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1 Foca na Medicina Química – Aula 2 Material do Aluno Professor: Gabriel Cabral Reações Inorgânicas III Óxidos 1.1 – Óxidos Ácidos óxido ácido + água ácido óxido ácido + base sal + água SO3 + H2O H2SO4 SO3 +2KOH K2SO4 + H2O N2O5 + H2O 2HNO3 N2O5 + 2KOH 2KNO3 + H2O 1.2 – Óxidos Básicos óxido básico + água base óxido básico + ácido sal + água Na2O + H2O 2NaOH Na2O + 2HCl 2NaCl + H2O CaO + H2O Ca(OH)2 CaO + 2HCl CaCl2 1.3 – Anidridos Duplos óxido ácido misto + água ácido(1) + ácido(2) óxido ácido misto + base sal(1) + sal(2) + água 2 2NO2 + H2O HNO3 + HNO2 2NO2 + 2KOH KNO3 + KNO2 + H2O 1.4 – Peróxidos peróxido + água base + O2 peróxido + ácido sal + H2O2 Na2O2 + H2O 2NaOH + 1/2 O2 Na2O2 + 2HCl 2NaCl + H2O2 1.5 – Óxidos Duplos ou Salinos óxido salino + ácido sal(1) + sal(2) + água Fe3O4 + 8HCl 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O 1.6 – Óxidos Anfóteros óxido anfótero + ácido sal + água óxido anfótero + base sal + água ZnO + 2HCl ZnCl2 + H2O ZnO + 2KOH K2ZnO2 + H2O Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 2KOH 2KAlO2 + H2O 3 2 – Ácidos 2 . 1 – Neutralização A reação de neutralização surge da mistura de um ácido e uma base e origina como produto um sal. Mas o que exatamente está presente nessas espécies químicas que faz com que um neutralize o outro? O segredo está nos íons presentes: H+ e OH-. Para que ocorra a neutralização total do ácido e da base é preciso que a quantidade de íons OH- seja igual à quantidade de íons H+, o que pode ser verificado na equação que representa o processo: 1 H+ + 1 OH- → 1 H2O A formação de Cloreto de Sódio (NaCl), nosso conhecido sal de cozinha, é um exemplo clássico de reação de neutralização, acompanhe os passos necessários para que ela ocorra: 1. Primeiramente é preciso que se formem os íons que irão participar da reação, eles são provenientes de um ácido (HCl) e uma base (NaOH): HCl → H+ + Cl- NaOH → Na+ + OH- A dissociação das moléculas de HCl e NaOH produzem ânions (Cl- e OH-) e cátions (H+ e Na+). 2. A junção entre os íons acima é que vai originar Cloreto de sódio. H+ Cl- + Na+ OH- → NaCl + H2O Produtos da reação de neutralização: NaCl + H2O 4 2.2 – Reação com Sais Ácidos reagem com sais, dando origem a um segundo ácido e a um segundo sal. Um exemplo é a reação entre o ácido fluorídrico e o cloreto de sódio, com formação de ácido clorídrico e fluoreto de sódio, equacionada abaixo: HF + NaCl → HCl + NaF 2.3 – Reação com Metais Ácidos reagem com metais, dando origem a sal e liberando gás hidrogênio. Um exemplo é a reação entre o ácido iodídrico e o ferro metálico, com produção de iodeto ferroso e gás hidrogênio, equacionada abaixo. 2HI + Fe → FeI2 + H2 Observe a série de Reatividade: 5 3 – Bases 3.1 – Neutralização Bases reagem com óxidos ácidos, dando origem a água e sal. Um exemplo é a reação entre o hidróxido de sódio e o dióxido de enxofre, com formação de água e sulfeto de sódio, equacionada abaixo: NaOH + LiCl → LiOH + NaCl 3.2 –Dupla Troca com Sais Bases reagem com sais, dando origem a uma segunda base e a um segundo sal. Um exemplo é a reação entre o hidróxido de sódio e o cloreto de lítio, com formação de hidróxido de lítio e cloreto de sódio, equacionada abaixo: NaOH + LiCl → LiOH + NaCl 3.3 – Reação com Metais As bases fortes reagem com metais que formam óxidos anfóteros, ou com seus óxidos. O Hidróxido de sódio, por exemplo, reage com o zinco formando zincato de sódio. 