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Química inorgânica FUNÇÕES INORGÂNICAS 1 Sumário Introdução .................................................................................................................................... 2 Objetivos ....................................................................................................................................... 2 1. Funções Inorgânicas ............................................................................................................. 2 1.1. Ácidos ............................................................................................................................ 2 1.2. Bases ............................................................................................................................. 3 1.3. Sais ................................................................................................................................ 4 1.4. Óxidos ........................................................................................................................... 5 Exercícios ...................................................................................................................................... 6 Gabarito ........................................................................................................................................ 7 Resumo ......................................................................................................................................... 7 2 Introdução Nas apostilas Ligações Químicas e Fórmulas Químicas discutimos os tipos de ligações em que os átomos estão envolvidos, formando moléculas e como estas moléculas podem ser representadas através de fórmulas. Nesta apostila, por sua vez, iremos abordar as funções inorgânicas que estas moléculas apresentam após a ligação entre os átomos. Veremos que os compostos podem apresentar caráter ácido, alcalino, formar sais ou óxidos. Ao classificar uma substância química como pertencente a uma função química, é possível prever seu comportamento e, desta forma, utilizá-la com segurança. A forma adequada de trabalhar com um material é uma informação útil quer seja em um laboratório ou em uma atividade cotidiana. O primeiro reconhecimento sobre a existência dos ácidos e bases baseou-se no gosto e no tato. Os ácidos eram azedos, como o vinagre (ácido acético) e as bases tinha a consistência de sabão. Posteriormente, Arrhenius definiu os ácidos como as substâncias que em solução aquosa aumenta a concentração do íon H+ e as bases como as substâncias que em solução aquosa aumentam a concentração do íon OH-. Objetivos • Apresentar as funções inorgânicas. • Discutir as características de cada função. 1. Funções Inorgânicas As moléculas podem apresentar diferentes funções de acordo com sua composição elementar. Em química inorgânica há quatro tipos básicos de funções: ácidos, bases, sais e óxidos. Ácidos e bases podem reagir entre si e formar outros compostos como os sais. Os ácidos e bases também receberam algumas definições como: conceito de Arrhenius, Brönsted – Lowry e Lewis. Além disso, podem ser classificadoscomo fortes, moderados ou fracos de acordo com sua capacidade de ionização. 1.1. Ácidos O conceito de Arrhenius define ácido como um composto que em solução aquosa sofre ionização e produz apenas o cátion H+. Brönsted – Lowry definiu que 3 ácido é toda espécie química doadora de prótons. Já Lewis definiu que ácido é toda espécie química aceptora de par de elétrons. Os ácidos podem ser classificados como fortes, fracos e moderados. Ácidos fortes são aqueles que em solução aquosa ionizam totalmente, ácidos moderados são aqueles que ionizam parcialmente e ácidos fracos são aqueles que apresentam baixa ionização. A fórmula geral para ácidos é: H+1 + A-x→ HxA Fórmula estrutural: 2H+ + CO32-→ H2CO3 A nomenclatura dos ácidos é dada