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Clique para editar o estilo do título mestre Clique para editar o estilo do subtítulo mestre Funções inorgânicas: Ácido, Base, Sal, Óxido Porto Alegre Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul Faculdade de Química – Química Geral Reações Químicas Síntese ou combinação Substâncias mais simples originam uma mais complexa. Mg(s) + O2(g) 2MgO(s) Análise ou decomposição Substâncias mais complexas transformam-se em substâncias mais simples. 2NaN3 2Na + 3N2 Azoteto de sódio usado em airbag Deslocamento ou simples troca Ocorre a substituição de um cátion ou um ânion. Na substituição de um cátion são comuns as reações onde um metal substitui o hidrogênio de um ácido. Zn(s) + 2HCl(aq) ZnCl2(aq) + H2(g) Dupla troca Ocorre a substituição simultânea do cátion e ânion. Uma típica reação de dupla troca é a neutralização ácido-base. HCl + NaOH NaCl + H2O Na2S(aq) + Cd(NO3)2(aq) 2NaNO3(aq) + CdS(s) Função Química 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 Ácido Ácidos de Arrhenius: são substâncias compostas que em solução aquosa liberam como cátion o Hidrogênio ou Hidroxônio ( H+, H3O+). Equação de 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 H3PO2 + H2O H3O+ + H2PO2-1 Hidrogênios ionizáveis A ionização dos ácidos com mais de um hidrogênio ionizável ocorre em etapas: Ex.: H3PO4 ↔ H+ + H2PO4- H2PO4- ↔ H+ + HPO42- HPO42- ↔ H+ + PO43- Classificação dos ácidos Quanto a presença ou ausência de Oxigênio: Hidrácidos (HCl, H2S, HBr) Oxiácidos H2SO4 (ác. Sulfúrico), H3PO4 (ác. Fosfórico), HClO4 (ác. Perclórico) Classificação dos ácidos Quanto ao grau de ionização (): Ácidos fracos: 0 < < 5% (HClO) Ácidos moderados: 5 % ≤ ≤ 50% (H3PO4) Ácidos fortes: 50% < < 100% (H2SO4) Ex. Para o HCl: = 92 = 0,92 ou 92% 100 Para o HF: = _8_ = 0,08 ou 8% 100 O varia entre 0 e 1 (ou 0% e 100%) Quando tem valor próximo de zero, significa que a substância está pouco ionizada, é um eletrólito fraco. Quando se aproxima de 1, a substância está bastante ionizada, é um eletrólito forte. De cada 100 moléculas de HF dissolvidas em água, apenas 8 se ionizam em H+ e F- Grau de ionização: A extensão da ionização depende da substância considerada. Para medir o grau de extensão de uma ionização, determina-se o (grau de ionização) = nº de moléculas ionizadas nº de moléculas dissolvidas Características gerais dos ácidos Apresentam sabor azedo; Desidratam a matéria orgânica; Deixam incolor a solução alcoólica de fenolftaleína; Neutralizam bases formando sal e água; Em geral: reagem com os metais menos reativos que o cobre, ocorrendo desprendimento de hidrogênio; Quando dissolvidos em água conduzem a corrente elétrica. Nomenclatura Hidrácidos Seguem a seguinte regra: Ácido + ídrico Radical do Elemento Oxiácidos Seguem a seguinte regra: Nomenclatura Oxiácidos Ácido Per +7.. ico Ácido +6 +5... ico Ácido +4 +3 +2..oso Ácido Hipo +1... oso Ex: H3PO2 – ácido Hipofosforoso HClO4 – ácido Perclórico H2SO3 – ácido Sulfuroso Ácidos importantes Ácido sulfúrico (H2SO4) É um líquido incolor e oleoso de densidade 1,85 g/cm3, é um ácido forte que reage com metais originando sulfatos. Pode ser obtido a partir das seguintes reações: S + O2 SO2 SO2 +1/2O2 SO3 SO3 + H2O H2SO4 Ácido clorídrico ou ácido muriático (HCl) 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. Obtenção industrial ácido clorídrico ou ácido muriático (HCl) Cl2 + H2 2HCl Diagrama da obtenção de HCl Ácido nítrico (HNO3) Líquido incolor fumegante ao ar