Download - Funções Inorgânicas
Ficha Técnica
2
• Por que precisamos conhecer este assunto?
• O que precisamos conhecer previamente?Este capítulo desenvolve a introdução sobre ácidos e bases dada no capítulo anterior que tratou do estudo das soluções eletroliticas. Também são ilustrados os princípios da termodinamica e do equilibrio químico. Em menor extensão, são usados os conceitos de ligação de hidrogênio, de polaridade de ligações e de força de ligações.
Ácidos e bases são os dois tipos mais comuns de substâncias no laboratório e no mundo cotidiano. Precisamos saber reconhecê-los, quais são as suas reações características e por que eles são substâncias químicas tão importantes. Veremos que a coNservação das concentrações dos ácidos e das bases dentro de certos limites em células de plantas e de animais é necessária para a sobrevivências dos organismos vivos, e que o controle da acidez das águas da chuva, das águas naturais dos lagos e rios, e da água corrente fornecida nas cidades é necessário para manter a sociedade humana.
Veja as próximas cenas deste capítulo ...
• Todos os alimentos de sabor azedo apresentam algo em comum: um certo íon, que é o responsável por esse sabor. Que íon será esse?
• Você sabia ? Que existe uma relação entre o índice de desenvolvimento de um país com a produção de ácido sulfúrico e soda cáustica ?
• Você sabe o que é a “chuva ácida” ?
Introdução
3
4
Substâncias
Orgânicas Inorgânicas
• metano, CH4
• metanol, CH3OH• etano, C2H6
• etanol, CH3CH2OH• benzeno, C6H6
• ácido acético, CH3COOH• acetona, CH3COCH3
• éter comum, CH3CH2OCH2CH3
• clorometano, CH3Cl• diclorometano, CH2Cl2• clorofórmio, CHCl3• metilamina, CH3NH2
• óleos, gorduras, proteínas, açucares e vitaminas
• água• ácido clorídrico, HCl• ácido bromídrico, HBr• hidróxido de magnésio, Mg(OH)2
• hidróxido de potássio, KOH• Sulfato de bário, BaSO4
• dióxido de carbono, CO2
• monóxido de carbono, CO• ácido carbônico, H2CO3
• carbonato de sódio, Na2CO3
• carbonato de cálcio, CaCO3
• ácido cianídrico, HCN• cianeto de sódio, NaCN• cianeto de potássio, KCN• grafite, C (graf.)• diamante, C (diam.)
Contêm CARBONO Não contêm CARBONO
Podem ser
Exemplos que
necessariamente
exemplosexemplos
Substâncias orgânicas x inorgânicas
• Observe:
5
Fatos Experimentais
• Observe:
6
A maioria dos indicadores usados em laboratório são artificiais; porém, alguns são encontrados na natureza, como o tornassol, que é extraído de certos liquens. No nosso dia-a-dia, encontramos esses indicadores presentes em várias espécies: no repolho roxo, na beterraba, nas pétalas de rosas vermelhas, no chá-mate, nas amoras etc., sendo sua extração bastante fácil.
Indicadores são substâncias que revelam a presença de íons H + e de íons OH - numa solução, porque mudam de cor na presença de H + e de OH - . Dá para saber se existem íons H + ou íons OH - pela cor do indicador.
Indicadores Ácido-Base
• Indicadores de Laboratório:
7
O tornossol é extraído de certos liquens. Liquens são formas de vida formadas pela associação entre algas e fungos.
Indicadores Ácido-Base
8
Ácidos Bases
Sabor azedo
Sabor adstringente
Torna rósea Tornassol
Torna azul Tornassol
Reage com metais
liberando H2
Reage com ácido formando
sal e água
Conceitução de ácidos e bases
Definição operacional ácidos e bases
9
Conceitução de ácidos e bases
Ácidos, bases e a condutividade elétrica
Já que as soluções de NaOH e HCl conduzem
corrente elétrica, concluímos que nelas devem existir
cargas elétricas livres para se movimentar . Que cargas
são essas?
NaOH é um composto iônico
HCl é um composto molecular
No NaOH sólido há íons, mas não estão livres para se movimentar
No HCl gasoso não há cargas livres para conduzir a corrente elétrica
10
11
12
Experiência
Considere a figura ao lado:
Determine a cor que a solução de repolho roxo apresentará na presença de:
a) suco de laranja;
b) soda cáustica;
c) soda limonada;
d) leite de magnésia;
e) vinagre;
f) Ajax.
RESPOSTA
13
Segundo Arrhenius...
HCl(g) H+(aq) + Cl -
(aq)H2SO4(l) 2 H+(aq) + SO4
-
2(aq)H3PO4(l) 3 H+(aq) + PO4
-
3(aq)
Observe:
... ácido é todo composto que, dissolvido em água, origina H+ (H3O+) como único cátion (o ânion varia de
ácido p/ ácido).
Moléculas de cloreto de hidrogênio gasoso, ao se dissolverem em água, originam íons H+ e Cl- em
solução aquosa
H2O
H2O
H2O
Conceituação de ácidos e bases
Conceito ácido-base de Arrhenius
14
Atualmente, sabemos que o íon H+ não é estável. Ele se une a uma molécula de água, originando o H3O+ (hidroxônio ou
hidrônio).
H
átomo de hidrogênio (1 próton; 1
elétron)
perde o elétron... H+
cátion hidrogênio (1 próton)
une-se à água...
H3O+
cátion hidroxônio, ou
hidrônio.
