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Docente: Shirlene Kelly Santos Carmo Pau dos Ferros, 22 de março de 2016 Aula 5 – Funções Inorgânicas Universidade Federal Rural do Semi-Árido Disciplina: Química Geral Profª: Shirlene Kelly shirlene@ufersa.edu.br Ácidos; Bases; Sais; Óxidos; FUNÇÕES INORGÂNICAS 3 FUNÇÕES INORGÂNICAS 01/04/2016 3 As substâncias químicas podem ser agrupadas de acordo com suas PROPRIEDADES COMUNS Estas propriedades comuns são chamadas de PROPRIEDADES FUNCIONAIS As substâncias químicas são classificadas como inorgânicas e orgânicas. As inorgânicas são aquelas que não possuem cadeias carbônicas e as orgânicas são as que possuem. As substâncias inorgânicas são divididas em quatro grupos, ácidos, bases, sais e óxidos. FUNÇÕES INORGÂNICAS FUNÇÕES INORGÂNICAS Para distinguir melhor as substâncias, vamos compreender os fenômenos de Ionização e Dissociação. É a quebra da ligação covalente, devido à diferença de eletronegatividade entre os átomos ligantes, com a formação de íons FUNÇÕES INORGÂNICAS H – Cl H2O + H3O + Cl + – A IONIZAÇÃO ocorre com alguns COMPOSTOS MOLECULARES FUNÇÕES INORGÂNICAS FUNÇÕES INORGÂNICAS Neste fenômeno os íons apenas são separados A dissociação ocorre com os compostos iônicos e moleculares FUNÇÕES INORGÂNICAS Quando as espécies químicas estão em solução aquosa, nem todas sofrem ionização ou dissociação A porcentagem de espécies que sofrem estes fenômenos é dada pelo FUNÇÕES INORGÂNICAS ( a ) a número de moléculas ionizadas (ni) número de moléculas dissolvidas (n) = FUNÇÕES INORGÂNICAS 01) Adicionam-se 600 moléculas de HCl à água. Sabendo que 540 moléculas estarão ionizadas, podemos afirmar que o grau de ionização desta espécie química é: a) 11,4 %. b) 10,0 %. c) 11,1 %. d) 60,0 %. e) 90,0 %. a ni n = a = ? ni = 540 moléculas n = 600 moléculas 600 540 = 0,90 a = 90 % FUNÇÕES INORGÂNICAS Função química corresponde a um conjunto de substâncias que apresentam propriedades químicas semelhantes. As substâncias inorgânicas podem ser classificadas em quatro funções: Ácidos Bases Sais Óxidos Assim, numa reação química, todos os ácidos, por exemplo, terão comportamento semelhante. FUNÇÕES INORGÂNICAS Ácidos ÁCIDOS Segundo ARRHENIUS toda substância que em solução aquosa sofre ionização produzindo como cátion, apenas o íon H , é um ÁCIDO + HCl H2SO4 Cl 2 H + – + H2O H + 2 – + H2O SO4 H3PO4 3 H + 3 – + H2O PO4 H4P2O7 4 H + 4 – + H2O P2O7 ÁCIDOS Hoje, sabemos que o íon H liga-se à molécula de água formando íon H3O , chamado de HIDRÔNIO ou HIDROXÔNIO HCl Cl H3O + – + H2O + H2SO4 2 2 – + SO4 H2O + H3O + 2 + + CLASSIFICAÇÃO DOS ÁCIDOS HCl Cl H + – + H2O MONOÁCIDOS Na ionização, a molécula produz apenas 1 H HCN CN H + – + H2O HNO3 NO3 H + – + H2O + CLASSIFICAÇÃO DOS ÁCIDOS H2CO3 CO3 H + 2 – + H2O DIÁCIDOS Na ionização, a molécula produz apenas 2 H H2SO4 SO4 H + + H2O + 2 – 2 2 H3PO4 PO4 H + 3 – + H2O TRIÁCIDOS Na ionização, a molécula produz apenas 3 H H3BO3 BO3 H + + H2O + 3 – 3 3 CLASSIFICAÇÃO DOS ÁCIDOS H4P2O7 P2O7 H + 4 – + H2O TETRÁCIDOS Na ionização, a molécula produz apenas 4 H H4SiO4 SiO4 H + + H2O + 4 – 4 4 CUIDADO H3PO3 HPO3 H + 2 – + H2O 2 H3PO2 H2PO2 H + – + H2O 1 (DIÁCIDO) (MONOÁCIDO) CLASSIFICAÇÃO DOS ÁCIDOS CLASSIFICAÇÃO DOS ÁCIDOS HIDRÁCIDOS OXIÁCIDOS HCl HCN H2S H4[Fe(CN)6] São ácidos que não possuem o elemento químico OXIGÊNIO HNO3 H2CO3 H2SO4 H3PO4 São ácidos que possuem o elemento químico OXIGÊNIO CLASSIFICAÇÃO DOS ÁCIDOS HCl H4[Fe(CN)6] H2CO3 HCN