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Definição: Estudaremos as principais funções inorgânicas, suas classificações e nomenclaturas. Propósito: Entender como os compostos inorgânicos estão presentes em nosso cotidiano. Objetivos: • Módulo 1: Diferenciar as funções inorgânicas e nomear os compostos inorgânicos. • Módulo 2: Classificar ácidos, bases, sais e óxidos e identificar se uma solução salina é ácida, neutra ou alcalina. Funções Inorgânicas As funções inorgânicas são os grupos de compostos inorgânicos que apresentam características semelhantes. Uma classificação importante em relação aos compostos químicos é: os compostos orgânicos são aqueles que contêm átomos de carbono, enquanto os compostos inorgânicos são formados pelos demais elementos químicos. As quatro principais funções inorgânicas são: ácidos, bases, sais e óxidos. Essas quatro funções principais foram definidas por Arrhenius, químico que identificou íons nos ácidos, nas bases e nos sais. Módulo 1 - Diferenciar as funções inorgânicas e nomear os compostos inorgânicos Principais funções inorgânicas Antes de se falar de acidez e basicidade dos compostos, é preciso relembrar alguns conceitos que ajudarão no estudo deste assunto. Lembrete: Existem três teorias para os ácidos e para as bases. Arrhenius Bronsted-Lowry Lewis Ácidos Liberam H+ em meio aquoso Doam prótons Recebem o par de prótons Bases Liberam OH- em meio aquoso Recebem prótons Doam o par de elétrons Força de ácidos Para saber a classificação de um ácido quanto à força, é necessário e suficiente saber somente os dados da tabela a seguir: Força Hidrácidos (ácidos sem oxigênio) Oxiácidos (ácidos com oxigênio) Forte HCl, HBr, HI O - H ionizável ≥ 2 Moderado HF O - H ionizável = 2 Fraco Todos os outros O - H ionizável = 0 Hidrogênio ionizável é aquele ligado diretamente ao oxigênio. Na verdade, com exceção de três classes de ácidos, todos os outros ácidos que possuem oxigênio têm todos os seus hidrogênios ionizáveis. Veja quais são as exceções. Note que nesses três ácidos existem hidrogênios não ligados ao oxigênio. Esses hidrogênios não são ionizáveis. Na verdade, se o P (Fósforo) pode ser substituído por As (Arsênio) ou Sb (Antimônio), também formará ácidos com H não ionizável, o que faz configurar nove oxiácidos que possuem hidrogênios não ionizáveis. Existe uma exceção quanto à força: o H2CO3 que, apesar de ter dois hidrogênios ionizáveis, é tão instável, que se decompõe quase totalmente em CO2 e H2O. No combate ao Aedes aegypti, foi criado um painel de publicidade que mata mosquitos. Para atrair o inseto, o equipamento expele uma solução à base de ácido lático (para reproduzir o suor) e gás carbônico (para simular a respiração). Observe, então, a força de alguns ácidos: HCN Fraco H2S Fraco H2CO3 Fraco HNO3 3 - 1 = 2 → Forte H2SO4 4 - 2 = 2 → Forte H4SiO4 4 - 4 = 0 → Fraco HNO2 2 - 1 = 1 → Moderado HMnO4 4 - 1 = 3 → Forte H3PO2 2 - 1 = 1 → Moderado (ele é uma das exceções do exemplo anterior) H3PO3 3 - 2 = 1 → Moderado (ele é uma das exceções do exemplo anterior) H4P2O5 5 - 2 = 3 → Forte (ele é uma das exceções do exemplo anterior) Força de bases Saber a força das bases é ainda mais fácil, pois nem é necessário fazer conta. Observe- se