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1 QUÍMICA GERAL FUNÇÕES INORGÂNICAS ÁCIDOS - substâncias contendo hidrogênio, que produzem íons hidrogênio (H+) em solução (processo de ionização) São compostos moleculares (ligações covalentes) Apresentam “sabor azedo” (alimentos / medicamentos) Tem caráter corrosivo TIPOS DE ÁCIDOS : 1) HIDRÁCIDOS – não tem oxigênio 2) OXIÁCIDOS - ácidos com oxigênio NOMENCLATURA : ÂNION ÁCIDO sem oxigênio ETO IDRÍCO com Oxigênio (> n° de átomos O) ATO ICO com Oxigênio (< n° de átomos de O) ITO OSO 1) HIDRÁCIDOS : ácido + (nome do elemento) + ÍDRICO Ex.: HCl – ácido CLOR ÍDRICO 2) OXIÁCIDOS – nomenclatura determinada através da fórmula dos ácidos- padrão de cada família. FAMÍLIA 7A (F,Cl, Br, I) 1) HClO4 - ácido PER + CLOR + ICO 2) HClO3 - ácido CLOR + ICO 3) HClO2 - ácido CLOR +OSO 4) HClO - ácido HIPO + CLOR + OSO FAMÍLIA 6 A (S,Se) 1) H2SO4 - ácido SULFUR + ICO 2) H2SO3 - ácido SULFUR + OSO 2 FAMÍLIA 5 A (N , P, As) 1) HNO3 - ácido NÍTR + ICO 2) HNO2 - ácido NITR + OSO 3) H3PO4 - ácido FOSFÓR + ICO 4) H3PO3 - ácido FOSFOR + OSO 5) H3PO2 - ácido HIPO + FOSFOR + OSO NOMENCLATURA – QUANTO AO GRAU DE HIDRATAÇÃO GRAU DE HIDRATAÇÃO: ORTO PIRO META 1) H3PO4 - ácido (ORTO) FOSFÓR + ICO ORTO – é dispensável 2) H3PO4 ( X 2) = H6P2O8 - H2O = H4P2O7 (Ácido pirofosfórico) 3) H3PO4 - H2O = HPO3 (Ácido metafosfórico) CLASSIFICAÇÃO 1) QUANTO AO Nº DE HIDROGÊNIOS IONIZÁVEIS a) Monoácidos – tem 1 H ionizável b) Diácidos - tem 2 H ionizáveis c) Triácidos - tem 3 H ionizáveis d) Tetrácidos - tem 4 H ionizáveis 2) QUANTO AO GRAU DE IONIZAÇÃO – é a relação entre o nº de moléculas ionizadas pelo nº de moléculas dissolvidas. Ácidos Fortes : alfa 50% Ácidos Semi-Fortes : 5% alfa 50% Ácidos Fracos : alfa 5% Para Hidrácidos - Ácidos Fortes : HCl, HBr , HI Ácidos Semi-Fortes : HF Ácidos Fracos : HCN, H2S (os demais) Para Oxiácidos - Ácidos Fortes : x = 3 ou 2 Ácidos Semi-Fortes : x = 1 Ácidos Fracos : x = 0 X = nº de átomos de O - nº de átomos de H 3) QUANTO A VOLATILIDADE –facilidade de passar do estado líquido para o gasoso. VOLÁTEIS – a grande maioria dos ácidos HF , HCl , HCN, H2S , HNO3, etc. 3 FIXOS – os dois ácidos pouco voláteis mais comuns : H2SO4 e H3PO4 ÁCIDOS COMUNS NA QUÍMICA DO COTIDIANO Ácido Clorídrico (HCl)--> O HCl impuro é comercializado com o nome de ácido muriático e é utilizado principalmente na limpeza de pisos ou de superfíceis metálicas antes da soldagem. O HCl é um componente do suco gástrico, conferindo a ele um pH adequado para a ação das enzimas digestivasgástricas. Ácido Fluorídrico (HF) --> O HF tem a propriedade de corroer o vidro; por isso, é usado para fazer gravações em vidros e cristais. Ácidos Sulfúrico (H2SO4) --> É utilizado nas baterias de automóvel, na fabricação de corantes, tintas, explosivos e papel; é tambem usado na indústria de fertilizantes agrícolas, permitindo a fabricação de produtos como o sulfato de amônio. Ácido Nítrico (HNO3) --> É usado na fabricação de explosivos como o trinitrotolueno (TNT) e a nitroglicerina (dinamite); é muito útil para a indústria de fertilizantes agrícolas, permitindo a obtenção do salitre. Ácido Cianídrico (HCN) --> Ácido utilizado em indústrias diversas, como nas de plásticos, acrílicos e corantes, entre outras. Mas ele tem também um destino sinistro: nos Estados Unidos, é usado nas "câmaras de gás" para executar pessoas condenadas à morte. BASES -substâncias que, em solução aquosa, sofrem dissociação, liberando íons hidroxila (OH-) São compostos iônicos (exceção : NH4OH é a única base