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Funções Inorgânicas, Funções Orgânicas e Nomenclaturas Funções Inorgânicas As funções inorgânicas se dividem em quatro grupos: bases, ácidos, óxidos e sais. No nosso dia-a-dia frequentemente podemos ouvir falar dessas substâncias, principalmente quando se trata de ácidos e bases. Um exemplo de substância ácida presente no nosso corpo é o suco gástrico, que está presente no nosso estômago, que tem o ácido clorídrico como um dos principais componentes e basicamente serve para auxiliar a digestão dos alimentos, mas de vez em quando pode causar a impressão de que o estômago está “queimando” nas pessoas que sofrem com problemas estomacais, como refluxo, azia ou gastrite. Para tentar amenizar esse incômodo causado pelo excesso de acidez do estômago, os especialistas recomendam a ingestão de produtos como o hidróxido de magnésio, que também é uma substância inorgânica, porém, tem uma composição básica que neutraliza os efeitos do ácido clorídrico. A análise destas funções inorgânicas é importante para estudar as substâncias que compõem nosso cotidiano e também para entender que não são todos os sais que tem gosto salgado e que nem todos os ácidos são corrosivos, e nem todo óxido é prejudicial ao meio ambiente. Para também perceber que existem particularidades das substâncias diferenciam elas e propriedades que as põe num mesmo grupo. É necessário estudar essas funções para entender o que define as diferenças e as semelhanças de um mesmo conjunto de elementos, propriedades que são impossíveis de perceber através dos sentidos macroscópicos. UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DA BAHIA – UFOB Centro das Ciências Exatas e das Tecnologias Disciplina: Fundamentos de Química Geral e Inorgânica Prof. Dr. Jonatas Gomes da Silva Discente: Luiz Gustavo Souza Barbosa Ácidos e suas Nomenclaturas Os ácidos presentes nas frutas possuem sabor azedo que é característico desses compostos. Contudo, esse não deve ser o fator usado para identificar se algum composto é ácido ou não, pois muitos deles são extremamente tóxicos e corrosivos, como o ácido sulfúrico da bateria de carros. Ácidos na verdade são compostos covalentes que reagem com a água, que sofrem ionização e formam soluções que apresentam o hidrogênio como único cátion. Esse cátion que é liberado é o responsável por todas as características que distinguem os ácidos dos outros grupos. Eles formam soluções aquosas condutoras de eletricidade, mudam a cor de certas substâncias, reagem com muitos metais e reagem com carbonatos e bicarbonatos. Para realizar a nomenclatura dos ácidos, primeiro é necessário verificar se eles são hidrácidos (aqueles que não contêm oxigênio) ou oxiácidos (aqueles que contêm oxigênio). A nomenclatura dos hidrácidos é mais fácil, pois segue uma regra geral que funciona assim: Ácido – Nome do ânion – ídrico Exemplos: HCl – ácido clorídrico HCN: ácido cianídrico Já os óxiácidos seguem padrões formados pelos ânions de cada grupo (grupos 14 a 17 da Tabela Periódica) seguem esta regra geral: Ácido – Nome do ânion – ico Exemplos: H3PO4: ácido fosfórico H2SO4: ácido sulfúrico Ainda existem outros ácidos que se formam com um mesmo elemento central. Para nomeá-los, é necessário basear-se nos ácidos padrões discutidos acima e na quantidade de oxigênio, seguindo a seguinte regra: +1 oxigênio: Ácido – per – nome do ânion – ico -1 oxigênio: Ácido – nome do ânion – oso -2 oxigênios: Ácido – hipo – nome do ânion – oso Exemplos: HclO4: ácido perclórico HclO2: ácido cloroso HclO: ácido hipocloroso Bases e suas Nomenclaturas As bases, também chamadas de álcalis (palavra derivada do termo árabe al kali que significa “cinzas”, pois as substâncias