H2SO4 H2S Possuem apenas dois elementos químicos BINÁRIOS Possuem apenas três elementos químicos TERNÁRIOS Possuem apenas quatro elementos químicos QUATERNÁRIOS CLASSIFICAÇÃO DOS ÁCIDOS FRACOS MODERADOS FORTES Possuem 5% a a = 0,2% H2CO3 Possuem 5% < < 50% a a = 27% H3PO4 Possuem a 50% a = 92% HCl CLASSIFICAÇÃO DOS ÁCIDOS Quando não conhecemos o grau de ionização podemos aplicar as seguintes observações para classificar o ácido Para os HIDRÁCIDOS FORTES HCl HBr HI FRACOS MODERADO HF Todos os demais hidrácidos CLASSIFICAÇÃO DOS ÁCIDOS Para os OXIÁCIDOS calculamos: x número de átomos de oxigênio = número de hidrogênios ionizáveis x = 0 Ácido fraco x = 1 Ácido médio H3BO3 x = 3 – 3 = 0 ácido fraco H3PO4 x = 4 – 3 = 1 ácido médio CLASSIFICAÇÃO DOS ÁCIDOS x = 2 Ácido forte x = 3 Ácido muito forte H2SO4 x = 4 – 2 = 2 ácido forte x = 4 – 1 = 3 ácido muito forte HClO4 01) O ácido de fórmula HCN é: a) forte. b) oxiácido. c) binário. d) possui 3 hidrogênios ionizáveis. e) tem grau de ionização menor que 5%. Falso: Entre os hidrácidos temos FORTES (HCl, HBr e HI) MÉDIO (HF) e FRACOS os demais. Falso: É um hidrácido, pois não possui oxigênio em sua estrutura. Falso: É ternário, pois possui 3 elementos químicos. Falso: Possui apenas um hidrogênio ionizável. Verdadeiro: Por ser um ácido fraco tem grau de ionização menor que 5%. CLASSIFICAÇÃO DOS ÁCIDOS PROPRIEDADES DOS ÁCIDOS Apresentam sabor azedo. PROPRIEDADES DOS ÁCIDOS Condutividade Elétrica Em solução conduz a corrente elétrica. NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS ÁCIDO ELEMENTO FORMADOR + ÍDRICO + H Cl ácido clor ídrico H Br ácido brom ídrico H2 S ácido sulf ídrico H CN ácido cian ídrico NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS ÁCIDO ELEMENTO FORMADOR + ICO + H2 C ácido carbôn ico O3 H3 B ácido bór ico O3 NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS O Número de Oxidação (NOX) de um elemento químico é a carga que ele recebe em uma reação química. Por exemplo, no H2SO4: O ‘H’ ficará com carga +1 (cada átomo de hidrogênio), e o ‘O’ com uma carga de -2 (cada átomo deoxigênio). Para saber qual é o NOX de um átomo dentro de uma molécula, devemos seguir algumas regras: 1 – Todos os metais alcalinos, hidrogênio (H) e prata (Ag) terão nox (+1) 2 – Metais alcalinos terrosos, zinco (Zn) -> nox (+2) 3 – Alumínio (Al) -> nox (+3) 4 – Oxigênio (em qualquer parte da molécula) -> nox (-2) 5 – calcogênios (somente se aparecerem na extremidade direita da fórmula!) -> nox -2 6 – halogênios (somente se aparecerem na extremidade direita da fórmula!) -> nox -1 7 – Íons compostos -> nox igual a carga do íon (por exemplo, PO4 -3 terá NOX -3) 8 – Soma de todos os NOX de uma molécula sempre será ZERO. 9 – Soma do NOX em íon sempre será a própria carga do íon. 10 – Elementos isolados e substâncias simples -> nox ZERO. NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS ÁCIDO ELEMENTO FORMADOR + ICO + OSO < Nox > Nox H2 S ácido sulfur oso O3 H2 S ácido sulfúr ico O4 H N ácido nitr oso O2 H N ácido nítr ico O3 NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS ÁCIDO ELEMENTO FORMADOR + ICO + OSO ICO OSO PER HIPO H Cl ácido clor oso O H Cl ácido clor oso O2 H Cl ácido clór ico O3 H Cl ácido clór ico O4 hipo per 1) H2SO4 – Ác. Sulfúrico É um ácido forte que reage com metais originando sulfatos além de ser muito higroscópico. Pode ser obtido a partir das seguintes reações: S + O2 SO2 SO2 + ½O2 SO3 SO3 + H2O H2SO4 ÁCIDOS IMPORTANTES 2) HCl – Ác. Clorídrico (ácido muriático) Solução de hidreto de cloro em água. Apresenta forte odor, além de ser sufocante. É utilizado na limpeza de peças metálicas e de superfícies de mármore. É encontrado no suco gástrico humano. *A limpeza de superfícies com ácido clorídrico é chamada de decapagem. 