a tabela a seguir. Força Compostos Exceções Forte Todas do grupo 1 ou 2 Be(OH)2 e Mg(OH)2 são fracos Fraca Todos os outras --- Então, por mais que não se conheça a base que estiver sendo analisada em um exercício, basta olhar a tabela periódica e ver se o cátion da base pertence ao grupo 1 ou ao grupo 2 da tabela. Não sendo, ela é fraca. A partir disso, veja a força de algumas bases. LiOH Forte NH4OH Fraca Pb(OH)4 Fraca Au(OH)3 Fraca CsOH Forte AgOH Fraca Sr(OH)2 Forte CuOH Fraca Nomenclatura de ácidos A nomenclatura dos ácidos segue uma diretriz. Para saber a nomenclatura de qualquer ácido de Arrhenius, observe as regras: • Hidrácidos: sempre terminados em -ídrico. Exemplo: o HCI: Ácido clorídrico; o HCN: Ácido cianídrico; o HF: Ácido fluorídrico; o HI: Ácido iodídrico. • Oxiácidos: a terminação dependerá do Nox do elemento central. Veja a tabela a seguir. Nox do elemento central Nomenclatura +1 ou +2 Ácido hipo_____oso +3 ou +4 Ácido _____oso +5 ou +6 Ácido _____ico +7 Ácido per_____icoi Exemplo: • H2SO3: ácido sulfuroso (Nox do S = +4); • HMnO4: ácido permangânico (Nox do Mn = +7); • HNO3: ácido nítrico (Nox do N = +5); • H3PO2: ácido hipofosforoso (Nox do P = +1). Particularidades: Existem seis ácidos da família do nitrogênio e, para que haja diferenciação, é preciso usar outro artifício, já que os Nox dos elementos centrais são iguais a +3 e a +5. Para entender melhor: • HPO2, H4P2O5 e H3PO3: ao calcular o Nox do elemento central, todos os fósforos têm Nox = +3. • HPO3, H4P2O7 e H3PO4: ao calcular o Nox do elemento central, todos os fósforos têm Nox = +5. Note que é impossível diferenciar os ácidos dentro de seu trio somente pela tabela de Nox. O modo de diferenciá-los é acrescentando prefixos a seus nomes de acordo com o nível de hidratação do ácido: P2O3 + H2O → H2P2O4 (HPO2) P2O3 + 2 H2O → H4P2O5 P2O3 + 3 H2O → H6P2O6 (H3PO3) P2O5 + H2O → H2P2O6 (HPO3) P2O5 + 2 H2O → H2P2O7 P2O5 + 3 H2O → H6P2O8 (H3PO4) Quantidade de moléculas de água Prefixo 1 Meta 2 piro 3 orto HPO2 Ácido metafosforoso H4P2O5 Ácido pirofosforoso H3PO3 Ácido (orto)fosforoso HPO3 Ácido metafosfórico H4P2O7 Ácido pirofosfórico H3PO4 Ácido (orto)fosfórico Existem dois ácidos de crômio que possuem o Cr com mesmo Nox. Para eles usa-se uma nomenclatura especial: H2CrO4 – ácido crômico (Nox = +6) e H2Cr2O7 – ácido dicrômico (Nox = +6). Exceções: Os ácidos da família do boro e da família do carbono, apesar de terem o Nox do elemento central +3 ou +4, respectivamente, sempre terminam em -ico. Exemplo: H3BO3: ácido bórico, H2CO3: ácido carbônico e H4SiO4: ácido silícico. Nomenclatura de bases A nomenclatura de bases é muito mais simples que a nomenclatura de ácidos. Como regra geral, a nomenclatura é dada por: • Hidróxido de nome do metal + Nox, se for variável. Para metais que têm apenas dois Nox, também é válida a nomenclatura: o Hidróxido de nome do metal + oso o Hidróxido de nome do metal + ico Exemplo: • NaOH: hidróxido de sódio; • Zn(OH)2: hidróxido de zinco; • Pb(OH)2: hidróxido de chumbo II ou hidróxido plumboso; • Pb(OH)4: hidróxido de chumbo IV ou hidróxido plúmbico; • AuOH: hidróxido de ouro I ou hidróxido auroso; • Au(OH)3: hidróxido de ouro III ou hidróxido áurico; • NH4OH: hidróxido de amônio (é o único hidróxido não metálico). Nomenclatura de sais A nomenclatura dos sais provém da nomenclatura dos ácidos. Existe uma associação entre a terminação do ácido e o nome do ânion do sal. Veja: Ácido (Terminação) Sal (terminação do ânion) -ídrico eto -oso ito -ico ato Exemplo: • NaCN: provém do HCN, que é o ácido cianídrico, logo, o CN– é o cianeto: cianeto de sódio; • KMnO4: provém do HMnO4, que é o ácido permangânico, logo, o MnO4– é o permanganato: permanganato de potássio; • Li3PO4: provém do H3PO4, que é o ácido fosfórico, logo, o PO4–3 é o fosfato: fosfato de lítio; • Ca(ClO)2: provém do HClO, que é o ácido hipocloroso, logo, o ClO– é o hipoclorito: hipoclorito de cálcio; • PbS: provém do H2S, que é o ácido sulfídrico, logo, o S–2 é o sulfeto: sulfeto de chumbo II ou sulfeto plumboso. Verificando o Aprendizado 1. Os fertilizantes podem ser definidos como qualquer material orgânico ou inorgânico (mineral), de origem natural ou sintética, que é adicionado ao solo com vistas ao suprimento de certos elementos essenciais ao crescimento vegetal. Os fertilizantes são empregados, predominantemente, na forma sólida, contudo, podem ser aplicados também na forma de soluções ou suspensões. Os fertilizantesmais usados são do tipo fontes de nitrogênio, fósforo e potássio, elementos essenciais às plantas. A tabela apresenta possíveis compostos usados nos fertilizantes do tipo NPK. (CPS-2016) Os sais podem ser obtidos por uma reação de neutralização (ácido + base → sal + água). Por exemplo, obtém-se o cloreto de sódio ao reagirmos ácido clorídrico com hidróxido de sódio: HCl + KOH → KCl + H2O. Portanto, para obtermos o sal usado como fertilizante potássico, KCl mencionado na tabela, devemos utilizar a base: a) ácido sulfúrico b) ácido clorídrico c) óxido de sódio d) hidróxido de sódio e) hidróxido de potássio Comentário: Parabéns! A alternativa E está correta. O cloreto de potássio, é produto da reação entre o ácido clorídrico e o hidróxido de potássio. Você conseguiu desbloquear o segundo módulo! E, com isso, você: Diferenciou as funções inorgânicas e nomeou os compostos inorgânicos. Módulo 2 - Classificar ácidos, bases, sais e óxidos e identificar se uma solução salina é ácida, neutra ou alcalina Acidez e basicidade de sais Como visto, para saber se um sal tem caráter ácido ou básico, é preciso identificar a força do ácido e da base do qual ele proveio. Na disputa de acidez, o mais Forte ganhará, ou seja, se o sal provier de um ácido Forte e uma base fraca, o sal terá caráter ácido. Se o sal provier de um ácido fraco e uma base Forte, ele terá caráter básico. Se provier de ácido e base Fortes, será um sal neutro. Caso o ácido e a base que deram origem ao sal sejam fracos, é preciso analisar o Ka e o Kb e ver qual das duas constantes é a maior. Vamos ver alguns exemplos? Exemplo: • AuNO3: provém do AuOH (base fraca) e do HNO3 (ácido forte), logo, é um sal de caráter ácido; • NaBr: provém do NaOH (base forte) e do HBr (ácido forte), logo, é um sal de caráter neutro; • Ca(MnO4)2: provém do Ca(OH)2 (base forte) e do HMnO4 (ácido forte), logo, é um sal de caráter neutro; • PbCl4: provém do Pb(OH)4 (base fraca) e do HCl (ácido Ffrte), logo, é um sal de caráter ácido; • Rb2SO3: provém do RbOH (base forte) e do H2SO3 (ácido moderado), logo, é um sal de caráter básico; • NH4CN: provém do NH4OH (base fraca) e do HCN (ácido fraco). Como os dois são fracos, deve-se analisar o Ka (do ácido) e o Kb (da base): Ka = 3,6 · 10–10 (do HCN) e Kb = 1,78 · 10–5 (do NH4OH). O Kb é maior que o Ka, logo, é um sal de caráter básico. ➢ Acidez e basicidade dos óxidos: A acidez e a basicidade dos óxidos são dependentes da reação desse óxido com a água. Se, ao reagir com água, o óxido forma ácido, será um óxido ácido. Se formar base, será um óxido básico. Veja a regra para cada tipo de óxido. ➢ Óxidos ácidos: São aqueles que, ao reagirem com água, formam ácidos. São formados, em sua grande maioria, por ametais. Também funcionam como ácidos, ou seja, quando reagem com base, formam sal e água. Os principais são: CO2, SO2, SO3, P2O3, P2O5, Cl2O7, NO2, N2O4, N2O5. Observe as reações a seguir: • Cl2O7 + H2O → 2 HClO4 • Óxido ácido + água → ácido • Cl2O7 + 2 NaOH → 2 NaClO4 + H2O • Óxido ácido + base → sal + água ➢ Óxidos básicos: São aqueles que, ao reagirem com água, formam bases. São formados, em sua maioria, por metais alcalinos e alcalinoterrosos. Também funcionam como bases, ou seja, quando reagem com ácido, formam sal e água. Os principais são: Na2O, K2O, Li2O, CaO, MgO. Observe as reações a seguir: • Na2O + H2O → 2 NaOH • Óxido básico + água → base • Na2O + 2 HNO3 → 2 NaNO3 + H2O • Óxido básico + ácido → sal + água ➢ Óxidos neutros: Não reagem com água, logo, não formam nem ácido nem base. São apenas três óxidos (e a água), o que torna fácil saber quais são. Os principais são: NO, N2O, CO e H2O. ➢ Óxidos anfóteros: São aqueles que possuem um comportamento ambíguo, ou seja, reagem ora como ácido, ora como base. Quando reagem com ácido Forte, comportam- se como base, e quando reagem com base Forte, comportam-se como ácido. Os principais são: Al2O3, ZnO, Fe2O3, PbO, PbO2, As2O3, As2O5, Sb2O3, Sb2O5, SnO, SnO2. Observe as reações a seguir: • ZnO(s) + H2SO4(aq) → ZnSO4(aq) + H2O(l) • óxido anfótero + ácido Forte → sal + água • ZnO(s) + 2 NaOH(aq) → Na2ZnO4(aq) + H2O(l) • óxido anfótero + base Forte → sal + água Verificando o aprendizado 1. (PUC-SP-2014) Um óxido básico é um óxido iônico que reage com água tendo um hidróxido como produto. São óxidos básicos todas as seguintes substâncias: a) CO2, SO3, TiO2 b) CaO, Na2O, K2O c) CaSO4, MgO, CO d) Li2O, Mg(OH)2, SiO2 e) KHO3, CaO, BaSO4 Comentário: Parabéns! A alternativa B está correta. São óxidos básicos (possuem metais das famílias IA e IIA) e reagem com água produzindo bases, as seguintes substâncias: CaO, Na2O, K2O. Você chegou ao final da experiência! E, com isso, você: Classificou ácidos, bases, sais e óxidos e identificou se uma solução salina é ácida, neutra ou alcalina. Consideracoes Finais Estudamos as principais funções inorgânicas, suas classificações e nomenclaturas. Isso nos possibilitou entender como os compostos inorgânicos estão presentes em nosso cotidiano. Conquistas Adquiridas ➢ Diferenciou as funções inorgânicas e nomeou os compostos inorgânicos. ➢ Classificou ácidos, bases, sais e óxidos e identificou se uma solução salina é ácida, neutra ou alcalina.
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