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FUNÇÕES INORGÃNICAS ÁCIDOS Segundo Arrhenius são compostos que em solução aquosa se ionizam produzindo como íon positivo apenas cátion hidrogênio (H+). Ex: HCl água H+ + Cl- H2SO4 água 2H+ + SO42- O cátion H+ se une a uma molécula de água, formando o íon H3O+ (íon hidrônio ou hidroxônio): H+ + H2O H3O+ Classificação dos Ácidos: 1- Quanto ao nº de hidrogênios ionizáveis: Monoácido: apenas um H+ (HCl, HNO3, etc.) Diácido: dois H+ (H2SO4, H2CO3, etc). Triácido: três H+ (H3PO4, H3BO3, etc) Tetrácido:quatro H+ (H4P2O7, H4SiO4) 2- Quanto à presença de Oxigênio na molécula: Hidrácidos: não contém oxigênio. Ex: (HCl, HBr, H2S etc.) Oxiácidos: contêm oxigênio na molécula. Ex: (H2SO4, H2CO3, HNO3, etc.) 3- Quanto ao grau de ionização: Ácidos fortes: quando > 50%. Ex: (HCl = 92%, H2SO4 = 61% , etc) Ácidos moderados ou semifortes: quando 5% < < 50%. Ex: (HF = 8%, H3PO4 = 27%). Ácidos fracos: quando < 5%. Ex: (HCN = 0,008%, H2CO3, = 0,18%). Dentre os oxiácidos a força é tanto maior quanto maior for a seguinte diferença: (Nº de átomos de Oxigênio) – (Nº de átomos de Hidrogênio) Ex: HClO4: 4 – 1 = 3 (muito forte) HNO3: 3 – 1 = 2 (forte) H3PO4: 4 – 3 = 1 (moderado) H3BO3: 3 - 3 = 0 (fraco). Exceção: H2CO3 que é fraco = 0,18%, contrariando a regra acima. 4- De acordo com a volatilidade: Fixos: sólidos ou líquidos pouco voláteis (H2SO4 T= 338ºC) Voláteis: líquidos voláteis ou gases (HNO3 T= 86ºC, HCl, HCN são gases) Nomenclatura dos Ácidos Hidrácidos: o nome é feito c/ a terminação ídrico: Ácido_ (nome do ânion)_ ídrico. Ex: HCl: ácido clorídrico HCN: ácido cianídrico Oxiácidos: a)quando o elemento forma apenas um oxiácido, usa-se a terminação ico: Ácido _ (nome do elemento)_ ico Ex: H3BO3: ácido bórico b) quando o elemento forma dois oxiácidos: Ácido(nome do elemento) icoNox maior Ácido(nome do elemento) osoNox menor HNO3: N0x = +5 ácido nítrico HNO2: Nox = +3 ácido nitroso. Quando o elemento forma três ou quatro oxiácidos: Ácido per-----------ico Ácido ---------------ico Diminuição do Ácido ---------------oso nox do Ácido hipo----------oso elemento central. Ex: HClO4: HClO4: Cl= +7 ácido perclórico HClO3: Cl= +5 ácido clórico HClO2: Cl= +3 ácido cloroso HClO: Cl= +1 ácido hipocloroso. Exercício 01: Escreva as equações de ionização dos seguintes ácidos: a) ácido bromídrico (HBr) b) ácido nítrico (HNO3) Exercício 02: Classifique os seguintes ácidos de acordo com os critérios: (1) mono, di, tri,..,ácido; (2) hidrácido ou oxiácido; (3)forte ou fraco: a) HBr b) HNO2 c)H2S d)HIO4 e)H3PO3 Exercício 03: Admitindo-se 100% de ionização para o ácido clorídrico em solução diluída, pode-se afirmar que essa solução não contém a espécie: a)Cl- b)OH- c)H3O+ d)HCl e)H2O Exercício 04: Só irá conduzir corrente elétrica: a) O ácido sulfúrico anidro b) O ácido acético glacial c) O HBr em solução aquosa d) O H3PO4 puro. Ácidos mais comuns na química do cotidiano Ácido clorídrico (HCl) O ácido impuro (técnico) é vendido no comércio com o nome de ácido muriático. É encontrado no suco gástrico. É um reagente muito usado na indústria e no laboratório. É usado na limpeza de edifícios após a sua caiação, para remover os respingos de cal. É usado na limpeza de superfícies metálicas antes da soldagem dos respectivos metais. Ácido sulfúrico (H2SO4) É o ácido mais importante na indústria e no laboratório. O poder econômico de um país pode ser