entre as cargas para encontrar a substância. A reação entre um metal e um ametal forma um composto iô- nico. o Exemplo: Mg + N2 → ? o Mg forma íons +2 (lembre-se da tabela periódica) o N forma tipicamente íons -3 o [Mg=2][N-3] → Mg3N2 Exercícios 1) Faça a previsão dos produtos e o balanceamento das reações abaixo: a) Mg + O2 → b) MgO + H2O → c) SO3 + H2O → d) Na2O + H2O → e) CaO + H2O → f) CO2 + H2O → g) Al + Br2 → h) Zn + O2 → i) Mg + N2 → j) Na + S8 → l) SO2 + H2O → Lição 02 Padrões de Reação Química Reação com óxidos • Nas reações de um óxido com um ácido, com uma base, ou com outro óxido, na pre- sença de água, fazer o seguinte procedimento: o Determinar a substância formada pela reação entre o óxido e a água; o Fazer a reação de neutralização ácido-base resultante, lembrando que: o Os produtos da reação de neutralização, serão os produtos da reação inicial; o Por fim, fazer o balanceamento. Exemplos: 1 – HCl + CaO → ? (Faz a reação entre o óxido e a água) CaO + H2O → Ca(OH)2 (Faz a reação entre o ácido e a base encontrada anteriormente) HCl + Ca(OH)2 → CaCl2 + H2O (Repete a reação inicial e coloca os produtos encontrados) HCl + CaO → CaCl2 + H2O (Faz o balanceamento) 2HCl + CaO → CaCl2 + H2O 2 – CO2 + NaOH → ? CO2 + H2O → H2CO3 H2CO2 + NaOH → Na2CO3 + H2O CO2 + NaOH → Na2CO3 + H2O CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O 3 – SO3 + Na2O → ? (Faz a reação entre um dos óxidos e a água) SO3 + H2O → H2SO4 (Faz a reação entre o outro óxido e a água) Na2O + H2O → NaOH (Faz a reação entre o ácido e a base encontrados) H2SO4 + NaOH → Na2SO4 + H2O (Como não tem o H nos reagentes, não colocar a água como produto) SO3 + Na2O → Na2SO4 Lição 03 Padrões de Reação Química Reação de Análise ou Decomposição • É quando uma única substância reagente produz duas ou mais substâncias. • É o inverso da reação de adição. Reações de Decomposição: 1) Hidrácido → H2 + Ametal (em temperatura ambiente: Cl2, F2, N2, O2) 2 HCl → H2 + Cl2 2) Óxidos de metais pesados → Metal + O2 (metais pesados: peso atômico a partir do Cu) 2 HgO → 2 Hg + O2 3) Cloratos → Cloreto do metal + O2 2 KClO3 → 2 KCl + 3 O2 4) Nitratos de metais pesados → Óxido + NO2 + O2 2 Cu(NO3)2 → 2 CuO + 4 NO2 + O2 5) Nitratos de metais leves → Nitritos do metal + O2 2 NaNO3 → 2 NaNO2 + O2 6) Carbonatos → Óxido do metal + CO2 (exceção: carbonatos de metais alcalinos e amônio) FeCO3 → FeO + CO2 • Os carbonatos de metais alcalinos não sofrem decomposição térmica • (NH4)2CO3 → NH3 + CO2 + H2O 7) Bicarbonato → Carbonato + CO2 + H2O 2 Na2HCO3 → Na2CO3 CO2 + H2O Exercícios 1) Faça a previsão dos produtos e o balanceamento das reações abaixo: a) MgCO3 → b) HgO → c) H2O → d) Ca(OH)2 → e) Al(OH)3 → f) H2SO4 → g) CaCO3 → h) Na2CO3 → i) LiOH → Lição 04 Padrões de Reação Química Simples Troca ou Deslocamento • Reação em que uma substância simples reage com uma substância composta, “deslo- cando” esta última em uma nova substância simples. Reações de Simples Troca: • Metal + Sal → Sal* + Metal* Cu + 2 AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2 Ag • Metal + Ácido → Sal + H2 Fe + 2 HCl → FeCl2 + H2 • Metal + Óxido → Óxido* + Metal* Ba + Ag2O → BaO + 2 Ag O deslocamento só ocorre quando a substância simples for um metal mais reativo que o metal da substância composta. O mesmo raciocínio se aplica quando a reação é entre ametais. Exercícios 1) Na reação entre zinco e ácido clorídrico, há a formação de um gás altamente inflamável. Que gás é este? 2) Analise se a seguinte reação de fato ocorre: Ba + Na2O → ? 