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FUNÇÕES INORGÂNICAS 1. ÁCIDOS Os ácidos apresentam as seguintes características: - Têm sabor azedo (cuidado, de um modo geral os ácidos são tóxicos e corrosivos); - Formam soluções aquosas condutoras de eletricidade; - Mudam a cor de certas substâncias (chamadas, por esse motivo, de indicadores de ácidos). 1.1. A definição de ácido de Arrhenius O H + é, nessa perspectiva, o responsável pelas propriedades comuns a todos os ácidos, sendo chamado, por esse motivo, de radical funcional dos ácidos. Exemplos: Atualmente, sabe-se que a definição de Arrhenius não é rigorosamente correta. Na verdade, em solução aquosa, o cátion H+ se une a uma molécula de água formando íon H3O + , chamado hidrônio ou hidroxônio: Sendo assim, os quatro exemplos anteriores ficariam mais corretos se escritos da seguinte maneira: No entanto, por comodidade, continua-se usando a primeira forma de representação. 1.2. Classificação dos Ácidos a) De acordo com o número de hidrogênios ionizáveis • Monoácidos: na ionização, a molécula produz apenas 1 H + (HC, HNO3 etc.). • Diácidos: na ionização, a molécula produz 2 H + (H2SO4, H2CO3 etc.). • Triácidos: na ionização, a molécula produz 3 H + (H3PO4, H3BO3 etc.). • Tetrácidos: na ionização, a molécula produz 4 H + (H4P2O7, H4SiO4 etc.). Os ácidos com 2 ou mais hidrogênios ionizáveis são denominados poliácidos. b) De acordo com a presença ou não de oxigênio na molécula • Hidrácidos: não contêm oxigênio (HC, HBr, H2S etc.). • Oxiácidos: contêm oxigênio (HNO3, H2SO4, H3PO4 etc.). c) De acordo com o grau de ionização (α) Grau de ionização é a relação entre o número de moléculas ionizadas e o número total de moléculas dissolvidas. • Ácidos fortes: quando α > 50%. Exemplos: HC (α = 92%), H2SO4 (α = 61%) etc. • Ácidos moderados ou semifortes: quando 5 < α < 50%. Exemplos: HF (α = 8%), H3PO4 (α = 27%) etc. • Ácidos fracos: quando α < 5%. Exemplos: HCN (α = 0,008%), H2CO3 (α = 0,18%) etc. 1.3. Formulação dos ácidos Todo ácido é formado pelo cátion H + e por um átomo ou grupo de átomos com carga negativa (ânion ou radical negativo): Os ácidos são muito comuns em nosso dia-a-dia: O vinagre contém ácido acético (C2H4O2); o limão, a laranja e demais frutas cítricas contêm ácido cítrico (C6H8O7); a bateria de um automóvel contém ácido sulfúrico (H2SO4); o ácido muriático, usado para a limpeza de pisos, azulejos etc., contém ácido clorídrico (HC); E assim por diante. Os ácidos são muito usados, nas indústrias químicas, para a produção de novos materiais. Em particular, o ácido sulfúrico é o primeiro colocado em uso industrial. Ácidos são compostos que em solução aquosa se ionizam, produzindo como íon positivo apenas cátion hidrogênio (H + ). A carga total positiva dos H + deve anular a carga total do radical negativo, de tal modo que a molécula seja eletricamente neutra. Desse modo, representando o ânion (ou radical ácido) por A e supondo sua valência igual a – x, chegamos a seguinte regra geral de formulação dos ácidos: ou seja (normalmente, x ≤ 4). 1.4. Nomenclatura dos ácidos a) Hidrácidos O nome é feito com a terminação ídrico: b) Oxiácidos ● Quando o elemento forma apenas um oxiácido, usa-se a terminação ico: H2CO3 — ácido carbônico H3BO3 — ácido bórico ● Quando o elemento forma dois oxiácidos: ● Quando o elemento forma três ou quatro oxiácidos: 2. BASES Bases ou hidróxidos são substâncias que apresentam as seguintes características: - Têm sabor adstringente – isto é, “prendem a língua”; mas cuidado, pois são, em geral, tóxicas e corrosivas; - Formam soluções aquosas condutoras de eletricidade; - Fazem voltar a cor primitiva dos indicadores, caso essa cor tenha sido alterada por um ácido. 