avaliado pela quantidade de ácido sulfúrico que ele fabrica e consome. O maior consumo de ácido sulfúrico é na fabricação de fertilizantes, como os superfosfatos e o sulfato de amônio. É o ácido dos acumuladores de chumbo (baterias) usados nos automóveis. É consumido em enormes quantidades em inúmeros processos industriais, como processos da indústria petroquímica, fabricação de papel, corantes, etc. O ácido sulfúrico concentrado é um dos desidratantes mais enérgicos. Assim, ele carboniza os hidratos de carbono como os açúcares, amido e celulose; a carbonização é devido à desidratação desses materiais. O ácido sulfúrico "destrói" o papel, o tecido de algodão, a madeira, o açúcar e outros materiais devido à sua enérgica ação desidratante. O ácido sulfúrico concentrado tem ação corrosiva sobre os tecidos dos organismos vivos também devido à sua ação desidratante. Produz sérias queimaduras na pele. Por isso, é necessário extremo cuidado ao manusear esse ácido. As chuvas ácidas, em ambientes poluídos com dióxido de enxofre (SO2), contêm H2SO4 e causam grande impacto ambiental. Ácido nítrico (HNO3) Depois do sulfúrico, é o ácido mais fabricado e mais consumido na indústria. Seu maior consumo é na fabricação de explosivos, como nitroglicerina (dinamite), trinitrotolueno (TNT), trinitrocelulose (algodão pólvora) e ácido pícrico e picrato de amônio. É usado na fabricação do salitre (NaNO3, KNO3) e da pólvora negra (salitre + carvão + enxofre). As chuvas ácidas em ambientes poluídos com óxidos do nitrogênio contém HNO3 e causam sério impacto ambiental. Em ambientes não poluídos, mas na presença de raios e relâmpagos, a chuva também contém HNO3, mas em proporção mínima. O ácido nítrico concentrado é um líquido muito volátil; seus vapores são muito tóxicos. É um ácido muito corrosivo e, assim como o ácido sulfúrico, é necessário muito cuidado para manuseá-lo. Ácido fosfórico (H3PO4) Os seus sais (fosfatos) têm grande aplicação como fertilizantes na agricultura. É usado como aditivo em alguns refrigerantes. Ácido acético (CH3 - COOH) É o ácido de vinagre, produto indispensável na cozinha (preparo de saladas e maioneses). Ácido fluorídrico (HF) Tem a particularidade de corroer o vidro, devendo ser guardado em frascos de polietileno. É usado para gravar sobre vidro. Ácido carbônico (H2CO3) É o ácido das águas minerais gaseificadas e dos refrigerantes. Forma-se na reação do gás carbônico com a água: CO2 + H2O H2CO3 BASES OU HIDRÓXIDOS São compostos que, por dissociação iônica, liberam como íon negativo o ânion hidróxido (oxidrila ou hidroxila). Ex: NaOH + H2O Na+ + OH- Ca(OH)2 + H2O Ca2+ + 2 OH- Classificação das Bases: 1- Quanto ao nº de hidroxilas (OH-): Monobases: um OH-. Ex: (NaOH, NH4OH) Dibases: dois OH-. Ex: (Ca(OH)2, Fe(OH)2) Tribases: três OH-. Ex: (Al(OH)3. Fe(OH)3 Tetrabases: quatro OH-. Ex: (Sn(OH)4, Pb(OH)4). 2- de acordo com o grau de ionização: Bases fortes: 100%: metais alcalinos (1A) e alcalino-terrosos (2A). Bases fracas: < 5%. Ex: hidróxido de amônio (NH4OH) e hidróxidos de outros metais em geral (exceto dos alcalinos e dos alcalinos terrosos). 