A5 - Funções Inorganicas - Cleidy

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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).