1.2. A definição de base de Arrhenius O OH - é o responsável pelas propriedades comuns a todas as bases, constituindo por isso o radical funcional das bases. Exemplos: As bases são muito comuns em nosso cotidiano. Vários líquidos de limpeza usados nas cozinhas contém bases, como hidróxido de sódio (NaOH), presente em substâncias para desentupir pias, o hidróxido de amônio (NH4OH), encontrado no amoníaco etc. O chamado “leite de magnésia”, usado para combater a acidez estomacal, contém hidróxido de magnésio (Mg(OH)2). As bases são também muito usadas nas indústrias químicas. O hidróxido de sódio, por exemplo, é empregado na produção de sabões, detergentes, tecidos, etc. Bases ou hidróxidos são compostos que, por dissociação iônica, liberam, como íon negativo, apenas o ânion hidróxido (OH - ), também chamado de oxidrila ou hidroxila. De modo geral, as bases são formadas por um metal, que constitui o radical positivo, ligado invariavelmente ao OH - . A única base não-metálica importante é o hidróxido de amônio (NH4OH). 2.2. Classificação das bases a) De acordo com o número de oxidrilas (OH - ) • Monobases: possuem apenas uma oxidrila (OH-). Exemplos: NaOH, NH4OH etc. • Dibases: possuem duas OH-. Exemplos: Ca(OH)2, Fe(OH)2 etc. • Tribases: possuem três OH-. Exemplos: Al(OH)3, Fe(OH)3 etc. • Tetrabases: possuem quatro OH-. Exemplos: Sn(OH)4, Pb(OH)4 etc. Não existem bases com mais de quatro oxidrilas por molécula. b) De acordo com o grau de dissociação (α). • Bases fortes: são aquelas cujo grau de dissociação é praticamente 100%. É o caso dos hidróxidos dos metais alcalinos, como NaOH, KOH etc., e dos metais alcalino-terrosos, como Ca(OH)2, Ba(OH)2 etc., que já são iônicos por natureza. O Mg(OH)2 é uma exceção à regra, pois constitui uma base fraca. • Bases fracas: cujo grau de dissociação é, em geral, inferior a 5%. É o caso do hidróxido de amônio (NH4OH) e dos hidróxidos dos metais em geral (excluídos os metais alcalinos e alcalino-terrosos), que são moleculares por sua própria natureza. c) De acordo com a solubilidade em água • Solúveis: hidróxidos dos metais alcalinos como NaOH, KOH etc., e hidróxido de amônio (NH4OH). • Pouco solúveis: hidróxidos dos metais alcalino-terrosos, como Ca(OH)2, Ba(OH)2 etc. • Praticamente insolúveis: todos os demais. 2.3. Formulação das bases Uma base é sempre formada por um radical positivo (metal ou NH4 + ) ligado invariavelmente ao radical negativo oxidrila (OH - ): Note também que a carga positiva do cátion é neutralizada pela carga negativa total das oxidrilas, originando a seguinte regra geral de formulação das bases: 2.4. Nomenclatura das bases Quando o elemento forma apenas uma base b) Quando o elemento forma duas bases Em lugar das terminações ico e oso, podemos usar também um algarismo romano indicando o número de oxidação do elemento. 2.5. Comparação entre ácidos e bases Na Química, ácidos e bases podem ser considerados substâncias com características opostas, fato que pode ser percebido se observarmos suas propriedades funcionais, como mostramos a seguir.3. SAIS Os sais estão presentes em quase tudo que está ao nosso redor: rochas, alimentos, produtos de limpeza, ossos, dentes, sangue, etc. Ao sais também são muito usados nas indústrias químicas. O sal comum (NaC) é muito usado na fabricação de soda cáustica (NaOH), do gás hidrogênio (H2) e do gás cloro n(C2). 3.1. Conceito dos sais Essa reação é chamada de neutralização ou de salificação. Do ponto de vista teórico, dizemos que: 2.6. A medida do caráter ácido e do básico Para medir a acidez ou a basicidade de uma solução, usamos uma escala denominada escala de pH. O pH varia de zero (soluções muito ácidas) até 14 (soluções muito básicas). O valor pH = 7 indica uma solução neutra (nem ácida nem básica). Na prática, o pH é medido com indicadores ácido-básico (substâncias que mudam de cor em valores bem definidos de pH) ou por meio de aparelhagem elétrica (que mede a condutividade elétrica da solução). O uso de indicadores é bastante freqüente, dada a sua comodidade. Outro indicador muito usado em laboratório é o papel de tornassol, que fica vermelho em contato com os ácidos, e azul com as bases. Sais são compostos formados juntamente com a água na reação de um ácido com uma base de Arrhenius. Sais são compostos iônicos que possuem, pelo menos, um cátion diferente do H + e um ânion diferente do OH - . Por exemplo: NaC ou Na+C- Ca(OH)C ou Ca2+OH-C- CaCBr ou Ca2+C-Br- NaHSO4 