3) 4) Lição 05 Padrões de Reação Química Propriedades das Soluções Aquosas • Solução é uma mistura homogênea de uma ou mais substâncias. • A substância presente em maior quantidade é normalmente chamada de solvente. • As outras substâncias na solução são conhecidas como solutos, e dizemos que elas estão dissolvidas no solvente. • Uma propriedade importante no estudo das soluções é a condutividade elétrica. • Uma solução conduz eletricidade quando apresenta íons livres. • Uma substância cujas soluções aquosas contêm íons é chamada eletrólito. • Uma substância que não forma íons em solução é chamada não-eletrólito. • Quando um composto iônico se dissolve em água, cada íon se separa da estrutura cris- talina e se dispersa por toda a solução. Portanto, os compostos iônicos solúveis são ele- trólitos fortes. • Quando um composto molecular se dissolve em água, a solução normalmente compõe- se de moléculas intactas dispersas pela solução. Consequentemente, a maioria dos com- postos moleculares são não-eletrólitos. • Entretanto, existem algumas substâncias moleculares cujas soluções aquosas contêm íons. A mais importante desta são os ácidos. • Há duas categorias de eletrólitos, fortes e fracos, que diferem na extensão de condução de eletricidade. • Os eletrólitos fortes são os solutos que existem em solução totalmente ou quase total- mente como íons. Exemplo: todos os compostos iônicos solúveis e alguns compostos moleculares (os ácidos fortes). • Os eletrólitos fracos são os solutos que existem em solução na forma de moléculas com apenas uma pequena fração na forma de íons. • Não confundir a extensão na qual um eletrólito se dissolve (solubilidade) com sua clas- sificação como forte ou fraco. Um composto pode ser extremamente solúvel em água e ser um eletrólito fraco, pois não ocorre a formação de íons quando em solução aquosa. Lição 06 Padrões de Reação Química Reações de Precipitação • As reações que resultam na formação de um produto insolúvel são conhecidas como reações de precipitação. • Um precipitado é um sólido insolúvel formado por uma reação em solução. • As reações de precipitação ocorrem quando certos pares de íons de cargas contrárias se atraem tão fortemente que formam um sólido insolúvel. • Solubilidade de uma substância é a quantidade dessa substância que pode ser dissolvida em certa quantidade de solvente. • Uma substância é considerada insolúvel quando apenas uma pequena quantidade (me- nos de 0,01 mol/L, por exemplo) é dissolvida em água. • Nesses casos, a atração entre os íons de cargas contrárias no sólido é muito grande para a molécula de água separá-los por uma extensão considerável, e a substância perma- nece não dissolvida na totalidade. • Todos os compostos iônicos comuns de íons de metais alcalinos e de íons amônio são solúveis em água. • A Tabela 4.1 apresenta a solubilidade de outros compostos iônicos comuns. • Para determinar se um precipitado é formado quando misturamos soluções aquosas de dois eletrólitos fortes, devemos (1) observar os íons presentes nos reagentes, (2) consi- derar as possíveis combinações de cátions e ânions e (3) determinar se alguma dessas combinações é insolúvel. • Reações de precipitação obedecem a um padrão de reação conhecido comodupla troca. Lição 07 Padrões de Reação Química Eletrólitos Fortes e Fracos Lição 08 Padrões de Reação Química Equações Iônicas • Quando uma reação