alcalinas eram extraídas de cinzas de plantas), são compostos capazes de se dissociar na água, liberando íons, dos quais o único ânion é o hidróxido, OH-. Elas formam soluções que conduzem eletricidade, reagem com os ácidos por meio de reações de neutralização e geram um sal e água como produtos. Elas também atuam sobre a cor dos indicadores ácido-base A fórmula química da base é constituída de um cátion ligado à hidroxila. Desse modo, quando entram em contato com a água, eles não reagem com as suas moléculas, apenas há uma dissociação e liberação de seus íons já existentes que ficam, então, cercados pelas moléculas de água. As nomenclaturas dos compostos alcalinos baseiam-se na sua formação, em que sempre se escreve primeiro “hidróxido de” seguido do nome do cátion, como demonstrado abaixo: Hidróxido de – Nome do Cátion Exemplos: NaOH: Hidróxido de sódio Ca(OH)2: Hidróxido de cálcio Contudo, essa regra se aplica apenas no caso de bases em que seus cátions só possuem uma eletrovalência, isto é, uma única carga. Mas existem aqueles casos em que os cátions podem apresentar mais de uma eletrovalência e formar bases diferentes. Nesse tipo de caso, a nomenclatura acontece da seguinte forma: Caso o cátion possua carga menor: Hidróxido – de – cátion – oso Caso o cátion possua carga maior: Hidróxido – de – cátion – ico Exemplos: Sn(OH)2: Hidróxido estanoso Sn(OH)4: Hidróxido estânico Sais e suas nomenclaturas Os sais são compostos bastante comuns no dia-a-dia, como por exemplo o sal de cozinha e o bicarbonato de sódio. Uma das maneiras principais em que os sais são formados é a partir da reação entre um ácido e uma base. Esse tipo de reação é chamado de neutralização, pois o cátion H+ do ácido reage com o ânion OH- da base e forma a água, neutralizando o meio. Ao mesmo tempo, o cátion fornecido pela base une-se ao ânion fornecido pelo ácido e forma um sal, portanto todo sal é um composto iônico e eles sempre possuem em suas fórmulas um ânion e um cátion, que irão participar na formulação de sua nomenclatura. Em relação à nomenclatura dos sais, ela é realizada escrevendo-se o nome do ânion que veio do ácido, trocando-se a sua terminação, conforme mostrado abaixo, terminando com o nome do cátion que veio da base, como demonstrado abaixo: Nome do ânion (com terminação trocada)* – de – Nome do Cátion * Em relação à terminação do nome do ânion, deve-se observar a terminação do nome do ácido do composto e seguir a seguinte regra: Ídrico – eto Oso – ito Ico – ato Exemplos: NaCl: Cloreto de Sódio KNO2: Nitrito de Potássio Óxidos e suas nomenclaturas: Óxidos podem ser definidos como compostos formados por dois elementos, sendo que o elemento mais eletronegativo entre eles é o oxigênio, ou seja, isso quer dizer que óxidos não podem conter o elemento flúor, pois ele é mais eletronegativo que o oxigênio. Dessa forma, compostos como OF2 e O2F2 não são considerados óxidos, mas sim fluoretos de oxigênio. Como existem diversos tipos de óxidos, é necessário que haja uma classificação para diferenciá-los. Eles geralmente são classificados da forma a seguir: Óxidos ácidos: geram um ácido na água, ou quando reagem com uma base, geram sal e água. Óxidos básicos: geram uma base na água, ou quando reagem com um ácido, geram sal e água. Óxidos neutros: não reagem com água, nem com ácidos e nem com bases. Óxidos anfóteros: Na presença de um ácido, comportam-se como uma base; e na presença de uma base, comportam-se como um ácido. Óxidos duplos ou mistos: comportam-se como se fossem resultado da combinação de dois óxidos de um mesmo elemento químico. Peróxidos: são compostos que apresentam em sua estrutura o grupo (O2) 2- e que, ao reagirem com água ou com ácidosdiluídos, produzem água