2NaOH + Zn → Na2ZnO2 + H2 Como seria a reação com o ZnO? 4 – Sais 4.1 – Decomposição Térmica dos Sais Decomposição térmica, também chamada termólise, é definida como uma reação química onde uma substância química se decompõe em pelo menos duas substâncias químicas quando aquecida. A reação é usualmente endotérmica já que aquecimento é requerido para romper as ligações químicas do composto durante a decomposição. A temperatura de decomposição de uma substância é a temperatura na qual a substância decompõe-se em menores moléculas de outras substâncias ou em seus átomos constituintes. https://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o_qu%C3%ADmica https://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o_qu%C3%ADmica https://pt.wikipedia.org/wiki/Subst%C3%A2ncia_qu%C3%ADmica https://pt.wikipedia.org/wiki/Endot%C3%A9rmica https://pt.wikipedia.org/wiki/Liga%C3%A7%C3%A3o_qu%C3%ADmica https://pt.wikipedia.org/wiki/Temperatura https://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o_de_decomposi%C3%A7%C3%A3o 6 Por exemplo, o carbonato de cálcio decompõe-se em óxido de cálcio e dióxido de carbono a partir de aproximadamente 840 °C. CaCO3 → CaO + CO2 Outro exemplo é o carbonato de magnésio, que se decompõe em oxido de magnésio e dióxido de carbono. MgCO3 → MgO + CO2 Desenvolvendo Competências 1. (Ufrrj 2005) O bicarbonato de sódio é um antiácido usado comumente para combater a acidez estomacal. Ele se decompõe termicamente formando gás carbônico além de dois outros produtos. Identifique os produtos equacionando a equação. TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES: A Química está presente em toda atividade humana, mesmo quando não damos a devida atenção a isso... Esta história narra um episódio no qual está envolvido um casal de policiais técnicos, nossos heróis, famosos pela sagacidade, o casal Mitta: Dina Mitta, mais conhecida como "Estrondosa" e Omar Mitta, vulgo "Rango". A narrativa que se segue é ficção. Qualquer semelhança com a realidade é pura coincidência. 2. (Unicamp 2002) O fármaco havia sido destruído pela explosão e pelo fogo. O que, porventura, tivesse sobrado, a chuva levara embora. Para averiguar a possível troca do produto, Estrondosa pegou vários pedaços dos restos das embalagens que continham o fármaco. Eram sacos de alumínio revestidos, internamente, por uma película de polímero. Ela notou que algumas amostras eram bastante flexíveis, outras, nem tanto. No laboratório da empresa, colocou os diversos pedaços em diferentes frascos, adicionou uma dada solução, contendo um reagente, e esperou a dissolução do metal; quando isso ocorreu, houve evolução de um gás. Com a dissolução do alumínio, o filme de plástico se soltou, permitindo a Estrondosa fazer testes de identificação. Ela tinha a informação de que esse polímero devia ser polipropileno, que queima com gotejamento e produz uma fumaça https://pt.wikipedia.org/wiki/Carbonato_de_c%C3%A1lcio https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_c%C3%A1lcio https://pt.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbono https://pt.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbono 7 branca. Além do polipropileno, encontrou poliestireno, que queima com produção de fumaça preta. Tudo isso reforçava a ideia da troca do fármaco, ou de uma parte dele, ao menos, incriminando o vigia. Escreva a equação que representa a reação de dissolução do alumínio, admitindo um possível reagente utilizado por Estrondosa. 3. (Unicamp 2002) Diante dos resultados dos testes feitos por Estrondosa, Rango resolveu falar novamente com o vigia e pediu-lhe para esvaziar os bolsos. Entre outras coisas, havia um pequeno envelope plástico, contendo um misterioso pó branco. - Que pó é esse? - perguntou Rango. - É óxido de ferro que o técnico do laboratório me deu para adicionar ao leite do meu gato que estava anêmico. - respondeu o vigia. - Óxido de ferro?! - exclamouEstrondosa. - Este pó branquinho?! Nem na China! Diante da explicação, Rango resolveu que iria examinar o pó no laboratório, mais tarde. O óxido de ferro ingerido dissolve-se no estômago, devido ao baixo pH. Escreva a equação química que representa a dissolução do óxido de ferro III no estômago. 