O
H
HH+ H
+
O
H
HNenhum elétron
Conceitução de ácidos e bases
Conceito ácido-base de Arrhenius
15
HIDRÁCIDOS (ácidos sem oxigênio)
ÁCIDO (Radical do E) + ÍDRICO
HCl : ácido clorídrico
HBr : ácido bromídrico H2S : ácido sulfídrico
HF : ácido fluorídrico HCN : ácido cianídrico
HI : ácido iodídrico
Ácido não-oxigenado (HxE):
Ácidos
Fórmulas e nomenclaturas
Para ácidos do enxofre usamos o radical em
latim “sulfur”.
16
OXIÁCIDOS (ácidos com oxigênio)
Ácidos
Fórmulas e nomenclaturas
ÁCIDO (radical de E) + ICO (+ oxigênio) OSO (- oxigênio)
H2SO4------- Ácido Sulfúrico
H2SO3------- Ácido Sulfúroso
HClO4-------- Ácido Perclórico
HClO3-------- Ácido Clórico
HClO2-------- Ácido Cloroso
HClO--------Ácido Hipocloroso
17
Ácidos
Fórmulas estruturais - Oxiácidos
1. Escrever o símbolo do elemento que esta no centro a fórmula molecular.
2. Colocar um “O” entre cada “H” capaz de se ionizar (hidrogênio ionizável) e o elemento central.
3. Ligar os “O” restantes, se houver, ao elemento centralObs.: Havendo hidrogênios não-ionizáveis, eles devem ser ligados ao elemento central. Isso ocorre no H3PO3 e no H3PO2
H2CO3
Ácido carbônico
CCOOOO
OO HH
HH
H2SO4
Ácido sulfúrico
SSOO
OO
OO HH
HH
H3PO4
Ácido fosfórico
OOPP
OO
OO
OO HH
HHOOHHEssas ligações são consideradas por alguns autores, como “dativas”.
18
Ácidos - Classificação
Ionização de ácidos
Os átomos de hidrogênio que aparecem na fórmula de um ácido e podem ser liberados como H+ (H3O+) são chamados de hidrogênios ionizáveis.
Como regra geral, todos os H presentes na fórmula de um ácido são ionizáveis.
H3PO4
Ácido fosfórico
PPOO
OO
OO HH
HHOOHHH3PO3
Ácido fosforoso (2H+)
PPOO
OO
OO HH
HHHH
H3PO2
Ácido hipofosforoso (1H+)
PPOO OO HH
HHHH
19
Ácidos
Ionização parcial (em etapas)
Quando um ácido possui mais de um H ionizável, ocorre a ionização por etapas. Usando equações simplificadas:
H2SO4(aq) = 2 H+(aq) + SO4-
2(aq)
H2SO4(aq) = H+(aq) + HSO4-(aq) 1ª
etapa HSO4-(aq) = H+(aq) + SO4
-2(aq) 2ª etapa
equação global
H3PO4(aq) = 3 H+(aq) + PO4-
3(aq)
H3PO4(aq) = H+(aq) + H2PO4-(aq) 1ª
etapaH2PO4-(aq) = H+(aq) + HPO4
-2(aq) 2ª etapaHPO4
-2(aq) = H+(aq) + PO4-3(aq) 3ª
etapaequação global
20
Ácidos
Ionização (classificação)
Os ácidos podem ser classificados quanto ao número de Hidrogênios Ionizáveis:
Monoácidos (HCl, HI, H3PO2)
Diácidos (H2SO4, H2S, H3PO3)
Triácidos (H3PO4, H3BO3, H3BO2)
Tetrácidos (H4P2O7)
21
Ácidos
Grau de ionização
Grau de ionização de um ácido (α) é a relação entre o número de moléculas ionizadas e o número total de moléculas dissolvidas.
22
Ácidos
Grau de ionização
Os hidrácidos mais conhecidos são assim classificados:
A força dos oxiácidos pode ser determinada pela diferença (x) entre o número de átomos de oxigênio e o número de átomos de hidrogênio ionizáveis.
00,, fraco Ex.: HClO, H fraco Ex.: HClO, H44SiOSiO44
11,, moderado Ex.: H moderado Ex.: H33POPO44, HNO, HNO22
22,, forte Ex.: H forte Ex.: H22SOSO44, HBrO, HBrO44
y-xy-xy-xy-xHHxxEOEOyy
23
Ácidos
Grau de ionização
Ácido carbônico (H2CO3)
Ácido acético (H3CCOOH)
... por ser um ácido instável, decompõe-se mais facilmente do que se ioniza, apresentando um pequeno grau de ionização. Assim, é considerado um ácido fraco, não seguindo a regra apresentada.
... pode ser obtido a partir do álcool comum, o que acontece quando o vinho azeda. Esse ácido é o principal componente do vinagre e será estudado com detalhes em Química Orgânica.
1. Associe corretamente as duas colunas:
RESPOSTA
24
Vamos Praticar
(1) — H2SO4
(2) — HI
(3) — HNO2
(4) — HClO4
(5) — H2S
(A) hidrácido, monoácido, forte
(B) hidrácido, diácido, fraco
(C) oxiácido, monoácido, forte
(D) oxiácido, diácido, forte
(E) oxiácido, monoácido, semiforte
2. (UFCE) O esquema a seguir mostra a aparelhagem que pode
ser utilizada para testar a força dos ácidos:Em qual das soluções, todas com mesma concentração e temperatura, a lâmpada apresenta maior brilho?