3- de acordo com a solubilidade em água: Solúveis: hidróxidos dos metais alcalinos e hidróxido de amônio. Pouco solúveis: hidróxidos dos metais alcalinos terrosos Praticamente insolúveis: todos os demais. Nomenclatura das Bases a) quando o elemento forma apenas uma base: Hidróxido de + nome do elemento Ex: NaOH - hidróxido de sódio Ca(OH)2 - hidróxido de cálcio. b) quando o elemento forma duas bases: Hidróxido (nome do elemento) ico Nox maior Hidróxido (nome do elemento) oso Nox menor Fe(OH)3: hidróxido férrico ou hidróxido de ferro III Fe(OH)2: hidróxido ferroso ou hidróxido de ferro II. Exercício 05: Ordene as bases AgOH, NH4OH, Ca(OH)2, da mais solúvel p/ a menos solúvel em água. Exercício 06: Escreva as equações de dissociação das seguintes bases: hidróxido de bário b) hidróxido de potássio Exercício 07: Dê os nomes das seguintes bases: a)Mg(OH)2 b) CsOH c)Sn(OH)2 d) Pt(OH)4 Exercício 08: Assinale a alternativa errada: a) As dibases têm fórmula geral B(OH)2 b) o NaOH é uma base forte c) o NH4OH é praticamente insolúvel em água. d) o Cu(OH)2 chama-se hidróxido cúprico. e) as bases alcalinas são fortes. Exercício 09: Usando a convenção: a) Base forte e solúvel em água b) Base forte e pouco solúvel em água c) Base fraca e solúvel em água d) Base fraca e praticamente insolúvel em água. Pode-se classificar as seguintes bases: 1-hidróxido cúprico 2- hidróxido de rubídio 3- hidróxido de magnésio 4- hidróxido de amônio 5- hidróxido de estanho II. Bases mais comuns na química do cotidiano Hidróxido de sódio ou soda cáustica (NaOH) É a base mais importante da indústria e do laboratório. É fabricado e consumido em grandes quantidades. É usado na fabricação do sabão e glicerina: (óleos e gorduras) + NaOH glicerina + sabão É usado na fabricação de sais de sódio em geral. Exemplo: salitre. HNO3 + NaOH NaNO3 + H2O É usado em inúmeros processos industriais na petroquímica e na fabricação de papel, celulose, corantes, etc. É usado na limpeza doméstica. É muito corrosivo e exige muito cuidado ao ser manuseado. É fabricado por eletrólise de solução aquosa de sal de cozinha. Na eletrólise, além do NaOH, obtêm-se o H2 e o Cl2, que têm grandes aplicações industriais. Hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) É a cal hidratada ou cal extinta ou cal apagada. É obtida pela reação da cal viva ou cal virgem com a água. É o que fazem os pedreiros ao preparar a argamassa: É consumido em grande quantidade em pintura a cal (caiação) e no preparo da argamassa usada na alvenaria. Amônia (NH3) e hidróxido de amônio (NH4OH) Hidróxido de amônio é a solução aquosa do gás amônia. Esta solução é também chamada de amoníaco. A amônia é um gás incolor de cheiro forte e muito irritante. A amônia é fabricada em enormes quantidades na indústria. Sua principal aplicação é a fabricação de ácido nítrico. É também usada na fabricação de sais de amônio, muito usados como fertilizantes na agricultura. Exemplos: NH4NO3, (NH4)2SO4, (NH4)3PO4 A amônia é usada na fabricação de produtos de limpeza doméstica, como Ajax, Fúria, etc. Hidróxido de magnésio (Mg(OH)2) É pouco solúvel na água. A suspensão aquosa de Mg(OH)2 é o leite de magnésia, usado como antiácido estomacal. O Mg(OH)2 neutraliza o excesso de HCl no suco gástrico. Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2H2O Hidróxido de alumínio (Al(OH)3) É muito usado em medicamentos antiácidos estomacais, como Maalox, Pepsamar, etc. SAIS É uma substância iônica com cátion derivado de uma base e ânion derivado de um ácido. Montagem de fórmulas: cargas positivas = cargas negativas cátion Cx+ ânion Ay- [Cx+]y[Ay-]x Cátion à esquerda da fórmula Nomenclatura: Nome do ânion de ___________ + nome do cátion Ex: 1) Cátion sódio: Na+ Ânion cloreto: Cl- [Na+]1 [Cl-]1 ou NaCl (cloreto de sódio) 2) Cátion potássio: K+ Ânion sulfato: SO42- [K+]2 [SO42-]1 ou K2SO4 (sulfato de potássio) Obs: O índice 1 não deve ser escrito. Coloca-se a carga do cátion como índice do ânion e a carga do ânion como índice do cátion. Neutralização Total Ácidos em meio aquoso H+ : H+ + OH- H2O Bases em meio aquoso OH- A neutralização total ocorre quando as quantidades de íons H+ e OH- são iguais na solução, ou seja, ácido + base sal + água Ex1: HCl + NaOH NaCl + H2O (solução neutra) Ex2: H2SO4 + 2NaOH Na2SO4(aq) + 2H2O(l) Neutralização Parcial do Ácido Ocorre quando se neutraliza uma parte dos hidrogênios ionizáveis da molécula do ácido: Ex: H3PO4 + NaOH NaH2PO4 (di-hidrogenofosfato de sódio); H3PO4 + 2NaOH Na2HPO4 (hidrogeno fosfato de sódio). P/ dar nome basta acrescentar prefixos ao nome hidrogeno: di-hidrogeno, tri-hidrogeno, etc Nomenclatura não-oficial: NaHCO3: bicarbonato de sódio; NaHSO4: bissulfato de sódio. Propriedades dos sais Não possuem nem cátion nem ânion típico (que apareçam em todo e qualquer sal); Têm sabor salgado; são sólidos, cristalinos, que fundem e fervem em temperaturas elevadas; São compostos iônicos formados por aglomerados de íons; conduzem corrente elétrica. A maior parte é solúvel em água, com exceção dos sulfetos e dos sais de metais pesados, como Pb, Hg2. Alguns cristalizam com uma ou mais moléculas de água. Ex: CuSO4 . 5H2O (sulfato cúprico penta-hidratado). Exercício 01: Sabendo que um sal possui cátion A3+ e ânion B2-. Assinale a fórmula correta desse sal: a) AB b) AB2 c) A3B d) A3B2 e) A2B3. Exercício 021: Dados os íons H+, Ca2+, NO3- e OH-, assinale a alternativa que apresenta as fórmulas corretas de um ácido, uma base e um sal: a) HNO3, CaH2 e H2O b) HNO3, Ca(OH)2 e Ca(NO3)2 c) H2NO3, Ca(OH)3 e Ca(NO3)2 d) HOH, Ca(OH)2 e Ca(NO3)2 Exercício 03: Dê a fórmula e a nomenclatura do sal formado pelos seguintes íons: a) Fe3+ e Cl- b) Fe3+ e SO42- c) Al3+ e NO3- d) Fe2+ e PO43- Exercício 04: Escreva as equações de reações de neutralização entre os compostos abaixo: a) NaOH e HBr b)NH4OH e HCl c) NH4OH e HNO3 d) KOH e HCl Exercício 05: Sabendo que um elemento químico E apresenta nº atômico igual a 13 e que o cátion desse elemento formará um sal com o ânion sulfato (SO42-), indique a fórmula do sal a ser formado: a) E2(SO4)3 b) ESO4 c) E2SO4 d) E3(SO4)2 E3SO4. Exercício 06: Um tubo de ensaio contém uma mistura heterogênea com duas fases: fase I: H2O + NaCl (em cima), e fase II: CCl4 + I2 (em baixo). Assinale a alternativa correta: a) H2O e NaCl são substâncias apolares b) CCl4 e I2 são substâncias polares c) a fase I é mais densa d) a fase II é uma solução ácida e) somente a fase I conduz corrente elétrica. Sais mais comuns na química do cotidiano Cloreto de sódio (NaCl) Alimentação É obrigatória por lei a adição de certa quantidade de iodeto (NaI, KI) ao sal de cozinha, como prevenção da doença do bócio. Conservação da carne, do pescado e de peles. Obtenção de misturas refrigerantes; a mistura gelo + NaCl(s) pode atingir 22 °C. Obtenção de Na, Cl2, H2, e compostos tanto de sódio como de cloro, como NaOH, Na2CO3, NaHCO3, HCl, etc. Em medicina sob forma de soro fisiológico (solução aquosa contendo 0,92% de NaCl), no combate à desidratação. Nitrato de sódio (NaNO3) Fertilizante na agricultura. Fabricação da pólvora (carvão, enxofre, salitre). Carbonato de sódio (Na2CO3) O produto comercial (impuro) é