molecular) Apresentam sabor adstringente Tem caráter caústico NOMENCLATURA : Hidróxido (nome do cátion) EXEMPLOS 1. NaOH – Hidróxido de sódio 2. Ca(OH)2 – Hidróxido de cálcio 3. Al(OH)3 – Hidróxido de alumínio 4. OBSERVAÇÃO : Quando um mesmo elemento tem eletrovalências (cargas) diferentes, acrescenta-se ao final do nome, em algarismos romanos, o nº da carga do íon; ou usa-se o sufixo – “oso” ao íon de menor carga, e “ico” para o de maior carga. EXEMPLO : Fe(OH)2 – Hidróxido de Ferro II ou Hidróxido Ferroso 4 Fe(OH)3 – Hidróxido de Ferro III ou Hidróxido Férrico CLASSIFICAÇÃO 1) QUANTO AO Nº DE HIDROXILAS a) Monobases – tem 1 OH - Ex.: NaOH b) Dibases – tem 2 OH - Ex.: Ca(OH)2 c) Tribases – tem 3 OH - Ex.: Al(OH)3 d) Tetrabases – tem 4 OH - Ex.: Pb(OH)4 2) QUANTO A SOLUBILIDADE a) SOLÚVEIS - metais alcalinos e NH4OH b) POUCO SOLÚVEIS – metais alcalinos terrosos c) INSOLÚVEIS – outros metais 3) QUANTO A FORÇA OU GRAU DE DISSOCIAÇÃO a) BASES FORTES (Bons Eletrólitos) – são as bases solúveis b) BASES FRACAS (Maus Eletrólitos) – são as bases pouco solúveis e o NH4OH BASES COMUNS NA QUÍMICA DO COTIDIANO Hidróxido de sódio ou soda cáustica (NaOH) o É a base mais importante da indústria e do laboratório. É fabricado e consumido em grandes quantidades. o É usado na fabricação do sabão e glicerina: (óleos e gorduras) + NaOH glicerina + sabão o É usado na fabricação de sais de sódio em geral. Exemplo: salitre. HNO3 + NaOH NaNO3 + H2O o É usado em inúmeros processos industriais na petroquímica e na fabricação de papel, celulose, corantes, etc. o É usado na limpeza doméstica. É muito corrosivo e exige muito cuidado ao ser manuseado. o 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) o É a cal hidratada ou cal extinta ou cal apagada. o É obtida pela reação da cal viva ou cal virgem com a água. É o que fazem os pedreiros ao preparar a argamassa: o É consumido em grandes quantidades nas pinturas a cal (caiação) e no preparo da argamassa usada na alvenaria. Amônia (NH3) e hidróxido de amônio (NH4OH) o Hidróxido de amônio é a solução aquosa do gás amônia. Esta solução é também chamada de amoníaco. o A amônia é um gás incolor de cheiro forte e muito irritante. o A amônia é fabricada em enormes quantidades na indústria. Sua principal aplicação é a fabricação de ácido nítrico. o É também usada na fabricação de sais de amônio, muito usados como fertilizantes na agricultura. Exemplos: NH4NO3, (NH4)2SO4, (NH4)3PO4 o A amônia é usada na fabricação de produtos de limpeza doméstica. Hidróxido de magnésio: Mg(OH)2 5 o 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 o É muito usado em medicamentos antiácidos estomacais. SAL –(Teoria de ARRHENIUS) toda substância que, em solução aquosa, sofre dissociação, produzindo pelo menos um cátion diferente de H+ e pelo menos um ânion diferente de OH- Ex.: NaCl (s) Na+(aq) + Cl - (aq) CaCO3 (s) Ca+2(aq) + CO3 -2 (aq) NOMENCLATURA : NOME DO SAL = NOME DO + DE + NOME DO ÂNIONCÁTION Exemplos: NaCl = Cloreto de Sódio CaCO3 = Carbonato de Cálcio Na2SO4 = Sulfato de Sódio AlPO4 = Fosfato de Alumínio OBS.: Na Tabela Periódica encontramos as tabela de ânions (monovalentes, bivalentes, trivalentes e tetravalentes) Exemplos: Cl -1 (ânion monovalente cloreto) ; CO3-2(ânion bivalente carbonato) ; SO4-2(ânion bivalente sulfato); PO4-3(ânion bivalente fosfato) CLASSIFICAÇÃO Os sais podem ser classificados em: sal normal (sal neutro, na nomenclatura antiga), hidrogeno sal (sal ácido, na nomenclatura antiga) e hidróxi sal (sal básico, na nomenclatura antiga). REAÇÕES DE SALIFICAÇÃO (OU DE NEUTRALIZAÇÃO) Os sais são compostos resultantes da neutralização de um ácido por uma base, com eliminação de água. São formados por um cátion proveniente de uma base e um ânion proveniente de um ácido. 