RESPOSTA
25
Vamos Praticar
a) HF
b) H2S
c) H3PO4
d) H4SiO4
e) HNO3
3. (Cesgranrio-RJ — mod.) Com base na tabela de graus de ionização apresentada a seguir, indique a ordem crescente da força dos ácidos.
RESPOSTA
26
Vamos Praticar
HCN < HF < H3PO4 < H2SO4 < HCl
27
Principais ácidos e suas aplicações
Gravações em vidro de carro
Nas condições ambientes, é um gás incolor que tem a característica de corroer o vidro, quando em solução aquosa. É usado para fazer gravações em cristais e vidros.
O ácido clorídrico consiste no gás cloreto de hidrogênio dissolvido em água. Quando impuro, é vendido no comércio com o nome de ácido muriático, sendo usado principalmente na limpeza de pisos e de superfícies metálicas antes do processo de soldagem.
28
Principais ácidos e suas aplicações
É o nome com que se indica uma solução aquosa do gás cianídrico, que é incolor, com cheiro característico de amêndoas amargas. Por ser muito venenoso, esse
gás é utilizado nas execuções em câmara de gás.
É um gás venenoso, incolor, formado na putrefação de substâncias orgânicas naturais que contenham enxofre, sendo responsável em grande parte pelo cheiro de ovo podre.
Ao pressentirem o perigo, certos animais, como o gambá e a maritaca, liberam uma mistura de substâncias de odor desagradável, entre as quais o H2S.
As folhas de mandioca, apesar de venenosas, podem ser utilizadas como alimento para o gado. Quando deixadas ao sol, liberam o gás cianídrico, tornando-se, assim, apropriadas para o consumo.
29
Principais ácidos e suas aplicações
O gás carbônico presente no ar atmosférico combina-se com a água da chuva, formando o H2CO3, mesmo em ambientes não poluídos, o que nos leva a concluir que toda chuva é ácida.O gás carbônico é um dos constituintes dos
refrigerantes e das águas minerais gaseificadas.
É usado na indústria de vidro, na tinturaria, nas indústrias de alimentos e na fabricação de fosfatos usados como adubos (fertilizantes). O ácido fosfórico é utilizado na produção refrigerantes à base de cola (Coca, Pepsi, etc).
30
Principais ácidos e suas aplicações
É um líquido incolor, de cheiro característico, e o principal componente do vinagre, que é uma solução aquosa que contém de 3 a 7% desse ácido.
É o ácido mais importante economicamente. O maior consumo de ácido sulfúrico se dá na fabricação de fertilizantes, como os superfosfatos e o sulfato de amônio. É, ainda, utilizado nas indústrias petroquímicas, de papel, de corantes etc. e nos acumuladores de chumbo (baterias de automóveis).
31
Principais ácidos e suas aplicações
Depois do ácido sulfúrico, o ácido nítrico é o mais fabricado e consumido na indústria. À temperatura ambiente, é um líquido incolor e fumegante (volátil). Ataca com violência os tecidos animais e vegetais, produzindo manchas amareladas na pele. Seu manuseio, portanto, requer muito cuidado, pois seus vapores são muito tóxicos. Uma das mais importantes aplicações do ácido nítrico relaciona-se à fabricação de explosivos (TNT, nitroglicerina).
(ENEM) Leia o texto a seguir e responda às questões (1) e (2).O suco extraído do repolho roxo pode ser utilizado como indicador do caráter ácido (pH entre 0 e 7) ou básico (pH entre 7 e 14) de diferentes soluções. Misturando-se um pouco de suco de repolho e da solução, a mistura passa a apresentar diferentes cores, segundo sua natureza ácida ou básica, de acordo com a escala abaixo.
32
Vamos Praticar
Algumas soluções foram testadas com esse indicador, produzindo os seguintes resultados:
RESPOSTA
33
Vamos Praticar
1) De acordo com esses resultados, as soluções I, II, III e IV têm, respectivamente, caráter:
a) ácido, básico, básico, ácido.b) ácido, básico, ácido, básico.c) básico, ácido, básico, ácido.d) ácido, ácido, básico, básico.e) básico, básico, ácido, ácido.
2) Utilizando-se o indicador citado em sucos de abacaxi e de limão, pode-se esperar como resultado as cores:
a) rosa ou amarelob) vermelho ou roxoc) verde ou vermelhod) rosa ou vermelhoe) roxo ou azul
(UECE) O sistema a seguir mostra a ocorrência de reação química entre um ácido e um metal, com liberação do gás X.
RESPOSTA
34
Vamos Praticar
a) O2
b) Cl2
c) O3
d) H2
35
Segundo Arrhenius...
... Base é todo composto que, dissolvido em água, origina OH- como único ânion (o cátion varia de base para base).
Observe:
NaOH(s) Na+(aq) + OH -(aq)
Ca(OH)2(s) Ca2+(aq) + 2OH-(aq)
Al(OH)3(s) Al3+(aq) + 3OH-(aq)
Hidróxido de sódio sólido se dissolve em água produzindo íons Na+ e OH- em solução aquosa
H2O
H2O
H2O
Conceituação de ácidos e bases
Conceito ácido-base de Arrhenius
36
Bases
Fórmulas e nomenclaturas
HIDRÓXIDO de +nome do cátion +
carga do
elemento
NaOH : hidróxido de sódio
Ca(OH)2 : hidróxido de cálcio
Al(OH)3 : hidróxido de alumínio
Fe(OH)2 : hidróxido de ferro (II)
CuOH : hidróxido de cobre (I)
NH4OH : hidróxido de amônio
- A carga do elemento só é usado quando ele apresentar mais de um e deve ser escrito em algarismos romanos.- O NH4
+ é o cátion amônio.