vendido no comércio com o nome de barrilha ou soda. Fabrição do vidro comum (maior aplicação): Barrilha + calcáreo + areia vidro comum Fabricação de sabões. Bicarbonato de sódio (NaHCO3) Antiácido estomacal. Neutraliza o excesso de HCl do suco gástrico. NaHCO3 + HCl NaCl + H2O + CO2 O CO2 liberado é o responsável pelo "arroto". Fabricação de digestivo, como Alka-Seltzer, Sonrisal, sal de frutas, etc. O sal de frutas contém NaHCO3 (s) e ácidos orgânicos sólidos (tartárico, cítrico e outros). Na presença de água, o NaHCO3 reage com os ácidos liberando CO2(g), o responsável pela efervescência: NaHCO3 + H+ Na+ + H2O + CO2 Fabricação de fermento químico. O crescimento da massa (bolos, bolachas, etc) é devido à liberação do CO2 do NaHCO3. Fabricação de extintores de incêndio (extintores de espuma). No extintor há NaHCO3 (s) e H2SO4 em compartimentos separados. Quando o extintor é acionado, o NaHCO3 mistura-se com o H2SO4, com o qual reage produzindo uma espuma, com liberação de CO2. Estes extintores não podem ser usados para apagar o fogo em instalações elétricas porque a espuma é eletrolítica (conduz corrente elétrica). Fluoreto de sódio (NaF) É usado na prevenção de cáries dentárias (anticárie), na fabricação de pastas de dentes e na fluoretação da água potável. Carbonato de cálcio (CaCO3) É encontrado na natureza constituindo o calcário e o mármore. Fabricação de CO2 e cal viva (CaO), a partir da qual se obtém cal hidratada (Ca(OH)2): CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2 Fabricação do vidro comum. Fabricação do cimento Portland: Calcáreo + argila + areia cimento Portland Sob forma de mármore é usado em pias, pisos, escadarias, etc. Sulfato de cálcio (CaSO4) Fabricação de giz escolar. O gesso é uma variedade de CaSO4 hidratado, muito usado em Ortopedia, na obtenção de estuque, etc. ÓXIDOS São compostos binários em que o oxigênio é o elemento mais eletronegativo. Compostos oxigenados de flúor (ex: OF2 e O2F2) não são considerados óxidos, mas sim fluoretos de oxigênio, pois o flúor é mais eletronegativo que o oxigênio. Óxidos Iônicos: METAL + OXIGÊNIO ÓXIDO IÔNICO. As fórmulas destes óxidos podem ser previstas facilmente, uma vez que o oxigênio deverá formar sempre um ânion c/ carga (-2): [Na+]2[O2-]1 ou Na2O (óxido de sódio); [Ca2+] [O2-] ou CaO (óxido de cálcio) “cal virgem”. Como os metais apresentam várias cargas, a nomenclatura continuará seguindo as regras já vistas (ico para Nox maior e oso p/ Nox menor). Ex: FeO (óxido de ferro II ou óxido ferroso) Fe2O3 (óxido de ferro III ou óxido férrico). Óxidos Moleculares: AMETAL + OXIGÊNIO ÓXIDO MOLECULAR. A nomenclatura procura descrever a proporção de números de átomos existentes na fórmula do óxido. Ex: NO (monóxido de nitrogênio (óxido nítrico)); NO2 (dióxido de nitrogênio); N2O (monóxido de dinitrogênio (gás hilariante)); N2O3 (trióxido de dinitrogênio); P2O5 (pentóxido de difósforo). Óxidos Duplos ou Mistos Constituem uma reunião de dois óxidos. Ex: Fe3O4 (magnetita) = Fe2O3. FeO; Pb3O4 (zarcão) = PbO2. 