química mostra as fórmulas químicas completas dos reagentes e produtos sem indicar o seu caráter iônico, é chamada de equação molecular. Veja o exemplo: • Quando uma reação química mostra os eletrólitos fortes solúveis mostrados como íons, é conhecida como equação iônica completa. Para o exemplo anterior, temos: • Observe que os íons K+(aq) e 𝑁𝑂3 −(aq) aparecem nos dois lados da equação. Os íons que aparecem em formas idênticas, juntos tanto dos reagentes quanto dos produtos de uma reação iônica completa, são chamados íons espectadores. Eles estão presentes, mas não têm papel direto na reação. • Quando os íons espectadores são omitidos na equação (eles cancelam-se como grande- zas algébricas), dizemos que temos a equação iônica simplificada. • Uma equação iônica simplificada inclui apenas os íons e moléculas envolvidos direta- mente na reação. • A carga na reação é conservada; logo, a soma das cargas dos íons deve ser a mesma em ambos os lados de uma equação iônica simplificada e balanceada. • Se todos os íons em uma equação iônica completa são espectadores, não ocorre reação. Lição 09 Padrões de Reação Química Dupla Troca ou Metátese • As reações de dupla troca são aquelas em que duas substâncias compostas (cátion + ânion) reagem entre si, permutando seus componentes e dando origem a dois novos compostos. • Uma reação de dupla-troca ocorre quando pelo menos uma das condições abaixo for satisfeita: a) um dos produtos é insolúvel b) um dos solutos é um eletrólito mais fraco que um dos reagentes c) um dos produtos é volátil d) um dos produtos é um gás Exercícios 1) Escreva as reações abaixo, preveja os produtos, indique se a reação ocorreu e, caso tenha ocorrido, informe qual condição foi satisfeita. a) fluoreto de sódio sólido e uma solução aquosa de ácido clorídrico b) solução aquosa de bicarbonato de sódio com solução aquosa de ácido clorídrico c) solução aquosa de nitrato de chumbo com solução aquosa de iodeto de sódio d) solução aquosa de ácido sulfúrico e solução aquosa de sulfeto de sódio 2) As reações de dupla troca, quando representadas a partir das equações iônicas simplificadas podem ser vistas sobre outro olhar, ou seja, se enquadram também em outra classificação. Es- creva as equações iônicas simplificadas das reações a, b e c, da questão 1 e indique qual outra classificação essas reações poderiam receber. 3) Nitrato de bário pode ser preparado, em meio aquoso, por meio das transformações químicas a) Escreva as reações correspondentes a etapa 1 e 2. b) Indique, nos produtos dessas reações, quando for o caso, qual condição de ocorrência foi satisfeita. GABAR ITO Lição 01 Padrões de Reação Química Reação de Síntese ou Adição a) 2 Mg + O2 → 2 MgO b) MgO + H2O → Mg(OH)2 c) SO3 + H2O → H2SO4 d) Na2O + H2O → 2 NaOH e) CaO + H2O → Ca(OH)2 f) CO2 + H2O → H2CO3 g) 2 Al + 3 Br2 → 2 AlBr3 h) 2 Zn + O2 → 2 ZnO i) 3 Mg + N2 → Mg3N2 j) 16 Na + S8 → 8 Na2S l) SO2 + H2O → H2SO3 Lição 03 Padrões de Reação Química Reação de Análise ou Decomposição a) MgCO3 → CO2 + MgO b) HgO → Hg + O2 c) H2O → H2 + O2 d) Ca(OH)2 → CaO + H2O e) 2 Al(OH)3 → 3 Al2O3 + H2O f) H2SO4 → SO3 + H2O g) CaCO3 → CO2 + CaO h) Na2CO3 → CO2 + Na2O i) LiOH → Li2O + H2O Lição 04 Padrões de Reação Química Simples Troca ou Deslocamento 1) Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 2) Não ocorre reação pois o bário é menos reativo que o sódio. 3) 4) Lição 09 Padrões de Reação Química Dupla Troca ou Metátese 1) a) b) c) d) 2) 3)