que ataca violentamente os tecidos animais e vegetais, produzindo manchas amareladas na pele. É muito usado em química orgânica para a produção de nitrocompostos. + 3HNO3 + 3H2O TNT Obtenção industrial do ácido nítrico (HNO3) 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 2NO +O2 2NO2 3NO2 + H2O 2HNO3 +NO Ácido fosfórico (H3PO4) – Acidulante INS-338 É um líquido xaroposo obtido pela oxidação do fósforo vermelho com ácido nítrico concentrado. É um ácido moderado usado na indústria de vidros, preparo de águas minerais e nos refrigerantes de “cola”. Seus fosfatos são usados como adubo. *Seus fosfatos fazem parte da formulação do fertilizante “NPKS”. Obtenção industrial do ácido fosfórico Ca3(PO4)2(s) + H2SO4(aq) + 2H2O(l) CaSO4.2H2O(s) + 2H3PO4 Rocha fosfática minerada Bases ou Hidróxidos Segundo Arrhenius, base ou hidróxido é toda a substância que, dissolvida em água, dissocia-se fornecendo o ânion hidroxila (OH-). NaOH Na+ + OH- Ca(OH)2 Ca+2 + 2OH- Al(OH)3 Al+3 + 3OH- Nomenclatura Hidróxido + nome do elemento Exemplos: NaOH : hidróxido de sódio NH4OH : hidróxido de amônio Mg(OH)2 : hidróxido de magnésio Al(OH)3 : hidróxido de alumínio Fe(OH)2 : hidróxido ferroso Fe(OH)3 : hidróxido férrico Nomenclatura Hidróxido + nome do elemento (oso ou ico) Se o elemento apresentar mais de um NOX Exemplos: Fe+2 e Fe+3 Fe(OH)2 : hidróxido ferroso Fe(OH)3 : hidróxido férrico 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: Fortes: os hidróxidos de metais alcalinos (A1) e alcalinos terrosos (A2) Fracas: NH4OH e as demais bases Quanto a solubilidade em água: Totalmente solúveis: os hidróxidos de metais alcalinos (A1) e o NH4OH; Parcialmente solúveis: os hidróxidos de metais alcalinos terrosos (A2), Insolúveis: os demais hidróxidos. Características gerais das bases Deixam vermelha a solução alcoólica de fenolftaleína; Neutralizam ácidos formando sal e água; Apresentam sabor cáustico; São escorregadias ao tato; As soluções aquosas de bases conduzem eletricidade; Bases importantes Hidróxido de sódio (NaOH, 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. Obtenção industrial: NaCl + H2O NaOH + ½H2 + ½Cl2 Mg(OH)2 : anti-ácido (leite de Magnésia) Ca(OH)2 : preparação de cal e argamassa NH4OH : constituinte de detergentes (amoníaco) Al(OH)3 : anti-ácido estomacal LiOH : pilhas alcalinas Sais Segundo Arrhenius, sais são compostos iônicos que, ao serem dissolvidos em água se dissociam (totalmente) originando pelo menos um cátion diferente de H+ ou pelo menos um ânion diferente de OH-. Exemplos: NaCl Na+ + Cl- CaSO4 Ca2+ + SO4-2 Os sais podem ser considerados como sendo compostos que se originam da reação de dupla troca entre um ácido e uma base. ÁCIDO + BASE SAL + ÁGUA Exemplo HCl + NaOH NaCl + H2O SAL Nomenclatura para sais Como os sais derivam dos ácidos a terminação (sufixo) obedece à seguinte regra: Exemplos NaCl NaOH + HCl NaCl + H2O Ácido clorídrico Cloreto de sódio CaSO4 Ca(OH)2 + H2SO4 CaSO4 + 2 H2O Ácido sulfúrico Sulfato de cálcio Sais importantes Carbonato de cálcio (CaCO3, mármore, calcáreo) É um sólido branco que por aquecimento perde CO2 produzindo CaO. CaCO3 CaO + CO2 É utilizado na fabricação de cimentos (Portland), como corretivo do solo e como fundente em metalúrgia. “Na Espanha é encontrado na região de Aragón, daí seu nome aragonita. Na forma de estalagmites pode ser chamado de calcita (mármore). Outros sais importantes NaCl : sal de cozinha CaSO4 : presente no gesso e giz NH4Cl: fabricação de pilhas secas, soldagem, na