4) H3PO4 – Ác. Fosfórico (Acidulante INS-338) É um líquido obtido pela oxidação do fósforo vermelho com ácido nítrico concentrado. É um ácido moderado usado na industria de vidros, preparo de águas minerais e nos refrigerantes de “cola”. Seus fosfatos são usados como adubo. ÁCIDOS IMPORTANTES BASES OU HIDRÓXIDOS BASES Bases De acordo com Arrhenius, base ou hidróxido é toda substância que, dissolvida em água, dissocia-se fornecendo como ânion exclusivamente OH- (hidroxila ou oxidrila). NaOH Na+ + OH- Ca(OH)2 Ca 2+ + 2OH- Al(OH)3 Al 3+ + 3OH- BASES Nomenclatura Hidróxido de _________________ Nome do Elemento NaOH hidróxido de sódio Fe(OH)2 hidróxido de ferro II Fe(OH)3 hidróxido de ferro III BASES 1) 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 2) 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. CLASSIFICAÇÃO DAS BASES 3) 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 CLASSIFICAÇÃO DAS BASES PROPRIEDADES DAS BASES SABOR PROPRIEDADES DAS BASES Em solução conduz a corrente elétrica. Condutividade Elétrica PROPRIEDADES DAS BASES AÇÃO SOBRE OS ÁCIDOS Reagem com os ácidos produzindo sal e água. OH Na Cl Na H Cl + H2O + (OH)2 Ba Cl2 Ba H Cl + H2O + 2 2 (OH)2 Ba Ba H2 SO4 + H2O + 2 SO4 BASES IMPORTANTES 1) NaOH – Hidróxido de sódio (Soda caústica) É um sólido branco floculado muito solúvel em água. É usado na desidratação de gorduras, no branqueamento de fibras (celulose) e na fabricação de sabões e detergentes e como desentupidor de ralos e esgotos. *Sabões e detergentes são exemplos do uso de Soda caústica e possuem caráter básico. BASES IMPORTANTES 2) Ca(OH)2 – Hidróxido de cálcio (cal apagada, hidratada ou extinta) É uma suspensão aquosa de aparência leitosa, obtida a partir do CaO (cal virgem). É usada na caiação de paredes e muros, na neutralização de solos ácidos e na fabricação de doces. CaO + H2O Ca(OH)2 Cal Virgem Cal Hidratada BASES IMPORTANTES 3) Mg(OH)2 – Hidróxido de magnésio (Leite de magnésia) É uma suspensão leitosa, obtida a partir do MgO. É usada como antiácido estomacal e também como laxante. Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2H2O BASES IMPORTANTES 4) Al(OH)3 – Hidróxido de alumínio (Maalox) É usada como antiácido estomacal, para tingimentos e na preparação de lacas (resina ou verniz) para pintura artística. *Como antiácido estomacal recebe os nomes de Mylantha plus e Gelmax . SAIS Sal é todo composto que em água dissocia liberando um cátion de H+ e um ânion de OH-. A reação de um ácido com uma base recebe o nome de neutralização ou salificação. Ácido + Base Sal + Água HCl + NaOH NaCl + H2O HCl + NaOH NaCl + H2O Obedece à expressão: (nome do ânion) de (nome do cátion) Sufixo do ácido Sufixo do ânion ídrico eto ico ato oso ito + 2 H2O CaSO4 H2SO4 + Ca(OH)2 Sulfato de cálcio (gesso) NOMENCLATURA DOS SAIS Demostração: KCl: este sal é derivado do ácido clorídrico, de acordo com a tabela acima o sufixo do ácido é –idrico, portanto o sufixo do ânion será –eto. Ânion (Cl-) + Cátion (K+) Nomenclatura: Cloreto de potássio NOMENCLATURA DOS SAIS Veja alguns exemplos: CaSO4 Ânion (SO4 2- ) + Cátion (Ca2+) Nomenclatura: Sulfato de cálcio Mg(NO3)2 Ânion (NO3-) + Cátion (Mg2+) Nomenclatura: Nitrato de magnésio Al2 (SO4)3 Ânion (3 SO4 2-) + Cátion (2 Al3+) Nomenclatura: Sulfato de Alumínio FeSO4 Ânion (SO4 2-) ) + Cátion (Fe2+) Nomenclatura: Sulfato ferroso ou Sulfato de ferro (II) NOMENCLATURA DOS SAIS SAIS IMPORTANTES 1) NaHCO3 – Bicarbonato de sódio (ENO,Sonrisal) É um pó branco que perde CO2 com facilidade (efervescência). É usado como antiácido estomacal , fermento químico e nos extintores de incêndio. NaHCO3 + H2O NaOH + H2O+ CO2 H2CO3 2) CaCO3 – Carbonato de cálcio (mármore,calcáreo) É um sólido branco que por aquecimento perde CO2 e produz CaO (calcinação). É usado na fabricação de cimentos(Portland), como corretivo do solo e como fundente em metalurgia. CaCO3 CaO + CO2 SAIS IMPORTANTES4) NH4Cl – Cloreto de amônio (Sal amoníaco) É um sólido granulado obtido do líquido amoniacal das fábricas de gás. É usado na fabricação de fabricação de pilhas secas, na soldagem , na galvanização do ferro e na fabricação de tecidos. SAIS NEUTROS OU NORMAIS São obtidos por neutralização total (H+ioniz = OH-): H2CO3 + Ca(OH)2 + 2 H2O H2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3 H2CO3 + Ca(OH)2 2 NaOH + H2SO4 NaSO4 + 2 H2O São obtidos por neutralização parcial (H+ioniz ≠ OH-): H2CO3 + NaOH + H2O H2CO3 + NaOH NaHCO3 H2CO3 + NaOH HCl + Mg(OH)2 + H2O HCl + Mg(OH)2 Mg(OH)Cl HCl + Mg(OH)2 Sal ácido ou hidrogenossal Sal básico ou hidróxissal CLASSIFICAÇÃO DOS SAIS 1) Quanto à Presença de Oxigênio - Oxissais : CaSO4 , CaCO3 , KNO3 - Halóides: NaCl , CaCl2 , KCl 2) Quanto ao Número de Elementos - Binários: NaCl , KBr , CaCl2 - Ternários: CaSO4 , Al2(SO4)3 - Quaternários: NaCNO , Na4Fe(CN)6 SAIS NEUTROS OU NORMAIS 3) Quanto à Presença de Água - Hidratados: CuSO4.5 H2O; CaSO4.2 H2O - Anidro: KCl; NaCl; CaSO4 4) Quanto à Natureza - Neutros ou normais: NaBr; CaCO3 - Ácidos ou Hidrogenossais: NaHCO3; CaHPO4 - Básicos ou Hidroxissais: Ca(OH)Br - Duplos ou mistos: NaKSO4; CaClBr ÓXIDOS Óxido é todo composto binário oxigenado, no qual o oxigênio é o elemento mais eletronegativo. Exemplos: CO2, H2O, Mn2O7, Fe2O3 NOMENCLATURA DOS ÓXIDOS Regra geral: (Prefixo) + óxido de (prefixo) + elemento CO N2O5 P2O3 H2O -monóxido de monocarbono -pentóxido de dinitrogênio -trióxido de difosforo -monóxido de dihidrogênio Para metais: Nox fixo(g1e g2)- óxido de elemento Nox - óxido de elemento+valência FeO Fe2O3 -óxido de ferro II (óxido ferroso) -óxido de ferro III (óxido férrico) CLASSIFICAÇÃO DOS ÓXIDOS •Óxidos Ácidos •Óxidos Básicos •Óxidos Anfóteros •Óxidos Neutros •Óxidos Duplos •Peróxidos •Superóxidos ÓXIDOS BÁSICOS (METÁLICOS) São formados por metais alcalinos e alcalinos terrosos e reagem com água formando bases e com ácidos formando sal e água. 2NaO + 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 ) ÓXIDOS ÁCIDOS (ANIDRIDOS) São formados por ametais 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 (gás carbônico) – EFEITO ESTUFA “chuva ácida” 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 PERÓXIDOS São formados por metais alcalinos, alcalinos terrosos e hidrogênio e possuem oxigênio com Nox = -1. M2O2 - MO2 M. Alcalinos M. Alc. Terrosos H2O2 - Ag. Oxidante e Bactericida Ex.: Na2O2, Li2O2, CaO2, MgO2 SUPERÓXIDOS (POLIÓXIDOS) São formados por metais alcalinos, alcalinos terrosos e hidrogênio e possuem oxigênio com Nox = - ½. M2O4 - MO4 M. Alcalinos M. Alc. Terrosos Ex.: Na2O4, Li2O4, CaO4, MgO4 CLASSIFICAÇÃO DOS ÓXIDOS 18 1 2 13 14 15 16 17 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Óxidos