6 REAÇÃO DE SALIFICAÇÃO COM NEUTRALIZAÇÃO TOTAL DO ÁCIDO E DA BASE :Todos os H+ ionizáveis do ácido e todos os OH- da base são neutralizados. Nessa reação, forma-se um sal normal, sem vestígios do H+ e do OH- Exemplos: HCl + NaOH NaCl + H2O H2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3 + 2 H2O H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O REAÇÃO DE SALIFICAÇÃO COM NEUTRALIZAÇÃO PARCIAL DO ÁCIDO:Nessa reação, forma-se um hidrogeno sal, restando na fórmula H+ ionizável. Exemplo: H2CO3 + NaOH NaHCO3 + H2O Carbonato ácido de sódio REAÇÃO DE SALIFICAÇÃO COM NEUTRALIZAÇÃO PARCIAL DA BASE:Nessa reação, forma-se um hidróxi sal, restando na fórmula o ânion OH- . Exemplo: HCl + Mg(OH) 2 Mg(OH)Cl + H2O Cloreto básico de magnésio SAIS COMUNS NA QUÍMICA DO COTIDIANO Cloreto de sódio (NaCl) o Alimentação - É obrigatória por lei a adição de certa quantidade de iodeto (NaI, KI) ao sal de cozinha, como prevenção da doença do bócio. o Conservação da carne, do pescado e de peles. o Obtenção de misturas refrigerantes; a mistura gelo + NaCl(s) pode atingir -22°C. o Obtenção de Na, Cl2, H2, e compostos tanto de sódio como de cloro,como NaOH, Na2CO3, NaHCO3, HCl, etc. o Em medicina sob forma de soro fisiológico (solução aquosa contendo 0,92% de NaCl), no combate à desidratação. Nitrato de sódio (NaNO3) o Fertilizante na agricultura; fabricação da pólvora (carvão, enxofre, salitre). Carbonato de sódio (Na2CO3) o 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) o Antiácido estomacal. Neutraliza o excesso de HCl do suco gástrico; NaHCO3 + HCl ® NaCl + H2O + CO2. ;usado na 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 efervecência: NaHCO3 + H+ ® Na+ + H2O + CO2. Empregado na fabricação de fermento químico. O crescimento da massa (bolos, bolachas, etc) é devido à liberação do CO2 do NaHCO3. o 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) o É usado na prevenção de cáries dentárias (anticárie), na fabricação de pastas de dentes e na fluoretação da água potável. Carbonato de cálcio (CaCO3) o É encontrado na natureza constituindo o calcário e o mármore. 7 o Fabricação de CO2 e cal viva (CaO), a partir da qual se obtém cal hidradatada ; usado na fabricação do vidro comum. o Fabricação do cimento Portland: Calcáreo + argila + areia ® cimento Portland o Sob forma de mármore é usado em pias, pisos, escadarias, etc. Sulfato de cálcio (CaSO4) o Fabricação de giz escolar. o O gesso é uma variedade de CaSO4 hidratado, muito usado em Ortopedia, na obtenção de estuque, etc. ÓXIDOS - compostos binários, isto é, formados por 2 elementos, sendo o OXIGÊNIO, o mais eletronegativo entre eles. NOMENCLATURA : Óxidos formados por Ametais ligados ao oxigênio são Óxidos Moleculares – Prefixo (que indica quantidade de O) + ÓXIDO + Prefixo (que indica quantidade de outro elemento) Prefixos : mono, di, tri, .... Exemplos : CO – monóxido de carbono SO2- dióxido de enxofre Cl2O7- heptóxido de dicloro Óxidos formados por Metais ligados ao oxigênio são Óxidos Iônicos – e o oxigênio apresenta carga – 2 Óxido de _(nome do elemento)_ Exemplos : Na2O – óxido de sódio CaO – óxido de cálcio Fe2O3- óxido de ferro III CLASSIFICAÇÃO 1. ÓXIDOS BÁSICOS – são iônicos, e o metal geralmente tem carga + 1 ou + 2. Eles reagem com a água, originando bases , e reagem com ácidos formando sal e água. Exemplos : Na2O , BaO