37
Apesar de menos usada atualmente, existe a nomenclatura dos sufixos:
Lembre-se da nomenclatura dos oxiácidos!
Fe(OH)2 : hidróxido ferroso. Fe(OH)3 : hidróxido férrico.
CuOH : hidróxido cuproso. Cu(OH)2 : hidróxido cúprico.
AuOH : hidróxido auroso. Au(OH)3 : hidróxido áurico.
Sn(OH)2 : hidróxido estanoso. Sn(OH)4 : hidróxido estânico.
Bases
Fórmulas e nomenclaturas
Carga menor: Hidróxido (elemento) + OSO
Carga maior: Hidróxido (elemento) + ICO
As bases podem ser classificadas de acordo com o número de hidroxilas presentes em suas fórmulas. Exemplo: • monobases: NaOH, KOH, NH4OH• dibases: Ca(OH)2, Fe(OH)2• tribases: Al(OH)3, Fe(OH)3,• etc
38
Bases
Fórmulas e nomenclaturas
As bases podem ser classificadas de acordo com o número de hidroxilas presentes em suas fórmulas. Exemplo: • monobases: NaOH, KOH, NH4OH• dibases: Ca(OH)2, Fe(OH)2• tribases: Al(OH)3, Fe(OH)3,• etc
39
Bases
Saiba mais
40
Bases
Amônia (NH3): uma base diferente
Hidroxila – íon
característico das bases
Não confunda amônia com amônio!
Amônia (molécula) Amônio (íon positivo)
Ao contrário das demais bases, que sofrem dissociação iônica, ex.: NaOH, KOH, Ca(OH)2; a amônia (composto molecular) sofre ionização quando é dissolvida em água.
Nas condições ambientes é um
gás de cheiro forte e irritante
(*) Os hidróxidos de metais que não sejam alcalinos nem alcalinos terrosos apresentam um caráter covalente bastante acentuado. 41
Bases
Dissociação iônica: bases de metais e ionização da amônia
Como vimos, a amônia é uma base diferente das demais: ao ser dissolvida em água sofre ionização e, nesse contexto, pode ser representada pela fórmula NH4OH e considerada como uma monobase
42
Principais bases e suas aplicações
Conhecido por cal extinta ou apagada, o hidróxido de cálcio é comumente usado na construção civil (preparação de argamassa).
Hidróxido de sódio. Comercialmente (impuro) é conhecido por soda cáustica. Usado na fabricação de sabões, é altamente corrosivo.
43
Principais bases e suas aplicações
Hidróxido de amônia. Obtido pela dissolução da amônia (NH3) em água, o chamado amoníaco é usado em alguns produtos de limpeza.
Usado como antiácido estomacal e laxante suave o hidróxido de magnésio é conhecido por “leite de magnésia”, quando em suspensão aquosa.
44
Bases
Ciclo do Nitrogênio
45
Constante de Ionização:
Ka e KbComo vimos anteriormente, a água sofre um processo de auto-ionização, produzindo íons hidrônios e hidróxidos. Quantitativamente, podemos descrever o processo como: H2O + H2O H3O+ + HO- Kw=
Kw = constante de ionização da água = [H3O+].[OH-]a 25oC, Kw = 1,008 x 10-14 M2
Para:
ácidos Ka: Constante de ionização do ácido
bases Kb: constante de ionização da base
2
2
3
OH
OHOH
2
2
3
OH
OHOH
46
Escala de pH
A escala de “pH”, em que “p” significa potencial e “H” hidrogênio, consiste numa escala algorítmica para exprimir a acidez ou alcalinidade de uma solução.
Quanto maior for o carácter ácido da solução, menor será o valor do pH.Solução ácida:pH < 7[H3O+]e > 10-7 mol.dm-3[HO-]e < 10-7 mol.dm-3
Solução básica:pH > 7[H3O+]e < 10-7 mol.dm-3[HO-]e > 10-7 mol.dm-3
47
Calculando pH e pOHOs químicos encontraram uma forma de expressar tanto a [OH-] como a [H+] em números
decimais positivos, que variam de 0 a 14. Estes números são chamados de pOH e pH da
solução, e são definidos como o negativo do logarítimo de base 10 da concentração do
íon na solução.
pH = -log[H+]pOH = -log[OH-]
Como, em água pura, a [OH-]=[H3O+]=1x10-7, tanto o pH como o pOH tem o valor de 7 para a água pura a 25oC.Em geral, pX = -logXDesta forma, temos que X = 10-pX.Esta informação é muito útil... usaremos a seguir!A expressão do Kw pode ser reescrita em termos de pH e pOH; basta aplicar -log dos dois lados da equação, e teremos:pH + pOH = pKw
pH + pOH = 14Devemos lembrar desta relação, pois ela é extremamente útil nos cálculos de pH ou pOH de soluções.