4. (Uflavras 2000) Um caminhão-tanque derramou 4,9 toneladas de ácido sulfúrico numa estrada. Para que esse ácido não atinja uma lagoa próxima ao local do acidente e para amenizar os danos ecológicos, jogou-se barrilha (50%) sobre o ácido sulfúrico derramado (barrilha=Na2CO3). a) Classifique a reação que ocorre entre o ácido sulfúrico e a barrilha, mostrando a equação química. b) Qual a massa de barrilha (50%) necessária para neutralizar todo o ácido derramado? Massas molares (g/mol): H2SO4=98; Na2CO3=106. 5. (G1 1996) Classificar a reação adiante: MgO + H2O Mg(OH)2 6. (G1 1996) A reação entre o carbonato de sódio e o ácido clorídrico é facilmente observável a olho nu devido ao desprendimento de um gás. Este gás é resultado da decomposição de um dos produtos da referida reação. Analise as equações químicas representativas das reações citadas, classifique-as e dê o nome do gás desprendido na reação. 8 I) Na2CO3 + 2HCℓ 2NaCℓ + H2CO3 II) H2CO3 H2O + CO2 7. (G1 1996) Complete: a) Os fenômenos químicos são também chamados ___________. b) As reações químicas podem ser divididas em 4 tipos: síntese, análise, _______________, ______________. c) Na reação de síntese, duas ____________ simples ou compostas, se reúnem para formar uma substância ______________. d) Na reação de análise, uma substância composta sofre ____________ e se transforma em duas substâncias simples. e) Na reação de simples ___________, uma substância simples reage com uma substância ______________. f) Na reação de dupla ___________, duas substâncias _______________ reagem e formam duas outras substâncias _________________. g) Nas reações químicas existem substâncias reagentes e substâncias _________________. h) As reações químicas são representadas pelas _____________ químicas. i) A equação H2 + Cℓ2 2HCℓ representa uma _________________. 8. (G1 1996) A "chuva ácida" é formada devido a presença de enxofre nos combustíveis extraídos do petróleo. Nos motores que utilizam tais combustíveis, durante a queima o enxofre reage com oxigênio formando dióxido de enxofre, que é um gás e é liberado para a atmosfera pelo escapamento dos veículos (reação I). Este gás, na atmosfera, reage com oxigênio formando o trióxido de enxofre (reação II) que ao entrar em contato com a água das chuvas forma o ácido sulfúrico (reação III) que é o responsável pela chuva ácida. Classifique a equação de número I. I) S + O2 SO2 (dentro do motor) II) 2SO2 + O2 2 SO3 (na atmosfera) III) SO3 + H2O(chuva) H2SO4 9. (Ufrj 1995) Na reação representada a seguir Pb (NO3)2 + XCl2 PbCl2 + X (NO3)2, onde X representa um elemento químico, são consumidos 11,1 g de XCl2 para precipitar 9 27,8 g de cloreto de chumbo II a) Classifique essa reação. b) Qual o nome do composto XCl2? Justifique sua resposta. 10. (Fuvest 2013) Observe a imagem, que apresenta uma situação de intensa poluição do ar que danifica veículos, edifícios, monumentos, vegetação e acarreta transtornos ainda maiores para a população. Trata-se de chuvas com poluentes ácidos ou corrosivos produzidos por reações químicas na atmosfera. Com base na figura e em seus conhecimentos, a) identifique, em A, dois óxidos que se destacam e, em B, os ácidos que geram a chuva ácida, originados na transformação química desses óxidos. Responda no quadro abaixo. A B b) explique duas medidas adotadas pelo poder público para minimizar o problema da poluição atmosférica na cidade de São Paulo. 10 11. (Fuvest 2016) A figura abaixo ilustra as principais etapas do tratamento de água destinada ao consumo humano. Na etapa de floculação, ocorre a formação de flóculos de hidróxido de alumínio, nos quais se aglutinam partículas de sujeira, que depois decantam. Esse processo ocorre pela adição de sulfato de alumínio 2 4 3[A (SO ) ] e cal virgem (CaO) à água impura. Se apenas sulfato de alumínio fosse adicionado à água, ocorreria a transformação representada pela equação química: 2 2 4 3 2 3 4A (SO ) (s) 6 H O( ) 2 A (OH) (s) 6 H (aq) 3 SO (aq). Explique o que ocorre com o pH da água após a adição de cal virgem. 