da seguinte forma: ácido + o nome do ânion, por exemplo: HCl – ácido clorídrico; H2S – ácido sulfídrico. Quando o elemento formar dois ácidos: Ácido + nome do elemento/anion + ico (número de oxidação maior): H2SO4 – ácido sulfúrico Ácido + nome do elemento/anion + oso (número de oxidação menor): H2SO3 – ácido sulfuroso Quando formar três ou quatro ácidos: Ácido + per ----- ico – HClO4- ácido perclórico Ácido + ----- ico – HClO3- ácido clórico Ácido + ----- oso – HClO2- ácido cloroso Ácido + hipo ----- oso - HClO - ácido hipocloroso Observe que o número de oxidação é decrescente 1.2. Bases Bases ou hidróxidos são compostos que em solução aquosa sofrem ionização gerando o íon OH-, de acordo a definição de Arrhenius. Na definição de Brönsted – Lowry, base é toda espécie química receptora de prótons. Já a definição de Lewis diz que base é toda espécie química doadora de par de elétrons. Assim como os ácidos, as bases podem ser classificadas como fortes, fracas e moderadas. Bases fortes são aquelas que em solução aquosa ionizam totalmente, bases moderadas aqueles que ionizam parcialmente e bases fracas aqueles que apresentam baixa ionização. 4 A fórmula geral para bases é: M+x + OH-1→M(OH)x Fórmula estrutural: Ca+2 + 2(OH)-→Ca(OH)2 A nomenclatura da base é dada da seguinte forma: Quando o elemento formar apenas uma base: Hidróxido de + nome do elemento: NaOH - hidróxido de sódio Quando o elemento formar mais de uma base: Hidróxido de + nome do elemento+ ico (número de oxidação maior) Fe(OH)3 – hidróxido férrico ou hidróxido de ferro III Hidróxido de + nome do elemento+ oso (número de oxidação menor) Fe(OH)2 – hidróxido ferroso ou hidróxido de ferro II 1.3. Sais Sais são compostos iônicos que apresentam pelo menos um cátion diferente de H+ e pelo menos um ânion diferente de OH-, por exemplo: NaCl, Ca(OH)Cl, NaHSO4. São resultantes da reação de neutralização de um ácido por uma base: NaOH + HCl → NaCl + H2O Sais normais ou neutros ocorrem da neutralização total do ácido pela base: H3PO4 + 3KOH → K3PO4 + 3H2O A nomenclatura deriva do ácido e da base de origem: Hídrico → eto; Ico → ato; Oso →Ito Exemplo: K3PO4– fosfato de potássio. Sais ácidos são resultantes da neutralização parcial do ácido: H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O A nomenclatura deve indicar o número de H+pelas expressões mono e di: NaHSO4 → monohidrogenosulfato de sódio Sais básicos são resultantes da neutralização parcial da base: Fe(OH)3 + HBr → Fe(OH)2Br + H2O 5 A nomenclatura deve indicar o número de OH- pelas expressões mono e di: Fe(OH)2Br → dihidroxibrometo de ferro III Sais duplos ou mistos ocorrem quando um ácido é neutralizado por duas bases ou uma base é neutralizada por dois ácidos: H2SO4 + NaOH + KOH→ NaKSO4 + 2H2O -NaKSO4: sulfato de sódio e potássio. Ca(OH)2 + HBr + HCl → CaBrCl + 2H2O – CaBrCl: cloreto brometo de cálcio. 1.4. Óxidos Óxidos são compostos binários nos quais o oxigênio é o elemento mais eletronegativo. Fórmula geral: E+x + O2-→EyOx Óxidos básicos: reagem com água formando base e reagem com ácidos formando sal e água. Exemplo: Na2O + H2O → 2NaOH Na2O + 2HCl → 2NaCl + H2O Nomenclatura: quando o elemento formar um óxido: óxido de + nome do elemento, exemplo: Na2O → óxido de sódio. Quando formar dois óxidos: óxido + nome do elemento + ico/oso Fe2O3→ óxido férrico FeO → óxido ferroso Óxidos ácidos: reagem com água formando ácidose reagem com bases formando sal e água. Exemplo: SO3 + H2O → H2SO4 SO3 + 2NaOH → Na2SO4 + H2O Nomenclatura: pode-se nomear da mesma forma que os óxidos básicos. Óxidos neutros: não reagem com água, nem com base nem com ácido. Os mais comuns são: CO (monóxido de carbono), NO (oxido nítrico), N2O (óxido nitroso). 