2PbO Peróxidos São óxidos que reagem c/ água ou c/ ácidos diluídos produzindo água oxigenada (H2O2). Ex: Na2O2 + H2O 2NaOH + H2O2 (peróxido de sódio) Óxidos mais comuns na química do cotidiano Óxido de cálcio (CaO) É um dos óxidos de maior aplicação e não é encontrado na natureza. É obtido industrialmente por pirólise de calcário. Fabricação de cal hidratada ou Ca(OH)2. Preparação da argamassa usada no assentamento de tijolos e revestimento das paredes. Pintura a cal (caiação). Na agricultura, para diminuir a acidez do solo. Dióxido de carbono (CO2) É um gás incolor, inodoro, mais denso que o ar. Não é combustível e nem comburente, por isso, é usado como extintor de incêndio. O CO2 não é tóxico, por isso não é poluente. O ar contendo maior teor em CO2 que o normal (0,03%) é impróprio à respiração, porque contém menor teor em O2 que o normal. O CO2 é o gás usado nos refrigerantes e nas águas minerais gaseificadas. Aqui ocorre a reação: CO2 + H2O H2CO3 (ácido carbônico) O CO2 sólido, conhecido por gelo seco, é usado para produzir baixas temperaturas. Atualmente, o teor em CO2 na atmosfera tem aumentado e esse fato é o principal responsável pelo chamado efeito estufa. Monóxido de carbono (CO) É um gás incolor extremamente tóxico. É um seríssimo poluente do ar atmosférico. Forma-se na queima incompleta de combustíveis como álcool (etanol), gasolina, óleo, diesel, etc. A quantidade de CO lançada na atmosfera pelo escapamento dos automóveis, caminhões, ônibus, etc. cresce na seguinte ordem em relação ao combustível usado:álcool < gasolina < óleo diesel. A gasolina usada como combustível contém um certo teor de álcool (etanol), para reduzir a quantidade de CO lançada na atmosfera e, com isso, diminuir a poluição do ar, ou seja, diminuir o impacto ambiental. Dióxido de enxofre (SO2) É um gás incolor, tóxico, de cheiro forte e irritante. Forma-se na queima do enxofre e dos compostos do enxofre: S + O2 (ar) SO2 O SO2 é um sério poluente atmosférico. É o principal poluente do ar das regiões onde há fábricas de H2SO4. Uma das fases da fabricação desse ácido consiste na queima do enxofre. A gasolina, óleo diesel e outros combustíveis derivados do petróleo contêm compostos do enxofre. Na queima desses combustíveis, forma-se o SO2 que é lançado na atmosfera. O óleo diesel contém maior teor de enxofre do que a gasolina e, por isso, o impacto ambiental causado pelo uso do óleo diesel, como combustível, é maior do que o da gasolina. O álcool (etanol) não contém composto de enxofre e, por isso, na sua queima não é liberado o SO2. Esta é mais uma vantagem do álcool em relação à gasolina em termos de poluição atmosférica. O SO2 lançado na atmosfera se transforma em SO3 que se dissolve na água de chuva constituindo a chuva ácida, causando um sério impacto ambiental e destruindo a vegetação: 2SO2 + O2(ar) 2SO3 SO3 + H2O H2SO4 Dióxido de nitrogênio (NO2) É um gás de cor castanho-avermelhada, de cheiro forte e irritante, muito tóxico. Nos motores de explosão dos automóveis, caminhões, etc., devido à temperatura muito elevada, o nitrogênio e oxigênio do ar se combinam resultando em óxidos do nitrogênio, particularmente NO2, que poluem a atmosfera. O NO2 liberado dos escapamentos reage com o O2 do ar produzindo O3, que é outro sério poluente atmosférico. NO2 + O2 NO + O3 Os automóveis modernos têm dispositivos especiais que transformam os óxidos do nitrogênio e o CO em N2 e CO2 (não poluentes). Os óxidos do nitrogênio da atmosfera dissolvem-se na água dando ácido nítrico, originando assim a chuva ácida, que também causa sério impacto ambiental. Exercício 07: O átomo neutro de um elemento X tem três elétrons de valência. Considerando o óxido e o cloreto desse elemento, o composto que está com a fórmula correta é igual a: a) XO3 b) X2O3 c) X3Cl d) X3Cl3 e)X3O2