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1 Prof. Me. Ismael L. Costa Jr. Ministério da Educação UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Campus Medianeira • 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 Químicas Ácidos • Ácidos de Arrhenius: são substâncias compostas que em solução aquosa liberam como único e exclusivo cátion o hidrônio (H3O +). Ionização de um Ácido HCl + H2O H3O + + Cl- H2SO4 + 2H2O 2H3O + + SO4 2- H3PO4 + 3H2O 3H3O + + PO4 3- Hidrogênios ionizáveis • Os hidrogênios que fornecem H3O + são chamados de hidrogênios ionizáveis. • 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: H3PO3 + 2H2O 2H3O + + HPO3 2- apenas 2H+ H3PO2 + H2O H3O + + H2PO2 1- apenas 1H+ 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]) • Quanto ao número de hidrogênios ionizáveis: - Monoácidos (HCl, HI, H3PO2) - Diácidos (H2SO4, H2S, H3PO3) - Triácidos (H3PO4, H3BO3) - Tetrácidos (H4P2O7) Classificação dos Ácidos 2 • Quanto ao Grau de Ionização (): - Ácidos fracos: 0 < a < 5% - Ácidos moderados: 5% < α < 50% - Ácidos fortes: 50% < α < 100% Nº de Mol Ionizados = Nº de Mol Inicial Ácido fraco: HClO Ácido moderado: H3PO4 Ácido forte : H2SO4 HClO4 Classificação dos Ácidos - Hidrácidos: Fortes: HCl, HBr, HI Moderado: HF - Oxiácidos: HxEOy 0 fraco Ex.: HClO 1 moderado Ex.: H3PO4 2 forte Ex.: H2SO4 y-x Fortes: H2SO4, HNO3, HClO3, HClO4 Então, para o ânion An- o ácido terá a fórmula HnA Todo ácido é formado pelo cátion H+ e por um átomo ou grupo de átomos com carga negativa (ânion). Ex.: HCl H+1 Cl-1 H2SO4 H2 +1 SO4 -2 H3PO4 H3 +1 PO4 -3 A carga total positiva dos H+ deve anular a carga total negativa do ânion, deixando a molécula eletricamente neutra. nH+ + An- HnA Formulação dos Ácidos 1. Emprego do sufixo ídrico este sufixo é usado para hidrácidos (ácidos que não contêm oxigênio na molécula). Ex.: HCl ácido clorídrico HI ácido iodídrico H2S ácido sulfídrico HCN ácido cianídrico 2. Emprego dos sufixos ico e oso e dos prefixos hipo e per são empregados na nomenclatura de ácidos oxigenados HxEyOz, nos quais varia o número de oxidação (nox) de E. O seguinte critério é usado: Nomenclatura dos Ácidos Grupo da TP onde está o E Nox de E no ácido HxEyOz Nome do ácido HxEyOz G 7 7 a < 7 b < a c < b Ácido per (nome de E) + ico Ácido (nome de E) + ico Ácido (nome de E) + oso Ácido hipo (nome de E) + oso G ≠ 7 G a < G b < a c < b Ácido (nome de E) + ico Ácido hipo (nome de E) + ico Ácido (nome de E) + oso Ácido hipo(nome de E) + oso Nomenclatura dos Ácidos 3. Emprego dos prefixos orto, meta e piro quando: 1 moléc. de ác. A - 1 moléc. de H2O 1 moléc. de ác. B 2 moléc. de ác. A - 1 moléc. de H2O 1 moléc. de ác. B 4. Emprego do prefixo tio quando 1 ácido B resulta de 1 ácido A pela substituição de 1 átomo de O deste por 1 átomo de S, acrescenta-se o prefixo tio ao nome do ácido B. Se 2 ou 3 átomos de O forem substituídos por átomos de S, usa-se os prefixos ditio e tritio. orto meta orto piro 3 Características gerais dos ácidos Apresentam sabor azedo; Desidratam a matéria orgânica; Deixam incolor a solução alcoólica de fenolftaleína; Neutralizam bases formando sal e água. EXEMPLOS H2S H2CO3 H2SO3 Ácido Crômico Ácido Clorídrico Bases • De acordo com Arrhenius, base ou hidróxido é toda substância que, dissolvida em água, dissocia- se fornecendo como ânion exclusivamente OH- (hidroxila). NaOH Na+ + OH- Ca(OH)2 Ca 2+ + 2OH- Al(OH)3 Al 3+ + 3OH- Possuem OH-; Metais; Ligações Iônicas; Sólidos; Solúveis em água: (metais alcalinos). NH3(g) + H2O(L) NH4OH(aq) Não-metais; Ligações covalentes; Solução aquosa; Volátil. • Exceção: Uma base é sempre formada por um radical positivo (metal ou NH4 +) ligado invariavelmente ao radical negativo hidroxila (OH-). A carga positiva do cátion é neutralizada pela carga negativa total das hidroxilas. Sendo então Cn+ um cátion, a fórmula da respectiva base será C(OH)n. NaOH Na+ OH- Ca(OH)2 Ca2+ (OH-)2 Al(OH)3 Al3+ (OH-)3 Cn+ + n(OH)- C(OH)n 17 Formulação das Bases A nomenclatura é feita escrevendo-se o nome do elemento ou do radical positivo na frente das palavras hidróxido de. 1. Quando o elemento forma apenas uma base 2. Quando o elemento forma duas bases Acrescenta-se o sufixo ico (para o elemento de maior nox) e