(FMU/Fiam-SP) Para combater a acidez estomacal causada pelo excesso de ácido clorídrico, costuma-se ingerir um antiácido. Das substâncias abaixo, encontradas no cotidiano das pessoas, a mais indicada para combater a acidez é:
RESPOSTA
48
Vamos Praticar
a) refrigerante
b) suco de laranja
c) água com limão
d) vinagre
e) leite de magnésia
(FUA-AM) Analise a alternativa correta que indica uma das substâncias ativas contidas no medicamento “aziran”, usado para neutralizar a hiperacidez estomacal:
RESPOSTA
49
Vamos Praticar
a) Hidróxido de sódio
b) Ácido clorídrico
c) Ácido sulfúrico
d) Hidróxido de alumínio
e) Ácido cítrico
50
O ácido sulfúrico é fabricado a partir das matérias-primas enxofre mineral, oxigênio do ar e água.
S(s) + O2(g) SO2(g)
SO2(g) + ½ O2(g) SO3(g)
SO3(g) + H2O (l) H2SO4(aq)
catalisador
O catalisador, indicado na 2ª. etapa, aumenta a velocidade da reação, tornando-a industrialmente viável. O catalizador usado para esta reação é platina (Pt) com pentóxido de divanádio (V2O5)
Quando puro, apresenta-se como um líquido incolor, oleoso, bastante denso (d=1,84 g/cm3) e de alto ponto de ebulição (338oC)
51
O ácido nítrico, HNO3, é obtido industrialmente a partir do oxigênio e do nitrogênio do ar (ou da amônia) e da água.
N2(g) + O2(g) 2 NO(g)faísca
elétrica
4NH3(g) + 5O2(g) 4 NO(g) + 6H2O(g)
Pt
OU
A seguir o NO é convertido em NO2, e este, por reação com água, produz o HNO3
2NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)2NO2(g) + HO2(l) HNO2(aq) + HNO3(aq)
A platina atua como catalisador na 1ª. etapa, tornando a reação suficientemente rápida para ter utilidade industrial.
(Mackenzie-SP) A partir da pirita, minério também chamado de ouro dos tolos, pode-se obter ácido sulfúrico pelo processo representado nas etapas abaixo: 4 FeS2 + 11 O2 2 Fe2O3 + 8 SO2
V2O5 2 SO2 + A 2 SO3
SO3 + B H2SO4
Nesse processo, as substâncias A e B são, respectivamente:
RESPOSTA
52
De Olho no Vestibular
a) H2 e O2
b) SO2 e H2S
c) O2 e H2O
d) SO2 e H2O
e) O3 e H2
Resolução V2O5
2SO2 + O2 2SO3
SO3 + H2O H2SO4
A = O2
B = H2O
Índice
• O sal é um dos compostos químicos mais antigos e valorizados pelo homem
• Você saberia dizer qual a relação entre os seguintes compostos: hidróxido de sódio, gás hidrogênio, cloreto de hidrogênio, gás cloro e o hipoclorito de sódio?
Introdução
55
O hipoclorito de sódio é utilizado no tratamento de piscinas
56
Conceituação de sal
Segundo Arrhenius...
... Sal é toda substância que, em solução aquosa, sofre dissociação, liberando pelo menos um cátion
diferente de H+ e um ânion diferente de OH– ou O2–.
57
Obtenção de sais
58
Obtenção de sais
Quando um ácido e uma base são misturados, ocorre uma reação entre estas duas espécies denominada reação de neutralização e, conseqüentemente, forma-se um sal.
BASE ÁCIDO SAL ÁGUA+ +=
NaOH HCl NaCl H2O+ +=
HOH
59
Você notou que o cátion (Na+) é proveniente da base (NaOH), enquanto o ânion (Cl -) vem do ácido (HCl).Reparou, também, que cada molécula de água é
formada pela união de um grupo OH- da base com um H+ do ácido?
Veja outro exemplo:
Ca(OH)2 + H2SO3 = CaSO3 H2O+
Poderíamos “visualizar”:
CaOH
OH
H
HSO3
2
Obtenção de sais
60
Neutralização total
Definição
Veja alguns exemplos:
Ácido clorídrico + hidróxido de sódio
HNO3 + NaOH NaNO3 + HOH
HCl + NaOH NaCl + HOH
H2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2HOH
H3PO4 + 3KOH K3PO4 + 3HOH
Ácido nítrico + hidróxido de sódio
Ácido sulfúrico + hidróxido de cálcio
Ácido fosfórico + hidróxido de potássio
Em uma neutralização total ácdo-base todos os H + provenientes do ácido e todas as OH – provenientes da base reagem formando H2O.
61
Neutralização total
Nomenclatura dos ânions
62
Neutralização total
Sais normais: fórmulas e nomenclatura
NaCl : cloreto de sódio (HCl : ác. clorídrico)CaSO3 :sulfito de cálcio (H2SO3 : ác. sulfuroso)
Al PO4 : fosfato de alumínio (H3PO4 : ác. fosfórico)
A nomenclatura dos sais é obtida a partir da nomenclatura do ácido que originou o ânion participante do sal, pela mudança de sufixos. Assim, temos:
de
Exemplos:
nox do
cátion
63
Vamos Praticar
1. (UFRN) A equação de uma reação característica de
neutralização é:
RESPOSTA
a) HNO3 + H2O H3O+ + NO3-
b) NaOH + HCl NaCl + H2O
c) Ba(OH)2 (s) + H2O (l) Ba2+
(aq) + 2 OH-(aq)
d) H2 + Cl2 2HCl
e) 2 NaI + Cl2 2 NaCl + I2
64
Neutralização parcial
Definição
NaOH H2SO4+ = NaHSO4 + H2O
Na OH
H
HSO4
“Ocorreu neutralização parcial do
ácido”
Quando um ácido e uma base são misturados em quantidades diferentes daquelas que levarão a uma neutralização total, ocorre uma neutralização parcial do ácido ou da base.