12. (Uema 2014) As queimadas, agravantes do aquecimento global, são utilizadas na agricultura, a fim de preparar o solo para o plantio. Depois da primeira queimada, há um grande depósito de cinzas inorgânicas no solo, o que favorece o crescimento dos vegetais que serão ali plantados. Sabe-se que, em solos em que o pH é básico, há maior disponibilidade de compostos de sódio, de potássio e de magnésio para os vegetais, o que favorece o seu desenvolvimento. Para a adequada leitura da acidez ou da basicidade do solo, faz-se uso de medidores de pH. Um indicador de pH é um composto químico dotado de propriedades halocrômicas, a capacidade de mudar de coloração em função do pH do meio. Um exemplo é o azul de bromotimol que, em solução ácida, fica amarela; em solução básica, azul; e, em solução neutra, assume a cor verde. 11 Uma amostra de solo teve seu pH analisado qualitativamente e a coloração observada foi amarela. Com base nessas informações e em seus conhecimentos sobre correção de pH, identifique as funções inorgânicas em que os compostos citados são classificados de modo a serem usados para o tratamento apropriado do solo e para a melhora do metabolismo dos vegetais que ali serão cultivados. Justifique sua resposta. 13. (Uftm 2013) Íons bário em solução aquosa são muito tóxicos para o ser humano, assim, todos os sais solúveis de bário podem ser fatais se ingeridos, como o 2BaC . Há, também, sais de bário praticamente insolúveis em água, como o 4BaSO e o 3BaCO : o primeiro é utilizado como contraste em determinados exames radiográficos e sua ingestão não causa problemas; já o segundo, se ingerido, pode causar a morte. a) Escreva a configuração eletrônica em camadas do íon bário. b) Sabendo que o suco gástrico contém ácido clorídrico, explique por que o sal utilizado como contraste pode ser ingerido sem causar danos, desde que puro, e por que o carbonato de bário, mesmo sendo insolúvel em água, pode ser fatal se ingerido. 14. (Ufg 2012) Observe o esquema abaixo, utilizado em um experimento para ilustrar diversos fenômenos químicos. Ao ligar o bico de Bunsen, para realizar um aquecimento suave, o enxofre funde, no balão A; após algum tempo, uma névoa branca surge no interior do balão B, sendo então o aquecimento desligado. Logo após o surgimento da névoa branca, a solução de NaOH sofre uma mudança de coloração. Sobre o fenômeno observado, responda: 12 a) qual a coloração da solução contida no balão B antes e depois da fusão do enxofre? Por que há a mudança de cor? b) escreva as reações envolvidas no processo descrito. c) o experimento representa a simulação de qual fenômeno que ocorre na natureza? 15. (Udesc 2011) As células eucarióticas produzem ATP na mitocôndria por um sistema de acoplamento entre a cadeia de transporte de elétrons e a fosforilação oxidativa. A cadeia de transporte de elétrons pode ser inibida pelo gás tóxico HCN. (Dados: massa atômica do H 1, S 32, O 16) a) Descreva a reação de produção do HCN, entre o cianeto de potássio e o ácido sulfúrico. b) Quanto à volatilidade, o ácido sulfúrico é volátil ou fixo? E o HCN, é volátil ou fixo? c) Calcule o número total de átomos contidos em 24,5 g de ácido sulfúrico. 16. (Uerj 2011) Considere as seguintes característicasde um determinado metal: - é um sólido que reage violentamente com água, produzindo hidróxido; - seu cátion monovalente é isoeletrônico do hélio; - é usado para o tratamento de distúrbios bipolares sob a forma de um sal de carbonato. Nomeie esse metal. Em seguida, escreva a reação química de dupla-troca que produz o carbonato desse metal e o sulfato de sódio. Gabarito Resposta da questão 1: 2NaHCO3(s)Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) Resposta da questão 2: a) 2Aℓ(s) + 6HCℓ(aq) = 2AℓCℓ3(aq) + 3H2(g) Resposta da questão 3: Fe2O3 + 6HCℓ 2FeCℓ3 + 3H2O 13 Resposta da questão 