Básicos Óxidos Ácidos (anidridos) Nox ≥+4 Óxidos Anfóteros ÓXIDOS IMPORTANTES 1) ZnO – óxido de Zinco (Hipoglós) É um sólido branco de caráter anfótero (anfiprótico). É usado na fabricação de cremes dermatológicos, na industria de tintas e na galvanização do ferro. ÓXIDOS IMPORTANTES 2) Al2O3 – óxido de Alumínio (Bauxita, Alumina) É um sólido muito duro de onde é extraído por eletrólise o alumínio metálico. Na forma cristalizada é encontrado nas safiras e nos rubis. ÓXIDOS IMPORTANTES 3) H2O2 – Peróxido de hidrogênio (água oxigenada) É uma solução aquosa que se decompõe facilmente em presença de luz (fotólise). É utilizada como agente oxidante e bactericida. *Os recipientes que guardam a água oxigenada são opacos para impedir a entrada de luz. H2O2 H2O + ½O2 ÁCIDOS E BASES DE Brønsted-Lowry “Os conceitos de ácido e base, em termos de íons hidrônio e hidróxido em água, é muito limitada, porque retringe a discussão do fenômeno ácido-base apenas a soluções aquosas. Uma abordagem mais geral foi proposta, em 1923, pelo químico dinamarques Brönsted e pelo químico britânico Lowry. O conceito de Brönsted- Lowry é mais geral do que o conceito de Arrhenius, porque não nos restringe a soluções aquosas”. Reações de transferência de Próton • Focaremos no H+(aq). • Brønsted-Lowry: o ácido doa H+ e a base recebe H+. • A base de Brønsted-Lowry não precisa conter OH-. • Considere HCl(aq) + H2O(l) H3O +(aq) + Cl-(aq): – o HCl doa um próton para a água. Conseqüentemente, o HCl é um ácido. – a H2O recebe um próton do HCl. Conseqüentemente, a H2O é uma base. • A água pode se comportar tanto como ácido quanto como base. • As substâncias anfóteras podem se comportar tanto como ácidos quanto como bases. ÁCIDOS E BASES DE Brønsted-Lowry ÁCIDOS E BASES DE Brønsted-Lowry PARES ÁCIDOS-BASES CONJUGADOS O que quer que tenha sobrado do ácido após o próton ter sido doado é chamado de sua base conjugada. Similarmente, o que quer que tenha sobrado da base após ela ter recebido o próton é chamado de um ácido conjugado. Considere – Após o HA (ácido) perder seu próton ele é convertido em A- (base). Conseqüentemente o HA e o A- são pares ácido-base conjugados. – Após a H2O (base) receber um próton, ela é convertida em H3O + (ácido). Conseqüentemente, a H2O e o H3O + são pares ácido-base conjugados. Os pares ácido-base conjugados diferem entre si apenas em um próton. PARES ÁCIDOS-BASES CONJUGADOS ÁCIDOS e BASES DE LEWIS Ácido de Lewis: receptor de par de elétrons. Base de Lewis: doador de par de elétrons. ÁCIDOS e BASES DE LEWIS A definição de Lewis é a mais abrangente definição de ácidos e bases, em virtude de sua definição não se restringe somente as espécies hidrogênio e/ou hidroxila, mas se ajusta a praticamente todas as reações químicas. Um exemplo disso é o BF3, quando de sua reação coma amônia e segundo o mecanismo a seguir: Esta reação mostra claramente que o BF3, funciona como um ácido de Lewis, por que ele é um átomo que viola a regra do octeto assim como os outros elementos da família 3A, em virtude de possuírem, apenas um sexteto de elétrons, podem receber um par eletrônico formando uma ligação covalente coordenada, esta é uma característica da definição de Lewis. E a amônia funciona como uma base segundo a definição de Lewis, por que ela apresenta um par de elétrons livre, então ela doa para o fluoreto de boro. ÁCIDOS e BASES DE LEWIS JUNTOS E MISTURADOS
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