65
Neutralização parcial
Neutralização do ácido
• Quando H2SO4 e NaOH reagem na proporção 1:2 há neutralização total, que forma um sal normal:
H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O
Sal normal
Na +
2
SO 2
4
-
1
H+ + OH- HOH
• Quando H2SO4 e NaOH reagem na proporção 1:1 há neutralização parcial do ácido, que forma um hidrogênio-sal:
H2SO4 + NaOH NaHSO4 + H2O
Hidrogênio-sal
Na +
1
HSO 2
4
-
1
H+ + OH- HOH
H+ + OH- HOH
H+ não é neutralizado
Na neutralização parcial de um ácido por uma base, nem todos os hidrogênios ionizáveis reagem com OH -. O sal formado, um hidrogênio-sal, conterá hidrogênio(s) ionizáve(is)
Sais hidratados
66
Sais hidratados:
CuSO4 . 5 H2O : Sulfato de cobre (II) pentaidratado
O gesso é fabricado utilizando como matéria-prima uma rocha chamada gipsita. Nela há uma substância denominada sulfato de cálcio
diidratado, cuja a fórmula química é CaSO4 .
2H2OSão sais que possuem moléculas de água “infiltradas” em seu retículo cristalino.
CoCl2 . 6 H2O : Cloreto de cobalto (II) hexaidratadoFeSO4 . 7 H2O : Sulfato de ferro (II) heptaidratadoNa2SO4 . 10 H2O : Sulfato de sódio decaidratado
Veja mais exemplos:
Compostos higroscópicos
67
O sal de cozinha pode conter algumas impurezas (MgCl2 e MgSO4) que são higroscópicas.Em dias úmidos a uma maior probalidade de ocorrência de chuvas, essas impurezas absorvem água da atmosfera e deixam o sal empelotado.
“O saleiro entupiu? Vem chuva!”
Composto hidroscópico é aquele capaz de absorver água da atmosfera.
RESPOSTA
68
Vamos Praticar
Ao utilizarmos a aparelhagem mostrada na figura a seguir para testar a condutibilidade elétrica em soluções aquosas de HCl e de NaOH, verificamos que o brilho da lâmpada é intenso (máximo) nas duas soluções.Ao utilizarmos a aparelhagem mostrada na figura a seguir para testar a condutibilidade elétrica em soluções aquosas de HCl e de NaOH, verificamos que o brilho da lâmpada é intenso (máximo) nas duas soluções.
69
Principais sais e suas aplicações
É o principal componente do sal de cozinha, usado na nossa alimentação. No sal de cozinha, além do NaCl, existem outros sais, como os iodetos ou iodatos de sódio e potássio (NaI, NaIO3; KI, KIO3), cuja presença é obrigatória por lei. Sua falta pode acarretar a doença denominada “bócio”, vulgarmente conhecida como papo.
O fluoreto de sódio é usado como anticárie, pois inibe a desmineralização dos dentes, tornando-os menos suscetíveis à cárie.
70
Principais sais e suas aplicações
Esse sal é conhecido como salitre do Chile, sendo muito utilizado na fabricação de fertilizantes (adubos).A transformação do NaNO3 em nitrato de potássio (KNO3) permite a fabricação da pólvora negra, que é um dos explosivos mais comuns,.
71
Principais sais e suas aplicações
Usado como antiácido estomacal (“sal de fruta”), o bicarbonato de sódio também está presente em alguns tipos de extintores de incêndio.
Principal constituinte do mármore e do calcáreo, o carbonato de cálcio pode ser encontrado até nos cremes dentais!
72
Principais sais e suas aplicações
Este sal pode ser encontrado na forma de sal anidro, ou seja, sem água (CaSO4), ou de sal hidratado, isto é, com água (CaSO4 · 2 H2O), sendo essa forma conhecida por gipsita.
Encontrado na crosta terrestre, é um sal que constitui a matéria-prima utilizada na produção do elemento fósforo. Quando tratado com ácido sulfúrico, produz fertilizante fosfatado.A “farinha de osso” contém fosfato de cálcioobtido pela calcinação de ossos de animais.
73
Principais sais e suas aplicações
Com propriedades germicidas, o hipoclorito de sódio é usado no tratamento da água de piscinas, bem como da água para beber. Está presente na “água de lavadeira”.
Sulfito de sódio - Na2SO3
Alvejante, o sulfito de sódio é utilizado no processo de branqueamento de um tipo de papel, chamado “sulfite”.
RESPOSTA
74
Vamos Praticar
(UEPI) O mármore é, basicamente, formado de carbonato de cálcio (CaCO3) e, quando extremamente puro, apresenta a cor branco-neve. É o caso do mármore carrara usado por Michelangelo em suas esculturas. A função química a que pertence o carbonato de cálcio é:
(UEPI) O mármore é, basicamente, formado de carbonato de cálcio (CaCO3) e, quando extremamente puro, apresenta a cor branco-neve. É o caso do mármore carrara usado por Michelangelo em suas esculturas. A função química a que pertence o carbonato de cálcio é:
a) base
b) sal
c) ácido
d) óxido ácido
e) óxido básico
RESPOSTA
75
Vamos Praticar
(UFPI) Uma solução obtida pela adição de sulfato de alumínio e nitrato de amônio sólidos em água contém os íons NH
4
+ (aq), Al3+
(aq), SO2
4– (aq) e NO3
–(aq).