Na2O + H2O 2 NaOH Na2O + H2SO4 Na2SO4 + H2O 8 2. ÓXIDOS ÁCIDOS - tem caráter covalente e geralmente formado por ametais. Eles reagem com a água formando ácidos, e reagem com bases formando sal e água. Exemplos : CO2 , SO2 SO2 + H2O H2SO4 SO2 + 2 NaOH Na2SO3 + H2O 3. ÓXIDOS NEUTROS (INDIFERENTES OU INERTES) – são covalentes, formados por ametais, e não reagem com água, ácido ou base. Exemplos : CO, NO, N2O 4. ÓXIDOS ANFÓTEROS - comportam-se com óxidos básicos na presença de ácidos e como óxidos ácidos na presença de bases. Exemplos : ZnO + 2 HCl ZnCl2 + H2O ZnO + 2 NaOH Na2ZnO2 + H2O ÓXIDOS COMUNS NA QUÍMICA DO COTIDIANO Óxido de cálcio (CaO) o É um dos óxidos de maior aplicação e não é encontrado na natureza. É obtido industrialmente por pirólise de calcário. o Fabricação de cal hidratada ou Ca(OH)2. o Preparação da argamassa usada no assentamento de tijolos e revestimento das paredes. Pintura a cal (caiação). o Na agricultura, para diminuir a acidez do solo. Dióxido de carbono (CO2) o 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 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 O CO2 é o gás usado nos refrigerantes e nas águas minerais gaseificadas. Aqui ocorre a reação:CO2 + H2O H2CO3 (ácido carbônico) o O CO2 sólido, conhecido por gelo seco, é usado para produzir baixas temperaturas. o Atualmente, o teor em CO2 na atmosfera tem aumentado e esse fato é o principal responsável pelo chamado efeito estufa. Monóxido de carbono (CO) o É um gás incolor extremamente tóxico. É um grave poluente do ar atmosférico. o Forma-se na queima incompleta de combustíveis como álcool (etanol), gasolina, óleo, diesel, etc. o A quantidade de CO lançada na atmosfera pelo escapamento dos automóveis, caminhões, ônibus, etc. cresce na seguinte ordem em relaçãoao combustível usado:álcool < gasolina < óleo diesel. o 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) o É um gás incolor, tóxico, de cheiro forte e irritante. o Forma-se na queima do enxofre e dos compostos do enxofre: S + O2 (ar) SO2 o 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. 9 o 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 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 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) o É um gás de cor castanho-avermelhada, de cheiro forte e irritante, muito tóxico. o 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 O NO2 liberado dos escapamentos reage com o O2 do ar produzindo O3, que é outro sério poluente atmosférico NO2 + O2 NO + O3 o Os automóveis modernos têm dispositivos especiais que transformam os óxidos do nitrogênio e o CO em N2 e CO2 (não poluentes). o Os óxidos do nitrogênio da atmosfera dissolvem-se na água dando ácido nítrico, originando assim a chuva ácida, que também causa sério impacto ambiental. CHUVA ÁCIDA A Chuva ácida é caracterizada por um pH abaixo de 4,5. É causada pelo enxofre proveniente das impurezas da queima dos combustíveis fósseis e pelo nitrogênio do ar, que se combinam com o oxigênio para formar dióxido de enxofre e dióxido de nitrogênio. Estes se difundem pela atmosfera e reagem com a água para formar ácido sulfúrico e ácido nítrico, que são solúveis em água. Um pouco de ácido clorídrico também é formado. As chuvas normais têm um pH de aproximadamente 5,6, que é levemente ácido. Essa acidez natural é causada pela dissociação do dióxido de carbono em água, formando o ácido carbônico , segundo a reação: Prejuízos para o homem: 1. Saúde: A chuva ácida libera metais tóxicos que estavam no solo. Esses metais podem alcançar rios e serem utilizados pelo homem causando sérios problemas de saúde. 