4: a) H2SO4 + Na2CO3 H2CO3 + Na2SO4 (dupla troca) b) 10,6 toneladas Resposta da questão 5: Síntese Resposta da questão 6: I) Permutação ou dupla-troca II) Análise ou decomposição Nome do gás: Gás carbônico Resposta da questão 7: a) reações químicas b) deslocamento / dupla troca c) substâncias / composta d) decomposição e) troca / composta f) troca / compostas / compostas g) produtos h) equações i) reação de síntese Resposta da questão 8: Síntese Resposta da questão 9: a) Dupla-troca. b) Cloreto de cálcio. MAx = 40 Resposta da questão 10: [Resposta do ponto de vista da disciplina de Biologia] b) Melhoramento das emissões dos gases geradores da chuva ácida emitidos pelas chaminés das indústrias e usinas termoelétricas. 14 [Resposta do ponto de vista da disciplina de Química] a) Em A se destacam: 2 3 2CO , SO e NO . Os óxidos que geram ácidos (chuva ácida): 3 2 2 4 2 2 2 3 SO H O H SO 2NO H O HNO HNO Preenchendo o quadro fornecido no enunciado, teremos: A 3 2SO e NO B 2 4 3H SO e HNO b) O rodízio municipal de veículos, que visa diminuir a emissão de poluentes emitidos pelos motores, e a inspeção veicular anual, que colabora no controle de regulagem dos motores a combustão interna. Resposta da questão 11: A cal virgem reage com a água formando hidróxido de cálcio que reage com os cátions H diminuindo a acidez do sistema. 2 2 2 2 CaO(s) HOH( ) Ca(OH) (aq) 3Ca(OH) (aq) 6H (aq) 6H O( ) Ca (aq) Consequentemente o pH aumenta. Resposta da questão 12: Como foi observada a cor amarela (indicador azul de bromotimol), conclui-se que o meio tem caráter ácido. Bases, ou seja, compostos com caráter básico, são formados a partir das cinzas e da água da chuva e neutralizam a acidez do solo. 15 2 2 (hidróxido de potássio)(óxido de potássio) basepresente nas cinzas K O H O 2KOH Resposta da questão 13: a) Teremos: 2 2 6 2 6 2 10 6 2 10 6 2 56 2 2 2 6 2 6 2 10 6 2 10 6 56 Ba 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s Ba 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 2 2 6 2 6 10 2 6 10 2 6 K 1s 2 L 2s 2p 8 M 3s 3p 3d 18 N 4s 4p 4d 18 O 5s 5p 8 b) O carbonato de bário 3(BaCO ) reage com o ácido clorídrico (HC ) presente no suco gástrico e é rapidamente dissolvido. 3 2 2 2 2 2 íons tóxicos BaCO (aq) HC (aq) H O( ) CO (g) BaC (aq) BaC (aq) Ba (aq) 2C (aq) Consequentemente, os cátions bário (Ba2+), que são tóxicos ao corpo humano, chegam ao sangue. O sulfato de bário 4(BaSO ) é, praticamente, insolúvel no suco gástrico e não ataca o sistema digestivo, logo os cátions bário 2(Ba ), que são tóxicos ao corpo humano, não chegam ao sangue. Resposta da questão 14: a) A presença de fenolftaleína no Balão B, antes da fusão do enxofre, varia de vermelha à rósea, e indica a presença da base (NaOH). Após a fusão do enxofre, a coloração descora e se torna incolor, pois a solução de NaOH 16 (base forte) é neutralizada. b) Equações das reações envolvidas no processo: Queima do enxofre: (s) 2(g) 2(g)S + O SO Transformação do SO2 em SO3: 2(g) 2(g) 3(g) 1 SO + O SO 2 Reações dos óxidos com água: 2(g) 2 ( ) 2 3(aq) 3(g) 2 ( ) 2 4(aq) SO + H O H SO SO + H O H SO Reações com NaOH: 2 3(aq) (aq) 2 ( ) 2 3(aq) 2 4(aq) (aq) 2 ( ) 2 4(aq) H SO 2NaOH 2H O + Na SO H SO 2NaOH 2H O + Na SO c) O fenômeno simulado que ocorre na natureza é a chuva ácida. Resposta da questão 15: a) 2 4 2 42KCN H SO 2HCN K SO b) O grau de volatilidade está diretamente relacionado com o grau de interação intermolecular das moléculas do composto, que é o caso do ácido sulfúrico. O mesmo não acontece para o ácido cianídrico, tratando-se, portanto, de um ácido volátil. 2 41mol de H SO 98g 236,02 10 átomos 24,5g 23 x x 1,5 10 átomos c) Teremos: 2 41 mol de H SO 98g 236,02 10 24,5g 23 x x 1,5 10 átomos 17 Resposta da questão 16: O nome do metal é lítio. Reação química de dupla-troca que produz o carbonato de lítio e o sulfato de sódio: 2 3 2 4 2 3 2 4Na CO Li SO Li CO Na SO