As citadas substâncias podem ser representadas pelas fórmulas:
(UFPI) Uma solução obtida pela adição de sulfato de alumínio e nitrato de amônio sólidos em água contém os íons NH
4
+ (aq), Al3+
(aq), SO2
4– (aq) e NO3
–(aq).
As citadas substâncias podem ser representadas pelas fórmulas:
a) AlSO4 e (NH4)3NO3.
b) Al2SO4 e (NH4)3NO3.
c) Al2(SO4)3 e NH4NO3.
d) Al3SO4 e NH4NO3.
e) Al3(SO4)2 e NH4(NH3)2.
RESPOSTA
76
Vamos Praticar
(UECE) Associe corretamente, de cima para baixo, os itens a seguir: I — Na2B4O710H2O • sal básico
II — Mg(OH)Cl • sal duplo III — NaKSO4 • sal ácido IV — NaHCO3 • sal hidratado
A associação correta é:
(UECE) Associe corretamente, de cima para baixo, os itens a seguir: I — Na2B4O710H2O • sal básico
II — Mg(OH)Cl • sal duplo III — NaKSO4 • sal ácido IV — NaHCO3 • sal hidratado
A associação correta é:
(a) I, III, IV, II.
(b) II, IV, III, I.
(c) I, II, III, IV.
(d) II, III, IV, I.
Substâncias obtidas a partir da hidrosfera
77
Soda cáustica: é um sólido iônico branco, muito higrocópico. É uma base muito forte, possui efeito altamente corrosivo sobre a pele. Apresenta grande tendência a reagir com gorduras, é usada na fabricação de limpadores de forno e na fabricação de sabão e papel.
Gás hidrogênio (H2): A substância simples hidrogênio é um gás sem cheiro e sem cor, que pode ser obtido a partir da água por uma reação química chamada de eletrólise da água (isto é, decomposição da água pela eletricidade).
Cloreto de hidrogênio (HCl): É um gás tóxico que quando dissolvido em água, recebe o nome de ácido clorídrico. O HCl é fabricado por meio da reação entre os gases H2 e Cl2. Soluções aquosas de HCl (razoavelmente impuras) são vendidas comercialmente com o nome de ácido muriático.
Gás Cloro (Cl2): É um gás amarelo-esverdeado, altamente tóxico, que ao ser borbulhado em água, reage com ela, formando HCl(aq) e HClO(aq). O HClO na forma aquosa, se ioniza produzindo o íon hipoclorito (ClO-), que atua como agente bactericida no tratamento de água.
Hipoclorito de sódio (NaClO): É um sal vendido comercialmente em solução aquosa com os nomes comerciais de “água sanitária” e “água de lavanderia”. Possui efeito bactericida, fungicida e alvejante, sendo usado no tratamento de água e em limpeza
Índice
• Os óxidos são substâncias presentes no nosso dia-a-dia. Um bom exemplo de óxido é o gás carbônico, expelido na respiração, principal responsável pelo efeito estufa.
Introdução
80
81
Óxido é todo composto binário oxigenado, no qual o oxigênio é o elemento mais eletronegativo.
F ; O ; N ; Cl ; Br ; I ; S ; C ; .............
eletronegatividade decrescente
Óxidos
Definição e nomenclatura
Apesar de existir, composto binário com flúor e oxigênio NÃO É considerado óxido! Exemplos:
OF2 - Difluoreto de oxigênio.
O2F2 - Difluoreto de dioxigênio.
82
É bastante parecida com a nomenclatura das bases:
ÓXIDO de
nome do element
o
Na2O : Óxido de sódio.
CaO : Óxido de cálcio.
SO3 : Óxido de enxofre (VI).
FeO : Óxido de ferro (II).
Fe2O3 : Óxido de ferro (III).
CO2 : Óxido de carbono (IV).
(2) A maioria dos elementos formam mais de um óxido.
(1) Podem ser usados os sufixos: OSO (menor Nox) e ICO (maior).
Óxidos
Definição e nomenclatura
Prefixo que indica a
quantidade de Oxigênio
Prefixo que indica a
quantidade da carga do elemento
83
A I.U.P.A.C. (International Union of Pure and Applied Chemistry) recomenda a nomenclatura de prefixos:
Fe 2 O 3 :
Óxido de ferro (III).
Óxido férrico.
Trióxido de diferro. (recomendada)
CO2 : Dióxido de (mono)carbono.
CO : Monóxido de (mono)carbono.
P2O5 : Pentóxido de difósforo.
Cl 2O7 : Heptóxido de dicloro.
Óxidos
Definição e nomenclatura
Concorda que a de
prefixos é a mais fácil?
84
Como existe um número muito grande de compostos nessa função, é feita a seguinte classificação:
Óxidos Básicos : Formados por elementos dos grupos 1 A e 2 A, além de outros metais com Nox baixo, têm comportamento químico semelhante ao das bases.
Exemplos: Na2O ; K2O ; CaO ; MgO ; FeO
ÓX. BÁSICO + ÁGUA = BASE
CaO + H2O = Ca(OH)2
cal viva (virgem) cal extinta (apagada)
Na2O + H2O = 2 NaOH
Óxidos
Óxidos Básicos
85
ÓX. BÁSICO + ÁCIDO = SAL + ÁGUA
Na2O + 2 HCl
= 2 NaCl + H2O
CaO + H2SO4 = CaSO4 + H2O
IMPORTANTE !IMPORTANTE !Note que se forma uma molécula de água a menos do que na neutralização pela base.
Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2 H2OCa OH OH
Óxidos
Óxidos Básicos
86
Óxidos Ácidos :Formados por ametais e por alguns metais com Nox alto (+4 ou maior), têm caráter semelhante ao dos ácidos.
Exemplos : SO3 ; CO2 ; N2O5 ; Mn2O7 ; Cl 2O6
ÓX. ÁCIDO + ÁGUA = ÁCIDO
SO3 + H2O = H2SO4anidrido sulfúrico
CO2 + H2O = H2CO3anidrido carbônico
N2O5 + H2O = H2N2O6 = 2 HNO3anidrido nítrico
Graças à essa reação, os óxidos ácidos podem ser chamados de anidridos (sem água) dos ácidos correspondentes.
Óxidos
Óxidos Ácidos
87
BASE + ÓX. ÁCIDO = SAL + ÁGUA2 NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
Ca(OH)2 + SO3 = CaSO4 + H2O
Nesse caso também se forma uma molécula de água a menos do que na neutralização pelo ácido.
Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2 H2O - H2
O SO3
Óxidos
Óxidos Ácidos
88
ÓX. BÁSICO + ÓX. ÁCIDO = SAL
Na2O + CO2 = Na2CO3
CaO + SO3 = CaSO4
Óxidos Anfóteros : Possuem duplo caráter, ou seja, reagem com ácidos e com bases. Para elementos com ampla gama de Nox, os mais baixos são básicos, os mais altos são ácidos, e os intermediários, anfóteros.
Exemplos : ZnO ; Al 2O3 ; PbO ; SnO
ÓX. ANFÓTERO + ÁCIDO = SAL + ÁGUA
ZnO 2 HCl = ZnCl 2 + H2O+
Óxidos
Óxidos Anfóteros
89
BASE + ÓX. ANFÓTERO = SAL + ÁGUA
2 NaOH + ZnO = Na2ZnO2 + H2O
Óxidos Neutros : Também chamados indiferentes, não reagem com ácidos, nem com bases nem com água.
Exemplos : CO ; NO ; N2O
Óxidos Duplos : São considerados como resultantes da união de dois outros óxidos. Também chamados de salinos ou mistos, tem o elemento ligado ao oxigênio com um “Nox não-inteiro”.
Exemplos : Fe3O4 ; Mn3O4 ; Pb2O3
FeO + Fe2O3 = Fe3O4
Óxidos
Classificação
90
CO : Resultante da combustão incompleta de combustíveis fósseis...
... o monóxido de carbono é um perigoso poluente...
... causando a morte por asfixia, se inalado em quantidade!
CO2 : Necessário em pequenas concentrações, o gás carbônico é o principal responsável pelo “efeito estufa”...
... pela acidez natural da água da chuva...
pH < 7
...e é chamado de “gelo seco”, quando sólido.
Principais óxidos e suas aplicações
91
Principais óxidos e suas aplicações
A água mineral e os refrigerantes gaseificados contêm gás carbônico, que reage com a água, produzindo um meio ácido. Observe a equação desta reação:
Como o CO2 é um óxido ácido e reage com bases, produzindo sal e água, podemos identificar sua presença no ar expirado, borbulhando-o numa solução aquosa de Ca(OH)2 (água de cal):
92
Principais óxidos e suas aplicações
Na preparação da argamassa, a cal viva ou virgem (CaO) é misturada à água, ocorrendo uma reação que libera grande quantidade de calor:
A cal virgem é obtida pelo aquecimento do CaCO3, que é encontrado na natureza como constituinte do mármore, do calcário e da calcita:
93
Principais óxidos e suas aplicações
O peróxido de hidrogênio, ou água oxigenada, é um líquido incolor, com viscosidade semelhante à de um xarope, que explode violentamente quando aquecido. As soluções aquosas diluídas de peróxido de hidrogênio são de uso comum. A solução aquosa a 3% de peróxido de hidrogênio é vendida em drogarias e utilizada como anti-séptico e alvejante. Os frascos de água oxigenada normalmente são escuros ou opacos, pois a luz provoca sua decomposição:
94
SO2 e SO3 :
Na gasolina e, principalmente, no óleo Diesel existem compostos de enxofre...
... que produzem dióxido e trióxido de enxofre ao serem queimados!
A alta concentração desses poluentes no ar...
... é a grande responsável pelas “chuvas ácidas”.
SO3 + H2O = H2SO4
SO2 + H2O = H2SO3
Principais óxidos e suas aplicações
95
N2O :Conhecido como gás hilariante...
... o monóxido de dinitrogênio foi uma das primeiras substâncias anestésicas descobertas.
N2O4 : Juntamente com outros óxidos de nitrogênio, também é responsável por chuvas ácidas.
N2
O2
no ar atmosféric
o
N2O4N2O3 N2O5
HNO3
HNO2
descarga elétrica
Principais óxidos e suas aplicações
Os óxidos e os fenômenos naturais
96
Animações e Atividades
97
Acidez do solo
Ácido no dia a dia
Chuvas Ácidas
Formação da Chuva Ácida
Reações de Neutralização
Indicadores de Ácidos e Bases
Créditos
98
Prof. Nelson VirgilioEngenheiro Químico – UFBA
Prof. Augusto SérgioQuímico – UFBA
Adaptado por:Prof. Fabiane Malakowski de Almeida Wentz
Química