oxigenada (H2O2). Com relação à nomenclatura dos óxidos, ele tem basicamente duas regras gerais, uma para compostos iônicos e outra para compostos covalentes. As suas definições são: * Para óxidos formados por ligações iônicas entre metais e oxigênio: Óxido – de – nome do metal Exemplos: Na2O: óxido de sódio CaO: óxido de cálcio * Para óxidos formados por ligações covalentes entre metais e oxigênio, que podem formar compostos moleculares: Prefixo indicando a quantidade de oxigênios* – óxido – de – Prefixo indicando a quantidade de átomos do outro elemento* – nome do cátion * Os prefixos citados são mono, di, tri, tetra, etc., sendo que o prefixo “mono” para indicar a quantidade de elementos do ametal não é obrigatório. Exemplos: CO: monóxido de carbono N2O5: pentóxido de dinitrogênio Cl2O7: heptóxido de dicloro Funções Orgânicas Como o carbono é tetravalente, ele realiza quatro ligações, que podem ser simples, duplas ou triplas. Essas ligações químicas podem se estabelecer entre átomos de carbono ou entre o carbono e outros átomos, como o hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e enxofre. Assim, o carbono origina os mais diversos compostos orgânicos, que atualmente totalizam mais de 19 milhões. Assim, para facilitar o estudo de tantos compostos do carbono, eles foram divididos em grupos funcionais ou funções orgânicas. Cada uma dessas funções é formada por uma série de compostos que possui comportamento químico semelhante. Esse comportamento é resultado de agrupamentos de átomos que se repetem na estrutura de todos os compostos de um mesmo grupo funcional. Hidrocarbonetos Os hidrocarbonetos são compostos formados somente por átomos de carbono e hidrogênio. Essa é a função orgânica mais simples, porém a mais importante e utilizada. Além disso, as cadeias carbônicas dos hidrocarbonetos servem de base para a formação de todas as demais funções orgânicas. Esse grupo funcional divide-se em alifáticos e aromáticos. Os aromáticos são os que possuem pelo menos um anel benzênico em sua cadeia, já os alifáticos são subdivididos em alcanos, alcenos, alcinos, ciclanos e ciclenos. Os hidrocarbonetos aromáticos são compostos orgânicos que possuem um ou mais anéis benzênicos ou núcleos aromáticos. Um anel benzênico é formado por seis átomos de carbono ligados em uma cadeia fechada com ligações duplas e simples intercaladas. Os hidrocarbonetos aromáticos não seguem as regras gerais de nomenclatura IUPAC, pois eles possuem uma nomenclatura particular. A única semelhança é que terminam com “eno” Exemplos: Benzeno – Pireno – Naftaleno Os alcanos são hidrocarbonetos acíclicos e saturados, ou seja, são compostos formados apenas por átomos de carbono e hidrogênio, de cadeia aberta e com somente ligações simples entre seus carbonos. Sua nomenclatura obedece a seguinte regra: Quantidade de Carbonos* – an – o Os alcenos são hidrocarbonetos acíclicos e insaturados, ou seja, são compostos orgânicos cujas moléculas são formadas apenas por átomos de hidrogênio e carbono, de cadeia aberta e que possuem uma dupla ligação entre dois de seus carbonos. Sua nomenclatura obedece a seguinte regra: Quantidade de Carbonos* – en – o Os alcinos ou alquinos são compostos orgânicos cujas cadeias são formadas somente por átomos de carbono e hidrogênio, acíclicos (de cadeias abertas), com uma ligação tripla entre dois carbonos. Sua nomenclatura obedece a seguinte regra: Quantidade de Carbonos* – in – o Os ciclanos são hidrocarbonetos (formados somente por átomos de carbono e hidrogênio) de cadeia fechada que apresentam somente ligações simples entre os carbonos. Sua nomenclatura obedece a seguinte regra: Ciclo – Quantidade de Carbonos* – an – o Os ciclenos são substâncias que pertencem