6 ANOTE AÍ! Exercícios 1) (UFPI, 2011) Nos supermercados da cidade encontramos produtos: I - Para limpeza de forno e desentupidores de pia, cuja substância ativa é o NaOH. II – Bactericidas, cuja substância ativa é o NaClO. Estas substâncias ativas pertencem, respectivamente as funções: a) Ácido e base b) Base e óxido c) Oxido e Sal d) Sal é Àcido e) Base e Sal. 2) (ENEM, 2018) O monóxido de carbono (CO) é um gás extremamente tóxico. Ele interfere no processo respiratório dos vertebrados, pois se o CO estiver presente no ar, haverá no sangue uma “competição” entre CO e o O2. Infelizmente, grande parte da população convive diariamente com a presença desse gás, uma vez que ele é produzido em grandes quantidades a) nas queimadas em matas e florestas. b) na decomposição da matéria orgânica nos “lixões” urbanos. c) no abdômen de animais ruminantes criados em sistemas de confinamento. d) no processo de combustão incompleta de combustíveis fósseis. e) nas chaminés das indústrias que utilizam madeira de reflorestamento como combustível. 3) (ENEM, 2018) O sulfato de bário (BaSO4) é mundialmente utilizado na forma de suspensão como contraste em radiografias de esôfago, Há também uma classe de óxidos denominada de peróxidos em que o oxigênio tem número de oxidação - 1 e reagem com água formando H2O2. 7 estômago e intestino. Por se tratar de um sal pouco solúvel, quando em meio aquoso estabelece o seguinte equilíbrio:BaSO4 (s) Ba2+ (aq) + SO42- (aq) Por causa da toxicidade do bário (Ba2+), é desejado que o contraste não seja absorvido, sendo eliminado nas fezes. A eventual absorção de Ba2+, porém, pode levar a reações adversas ainda nas primeiras horas após a administração, como vômito, cólicas diarreia, tremores, crises convulsivas e até mesmo a morte. PEREIRA, L. F. Entenda o caso da intoxicação por celobar. Disponível em: www.unifesp.br. Acesso em: 20 nov. 2013 (adaptado). Para garantir a segurança do paciente que fizer uso do contraste, deve-se preparar essa suspensão em a) água destilada. b) soro fisiológico. c) solução de cloreto de bário, BaCl2. d) solução de sulfato de bário BaSO4. e) solução de sulfato de potássio, K2SO4. Gabarito 1) E – Conforme vimos, sais são compostos iônicos que apresentam pelo menos um cátion diferente de H+ e pelo menos um ânion diferente de OH-. E bases ou hidróxidos são compostos que em solução aquosa sofrem ionização gerando o íon OH- 2) D – O monóxido de carbono (CO) é um gás incolor (sem cor) e inodoro (sem cheiro) proveniente da combustão incompleta de combustíveis fósseis (carvão minera, petróleo e gás natural). 3) E - Caso haja algum íon bário será precipitado pelo sulfato proveniente do sal solúvel. Resumo Para facilitar o estudo dos compostos químicos, costuma-se dividir em funções. Estas congregam substâncias que têm propriedades químicas em comum. Para que isso aconteça, as substâncias devem ter um grupo funcional em comum. Por exemplo, todos os ácidos apresentam o cátion H+, enquanto todas as bases os 8 ânions OH-, denominado hidroxila. A presença ou a ausências desses íons vai caracterizar as funções inorgânicas. O conceito de Arrhenius define ácido como um composto que em solução aquosa sofre ionização e produz apenas o cátion H+. E bases ou hidróxidos como compostos que em solução aquosa sofrem ionização gerando o íon OH-. Os sais são compostos iônicos que apresentam pelo menos um cátion diferente de H+ e pelo menos um ânion diferente de OH-. Os Óxidos são compostos binários nos quais o oxigênio é o elemento mais eletronegativo. Os ácidos e as bases podem ser fortes fracos e moderados de acordo suas capacidades de ionização. Os sais são gerados pela neutralização ácido-base e os óxidos são substâncias formadas entre o oxigênio e outro elemento. Tanto os sais como os óxidos podem ser neutros, alcalinos ou ácidos e como nomear os compostos gerados as partir da reação ácido-base. 9 Referências bibliográficas Atkins, P. Princípios de Química – Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente, tradução, Porto Alegre, 2001.
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