galvanização de ferro e na fabricação de tecidos NaClO : principal componente da clorofina Ca3(PO4)2 : presente nos ossos e dentes NaHCO3 : antiácido estomacal, fermento químico, utilizados nos extintores de incêndio. Nomenclatura Óxidos São compostos binários (dois elementos) com o oxigênio. Exemplos: Na2O K2O CaO MgO CO CO2 Fe2O3 N2O5 Classificação dos óxidos Em função do NOX e do tipo de elemento ligado ao oxigênio os óxidos são classificados como: Óxidos básicos: metais com NOX < ou = 2. Ex: Na2O, K2O, CaO, MgO Óxidos ácidos: não metais com NOX > ou = 4. Ex: CO2 , SO2 , SO3 , N2O5 , P2O5 , Cl2O7 Óxidos neutros: não metais com NOX < 4. Ex: NO, N2O e CO. Nomenclatura dos óxidos ...........(mono-, di-, tri-)......... óxido de ...........(di-, tri-, tetra-).......... nome do elemento prefixo que indica a quantidade prefixo que indica a quantidade de oxigênio de outro elemento Os prefixos obedecem à seguinte classificação: 1 = mono 2 = di 3 = tri 4 = tetra 5 = penta 6 = hexa 7 = hepta Exemplos Os óxidos básicos reagem com água formando bases e com ácidos formando um sal e água. Exemplos Na2O + H2O 2 NaOH CaO + H2O Ca(OH)2 Na2O + H2SO4 Na2SO4 + H2O CaO + 2 HCl CaCl2 + H2O Os óxidos ácidos reagem com água formando ácidos e com bases formando um sal e água. Exemplos CO2 + H2O H2CO3 SO3 + H2O H2SO4 CO2 + 2 NaOH Na2CO3 + H2O SO3 + Ca(OH)2 CaSO4 + H2O Óxido importante Óxido de alumínio (Al2O3, bauxita, alumina) É um sólido muito duro (escala de dureza 9) de onde é extraído por eletrólise o alumínio metálico. Na forma cristalizada é encontrado nas safiras e nos rubis. Alumina Cerâmica Print version ISSN 0366-6913 Cerâmica vol.51 no.317 São Paulo Jan./Mar. 2005 http://dx.doi.org/10.1590/S0366-69132005000100010 Método sol-gel modificado para obtenção de alumina nanoencapsulada com terras raras A. P. MacielI; E. R. LeiteII; E. LongoII; J. A. VarelaI IInstituto de Química, UNESP, Araraquara, SP 14801-900 IICMDMC, LIEC, Departamento de Química, UFSCar, Via Washington Luiz, km 235, S. Carlos, SP 13565-905 Fratura de uma pastilha sinterizada de -alumina. ode-se observar a presença de grãos cristalinos com diâmetro médio de 5 µm, com estreita distribuição de tamanho de grão, formando uma estrutura compacta Outros óxidos importantes CO2: componente dos extintores de incêndio SO3: usado na fabricação de H2SO4 CaO: conhecido como cal viva CO: gás tóxico formado na combustão Fe2O3: presente no minério hematita Fe3O4: componente dos imãs naturais SiO2 A sílica é utilizada na fabricação de vidros – fundida até cerca 1600ºC junto com óxidos metálicos; Cerca de 90% dos vidros fabricados combinam Na2O e CaO com sílica – vidro de cal-soda; Nos vidros Pyrex ocorre a adição de 16%B2O3 – vidro de borossilicato; Número de oxidação O Nox corresponde à carga real ou relativa de um átomo. 1) Substâncias simples Nox = zero 2) íons simples Nox = carga do íon 3) íons compostos = a soma algébrica dos Nox dos elementos é igual à carga do íon 4) Nas moléculas = a soma algébrica dos Nox dos elementos é igual a zero Nox de referência Nox fixos: Metais Alcalinos (1A) = +1 Metais Alcalinos Terrosos (2A) = +2 Alumínio (Al) = +3 / Prata (Ag) = +1 Zinco (Zn) = +2 / Flúor = -1 Nox de Radicais importantes: Hidroxila (OH-) = -1, Cianeto (CN-) = -1 Amônio (NH4+) = +1 Hidrogênio: +1 (ou -1, nos hidretos); Oxigênio: -2 (usualmente); -1 (peróxidos); -0,5 (nos superóxidos); Enxofre: -2 (nos sulfetos); Halogênios: -1 (nos haletos).
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