à função orgânica dos hidrocarbonetos e apresentam como principais características cadeias fechadas, cíclicas ou alicíclicas, insaturação (uma única dupla ligação) e uma cadeia homogênea. Ciclo – Quantidade de Carbonos* – en – o Funções Nitrogenadas As funções nitrogenadas são aquelas que, além do carbono e do hidrogênio, possuem o elemento nitrogênio. Algumas também podem ter o oxigênio. Os principais grupos funcionais que contêm o nitrogênio são as aminas, as amidas, os insonitrilos, as nitrilas e os nitrocompostos. As aminas são bases orgânicas, que são obtidas a partir da substituição de um, dois ou três átomos de hidrogênio da amônia (NH3) por cadeias carbônicas. Elas seguem a seguinte regra de nomenclatura: Quantidade de carbonos* – en, an ou in** – amina As amidas são compostos que possuem em sua estrutura um hidrogênio ligado diretamente a um grupo carbonila, que é o carbono realizando uma dupla ligação com o oxigênio. Elas seguem a seguinte regra de nomenclatura: Quantidade de carbonos* – en, an ou in** – amida O termo isonitrilo, refere-se à função orgânica nitrogenada que apresenta o grupo funcional isocianeto (NC) ligado a um radical orgânico qualquer (R). Sua nomenclatura obedece a seguinte regra: Quantidade de Carbonos* – il – Carbilamina As nitrilas são compostos orgânicos que possuem o grupo — C N ligado à cadeia carbônica e são provenientes do gás cianídrico (HCN), pois o hidrogênio desse gás é substituído por um radical orgânico. Por conta disso, as nitrilias também são chamas de cianetos. Elas seguem a seguinte regra de nomenclatura: Cianeto – de – Quantidade de Carbonos* – ila Os nitrocompostos são compostos orgânicos que possuem o grupo nitro (NO2) ligado a uma cadeia carbônica. Sua nomenclatura obedece a seguinte regra: Nitro – Quantidade de Carbonos* – an, en ou in – o Funções Oxigenadas As funções oxigenadas são formadas por compostos orgânicos que, além de apresentarem átomos de carbono e hidrogênio, possuem grupos funcionais com a presença do oxigênio. Seus principais grupos são os álcoois, as cetonas, os aldeídos, e os ácidos carboxílicos. Os álcoois são substâncias que possuem o grupo hidroxila (OH) ligado a um átomo de carbono saturado. Sua nomenclatura obedece a seguinte regra: Quantidade de Carbonos* – an, en, ou in** – ol As cetonas são compostos orgânicos que possuem como grupo funcional característico a carbonila ligada a dois átomos de carbono. Sua nomenclatura obedece a seguinte regra: Quantidade de Carbonos* – an, en, ou in** – ona Os ácidos carboxílicos, como o próprio nome indica, são compostos orgânicos que possuem o grupo carboxila em sua cadeia. Sua nomenclatura obedece a seguinte regra: Ácido - Quantidade de Carbonos* – an, en, ou in** – oico Os aldeídos são um grupo de compostos orgânicos caracterizados pela presença do grupo carbonila em um carbono primário da cadeia. Sua nomenclatura obedece a seguinte regra: Ácido - Quantidade de Carbonos* – an, en, ou in** – al * Para todas as nomenclaturas citadas, a quantidade de carbonos é dada pela regra geral da IUPAC: 1 C = met 4C = but 7 C = hept 2 C= et 5 C = pent 8C = oct 3 C = prop 6 C = hex 9 C = non ** Para todas as nomenclaturas citadas, o tipo de ligação entre os carbonos é dado pela regra geral da IUPAC: Simples – an Dupla – en Tripla – in Referências ATKINS, P. W.; JONES, L. L. Princípios de Química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre, Bookman, 2001. KOTZ, J.C.;TREICHEL JR.,P.M. Química geral e reações químicas, Vol 1. São Paulo: Thomson, 2005. RUSSELL, J. B., Química Geral, Vol 2. Tradução Márcia Guekezian e colaboradores;2ª Edição; São Paulo; Makron Books Editora do Brasil Ltda, 1994.
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