ou Na + H + SO4 2- NaKSO4 ou Na + K + SO4 2- 3.2. Reação de neutralização total / Sais normais e neutros Dizemos que uma reação de neutralização é total quando reagem todos os H + dos ácidos com todos os OH - das bases. O sal assim formado é chamado de sal normal ou neutro. a) Fórmula sais normais Um sal normal é formado por um cátion B, proveniente da base, e um ânion A, proveniente do ácido, segundo o esquema: Observe os exemplos: Veja que não é necessário indicar o índice 1. Os demais índices são simplificados, sempre que possível. Por exemplo: b) Nomenclatura dos sais normais O nome do um sal deriva do ácido e da base que lhe dão origem. Assim, para obter o nome de um sal, basta alterar a terminação do nome do ácido correspondente, de acordo com o seguinte código: Esquematicamente, o nome de um sal normal é: Observe os exemplos: Nessas reações, NaCl, Na3PO4 e Ca(NO3)2 são exemplos de sais normais ou neutros. Note que, nessas reações, o que realmente ocorre é a união entre o H + do ácido e o OH - da base. 4. ÓXIDOS Os óxidos inorgânicos constituem uma família muito importante, grande e diversificada de compostos químicos. Basta lembrar da água e de muitos minérios, de onde são extraídos metais de grande importância na vida diária. São os óxidos os principais poluentes da nossa atmosfera – CO2, SO2, SO3, NO, NO2 etc. 4.1 Definição dos óxidos Por exemplo: H2O, CO2, FeO3, SO2, P2O5 etc. Os óxidos constituem um grupo muito numeroso, pois praticamente todos os elementos formam óxidos (até mesmo gases nobres, como, por exemplo, o XeO3). Apenas os compostos oxigenados do flúor (como, por exemplo, OF2 e O2F2) não são considerados óxidos, mais sim fluoretos de oxigênio, pois como já vimos, o flúor é mais eletronegativo que o oxigênio. Sendo assim, outra definição possível para os óxidos seria: Os óxidos estão sempre presentes em nossa vida. Por exemplo: 4.2. Fórmula geral dos óxidos Considerando um elemento químico E, de número de oxidação + z, e lembrando que o oxigênio tem número de oxidação -2, temos: Por exemplo: Sendo possível devemos simplificar os índices: 4.3. Óxidos básicos Exemplos: Os óxidos básicos são formados por metais com número de oxidação baixos (+1, +2 ou +3). São compostos sólidos, iônicos, que encerram o ânion oxigênio (O 2- ) e apresentam pontos de fusão e de ebulição elevados. Os óxidos dos metais alcalinos e alcalino-terrosos reagem com a água; os demais óxidos básicos são pouco solúveis em água. Óxidos são compostos binários nos quais o oxigênio é o elemento mais eletronegativo. Óxidos são compostos binários do oxigênio com qualquer outro elemento químico, exceto o flúor. Óxidos básicos são óxidos que reagem com a água, produzindo uma base, ou reagem com um ácido, produzindo sal e água. 4.3.1 Nomenclatura dos óxidos básicos ● Quando um elemento forma apenas um óxido, dizemos: Na2O — óxido de sódio CaO — óxido de cálcio ● Quando o elemento forma dois óxidos, dizemos: Observe que os nomes dos óxidos básicos acompanham os nomes das bases correspondentes. Quando o elemento forma dois ou mais óxidos, podemos indicar o número de oxidação do elemento por um algarismo romano: Quando o elemento forma dois ou mais óxidos, podemos ainda indicar o número de átomos de oxigênio e o número de átomos do elemento com o auxílio dos prefixos mono, di, tri etc. Frequentemente, o prefixo mono é omitido. Essas duas nomenclaturas – com algarismo romano final e com prefixos “mono”, “di”, “tri” etc. – são de caráter geral, servindo não só para os óxidos básicos, mas também para as demais classes de óxidos que virão a seguir. 4.4. Óxidos ácidos ou anidridos Exemplos: 4.4.1. Nomenclatura dos óxidos ácidos Óxidos ácidos ou anidridos são óxidos que reagem com a água, produzindo um ácido, ou reagem com uma base, produzindo sal e água. BIBLIOGRAFIA: 1. CAMARGO, G. Química v.1, 2, 3. São Paulo: Scipione, 1995. 2. FELTRE, R. Química v.1, 2, 3. São Paulo: Moderna, 2000. 3. LEMBO, A. Química v.1, 2, 3. São Paulo: Ática, 1999. 5. NOVAIS, V. Química v.1, 2, 3. 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