oso (para o elemento com menor nox). No luar das terminações ico e oso, pode-se também usar um algarismo romano para indicar o número de oxidação do elemento 18 Nomenclatura das Bases 4 Classificação • 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. Classificação • 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 Características gerais das bases Apresentam sabor caústico; Deixam vermelha a solução alcoólica de fenolftaleína; Neutralizam ácidos formando sal e água. Exemplos NaOH Fe(OH)2 Fe(OH)3 Hidróxido de Platina IV Sais • Sal de Arrhenius - Composto resultante da neutralização de um ácido por uma base, com eliminação de água. • 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. Ácido + Base Sal + Água HCl + NaOH NaCl + H2O 5 pCn+ + qAm- (Cn+)p(Am-)q p e q são os menores númerosnecessários para haver neutralização das cargas positiva e negativa, isto é, são os menores números inteiros que satisfazem a igualdade np = mq. Ex.: 2Al3+ + 3SO4 2- (Al3+)2(SO4 2-)3 ou Al2(SO4)3 2Ca2+ + P2O7 4- (Ca2+)2P2O7 4- ou Ca2P2O7 Um sal é formado por um cátion, proveniente da base, e um ânion, proveniente do ácido. 25 Formulação dos Sais Na nomenclatura dos sais dá-se primeiro o nome do ânion, seguindo-se o nome do cátion precedido da preposição de. nome do sal = [nome do ânion] +de+ [nome do cátion] Fe2(SO4)3 sulfato de ferro III Fe(HSO4)3 hidrogênio sulfato de ferro III ou sulfato ácido de ferro III ou bissulfato de ferro III KAl(SO4)2 sulfato de alumínio e potássio NH4MgPO4 fosfato de magnésio e amônio CaCl(ClO) cloreto hipoclorito de cálcio Ca(OH)Cl hidróxi cloreto de cálcio ou cloreto básico de cálcio 26 Nomenclatura dos Sais Exemplo H2SO4 + Ca(OH)2 Cloreto de Magnésio Carbonato de Aluminio Sais neutros ou normais • São obtidos por neutralização total (H+ ioniz = OH-): H2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3 + 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) Classificação • 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 6 • Quanto à presença de água: - Hidratados: CuSO4.5 H2O; CaSO4.2 H2O - Anidros: KCl; NaCl; CaSO4 • Quanto à natureza: - Neutros ou normais: NaBr; CaCO3 - Ácidos ou Hidrogenossais: NaHCO3; CaHPO4 - Básicos ou Hidroxissais: Ca(OH)Br - Duplos ou mistos: NaKSO4; CaClBr Classificação Óxidos são compostos binários, nos quais um dos elementos é o oxigênio e o outro é um elemento menos eletronegativo que o oxigênio. 32 Óxidos Pela IUPAC, a nomenclatura oficial é feita de acordo com o número de átomos de cada elemento na fórmula do óxido, usando os prefixos mono, di, tri, etc. nome do óxido = [mono, di, tri ...] + óxido de [mono, di, tri...] + [nome de E] O prefixo mono pode ser omitido. CO monóxido de carbono ou óxido de carbono 33 Formulação e Nomenclatura dos Óxidos Ex+ + O2- E2Ox Regra geral: (Prefixo) + óxido de (prefixo) + elemento CO N2O5 P2O3 H2O monóxido de monocarbono pentóxido de dinitrogênio trióxido de difósforo monóxido de diidrogênio Formulação e Nomenclatura dos Óxidos 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) Formulação e Nomenclatura dos Óxidos Classificação • Óxidos Ácidos • Óxidos Básicos • Óxidos Anfóteros • Óxidos Neutros • Óxidos Duplos • Peróxidos • Superóxidos 7 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 ) 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” 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) • 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) • São formados por metais alcalinos, alcalinos terrosos e hidrogênio e possuem oxigênio com Nox = -1. M2O2 - MO2 M. Alcalinos M. Alc. Terrosos H2O2 - Agente oxidante e bactericida Na2O2 ; Li2O2 ; CaO2; MgO2 Peróxidos 8 Superóxidos (polióxidos) • São formados por metais alcalinos, alcalinos terrosos e hidrogênio e possuem oxigênio com Nox = - ½. M2O4 - MO4 M. Alcalinos M. Alc. Terrosos Na2O4 ; Li2O4 ; CaO4 ; MgO4 18 1 2 13 14 15 16 17 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Óxidos Básicos Óxidos Ácidos Nox ≥ +4 Óxidos Anfóteros OB + H2O BASE OB + ÁCIDO SAL + ÁGUA OA + H2O ÁCIDO OA + BASE SAL + ÁGUA ÓXIDO DUPLO OU MISTO = Me3O4 ÓXIDOS NEUTROS = CO, NO, N2O PERÓXIDOS= ....O2 SUPERÓXIDOS= ....O4 H, G1 e G2 Superóxidos (polióxidos)
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