2. Prédios, casas, arquiteturas: A chuva ácida também ajuda a corroer os materiais usados nas construções como casas, edifícios e arquitetura, destruindo represas, turbinas hidrelétricas etc. Prejuízos para o meio ambiente: 1. Lagos: Os lagos podem ser os mais prejudicados com o efeito da chuva ácida, pois podem ficar totalmente acidificados perdendo toda a sua vida. 2. Desmatamentos: A chuva ácida faz clareiras, matando duas ou três árvores. Imagine uma floresta com muitas árvores utilizando mutuamente, agora duas árvores são atingidas pela chuva ácida e morrem e assim vão indo até formar uma clareira. Essas reações podem destruir florestas. 3. Agricultura: A chuva ácida afeta as plantações quase do mesmo jeito que das florestas, só que é destruída mais rápido já que as plantas são do mesmo tamanho, tendo assim mais áreas atingidas. Como evitar a Chuva Ácida: -Conservar energia; -Transporte coletivo -Utilização do metrô -Utilizar fontes de energia menos poluentes -Purificação dos escapamentos dos veículos -Utilizar combustíveis com baixo teor de enxofre. EFEITO ESTUFA O Efeito Estufa é a forma que a Terra tem para manter sua temperatura constante. A atmosfera é altamente transparente à luz solar, porém cerca de 35% da radiação que recebemos vai ser refletida de novo para o espaço, ficando os outros 65% retidos na Terra. Isto deve-se principalmente ao efeito sobre os raios infravermelhos de gases como o Dióxido de Carbono, Metano, Óxidos de Nitrogênio e Ozônio presentes na 10 atmosfera (totalizando menos de 1% desta), que vão reter esta radiação na Terra, permitindo-nos assistir ao efeito calorífico dos mesmos. Nos últimos anos, a concentração de dióxido de carbono na atmosfera tem aumentado cerca de 0,4% anualmente; este aumento se deve à utilização de petróleo, gás e carvão e à destruição das florestas tropicais. A concentração de outros gases que contribuem para o Efeito de Estufa, tais como o metano e os clorofluorcarbonetos também aumentaram rapidamente. O efeito conjunto de tais substâncias pode vir a causar um aumento da temperatura global (Aquecimento Global)estimado entre 2 e 6 ºC nos próximos 100 anos. Um aquecimento desta ordem de grandeza não só irá alterar os climas em nível mundial como também irá aumentar o nível médio das águas do mar em, pelo menos, 30 cm, o que poderá interferir na vida de milhões de pessoas habitando as áreas costeiras mais baixas. Se a terra não fosse coberta por um manto de ar, a atmosfera, seria demasiado fria para a vida. O Efeito Estufa consiste, basicamente, na ação do dióxido de carbono e outros gases sobre os raios infravermelhos refletidos pela superfície da terra, reenviando-os para ela, mantendo assim uma temperatura estável no planeta. Ao irradiarem a Terra, parte dos raios luminosos oriundos do Sol são absorvidos e transformados em calor, outros são refletidos para o espaço, mas só parte destes chega a deixar a Terra, em consequência da ação refletora que os chamados "Gases de Efeito Estufa" (dióxido de carbono, metano, clorofluorcarbonetos- CFCs- e óxidos de azoto) têm sobre tal radiação reenviando-a para a superfície terrestre na forma de raios infravermelhos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: UCKO, David A. Química para as Ciências da Saúde: Uma Introdução à Química Geral, Orgânica e Biológica. 2. ed. São Paulo: Editora Manole Ltda, 1992. BAIRD, Colin. QUÍMICA AMBIENTAL 2. ed. Porto Alegre: BooKman, 2002
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