Funções Inorgânicas 3 – hidróxidos

Hidróxidos ou bases São compostos iônicos que apresentam como ânion o hidróxido (OH1-) ligado a um cátion de um elemento metálico ou o cátion amônio (NH4

+1).

Segundo Arrhenius, são compostos que, em água, liberam o íon hidróxido (OH-1).

Fórmula geral: M(OH)x

“M” é o metal ou cátion amônio NH4+1; “x” é o índice que indica a quantidade de íons hidróxido,

que corresponde ao Nox do metal (sem o sinal).

O valor de “x” é sempre menor ou igual a 4 (|x| 4).

Exemplos: NaOH e Al(OH)3

Nomenclatura dos hidróxidos

1) Quando o metal só forma um hidróxido (possui um valor de Nox) :

Hidróxido de _______________________________ (nome do elemento).

Exemplos: NaOH (hidróxido de sódio, conhecido como “soda cáustica”)

Ca(OH)2 (hidróxido de cálcio, conhecido como “cal hidratada” ou “cal extinta”)

2) Quando o metal forma dois hidróxidos (possui dois valores de Nox) :

2.1) Nomenclatura antiga:

Hidróxido + oso Hidróxido + ico

(nome do elemento) (menor Nox) (nome do elemento) (maior Nox)

Exemplos: Fe(OH)2 (hidróxido ferroso)

Fe(OH)3 (hidróxido férrico)

2.2) Nomenclatura de Stocks:

Hidróxido de _________________ ________________________ (nome do elemento) (Nox do elemento, em algarismos romanos)

Exemplos: Fe(OH)2 (hidróxido de ferro II)

Fe(OH)3 (hidróxido de ferro III)

Ligações químicas das bases

Entre o metal e o grupo OH-1: ligação iônica.

Entre o “H” e o “O” do grupo OH-1: ligação covalente.

Portanto, prevalece o caráter iônico para as bases.

Dissociação iônica das bases em meio aquoso Quando dissolvidas em água, as bases sofrem o fenômeno físico da separação de seus cátions e ânions, que é denominado de “dissociação iônica”. Forma-se uma solução alcalina e capaz de conduzir eletricidade (solução “eletrolítica”, ou seja, rica em “eletrólitos” ou “íons”). Por essa razão, as bases solúveis são bons eletrólitos.

Equação geral de dissociação: M(OH)x → M+ x + xOH-1

Exemplos:

NaOH (aq) → Na+(aq) + OH- 1

(aq)

Mg(OH)2 (s) → Mg+2 (aq) + 2 OH-1

(aq)

Classificação das bases Classificação quanto ao número de grupos hidróxido :

Monobases: NaOH, KOH

Dibases: Mg(OH)2, Fe(OH)2

Tribases: Al(OH)3, Cr(OH)3

Tetrabases: Pb(OH)4, Sn(OH)4

Classificação quanto à força das bases :

a) Bases fortes: grande tendência a sofrer ionização.

Exemplos: bases formadas pelos elementos das colunas IA e IIA (exceto Be e Mg).

b) Bases fracas: pequena tendência a sofrer ionização.

Exemplos: demais bases. Classificação quanto à solubilidade em água :

a) Solúveis: bases dos metais alcalinos (coluna IA) e NH4OH

b) Pouco solúveis: bases de metais da coluna IIA

c) Insolúveis: as demais Classificação quanto à volatilidade :

a) Base volátil: NH4OH

b) Bases fixas: todas as demais são sólidas, pois são iônicas

Reações de obtenção das bases

a) Óxido básico + água base

Exemplo: CaO + H2O Ca(OH)2

cal viva cal extinta (sólida)

cal virgem cal hidratada (em meio aquoso)

b) Hidretos metálicos (IA e IIA) + H2O base + gás hidrogênio

Exemplo: NaH + H2O NaOH + H2

c) Metal (IA e IIA) + Água hidróxido + gás hidrogênio

Exemplo: Na + H2O NaOH + ½ H2

Propriedades das bases

São as mesmas propriedades dos compostos iônicos (altos pontos de fusão e de ebulição; conduzem eletricidade, quando dissolvidas em água ou derretidas, mas não no estado sólido (algumas são solúveis em água).

Sabor adstringente (que “puxa”, como o sabor de banana verde)

Escorregadias ao tato (parecendo sabão)

Ação sobre indicadores: tornam rósea a solução alcoólica de fenolftaleína; deixam azul o papel tornassol; mudam para verde o chá de repolho roxo.

São reativas e corrosivas, o que faz com que, muitas vezes, sejam confundidas com ácidos.

Produzem meio aquoso rico em íons hidróxido (OH1-), chamado “meio básico” ou “meio alcalino”. Na escala de pH, que vai de zero a 14, o meio básico corresponde aos valores acima de 7; e o meio ácido, aos valores abaixo de 7. A cada unidade para cima na escala de pH, corresponde a uma basicidade dez vezes maior; por exemplo: um suco de limão com pH 2,5 é dez vezes mais ácido que a coca-cola, que tem pH 3,5. Da mesma forma, podemos dizer que uma solução de pH 9 é dez vezes mais básica que outra de pH 8; ou que a coca-cola é dez vezes mais básica que o suco de limão, mesmo ambos sendo ácidos. O pH 7 é o meio neutro.

Hidróxidos mais comuns na química do cotidiano

a) Hidróxido de sódio ou “soda cáustica”, NaOH :

É a base mais importante da indústria e do laboratório. É fabricado e consumido em grandes quantidades.

É usado na fabricação de sabões em geral (sabão em barra, detergentes, pastas de dentes, xampus, sabonetes) e tem a glicerina como subproduto.

(óleos e gorduras) + NaOH → glicerina + sabão

É usado na fabricação de sais de sódio em geral. Exemplo: salitre.

HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O

É usado em inúmeros processos industriais, como processos da indústria petroquímica, fabricação de papel, celulose, corantes, etc.

É usado na limpeza doméstica. É muito corrosivo e exige muito cuidado ao ser manuseado.

É fabricado por eletrólise (passando corrente elétrica através) de solução aquosa de sal de cozinha.

2NaCl(aq) + 2H2O → 2NaOH(aq) + H2 (g) + Cl2 (g)

(Na eletrólise além do NaOH obtém-se os gases H2 e o Cl2, que têm grandes aplicações industriais.)

b) Hidróxido de cálcio, Ca(OH)2

É a “cal hidratada” ou “cal extinta” ou “cal apagada”.

É obtida pela reação da cal viva ou cal virgem com a água. É o que fazem os pedreiros ao preparar a argamassa:

CaO + H2O → Ca (OH)2 + calor cal viva cal apagada

O CaO não existe na natureza. É obtido por decomposição térmica (pirólise) do CaCO3 ,que existe em grande quantidade na natureza (mármore, calcita, calcáreo).

CaCO3 → CaO + CO2

(pirólise, aquecimento)

É relativamente pouco solúvel na água. A solução aquosa de Ca(OH)2 é chamada “água de cal”; a suspensão aquosa de Ca(OH)2 é chamada “leite de cal”.

“Água de cal”: solução aquosa de Ca(OH)2

“Leite de cal”: suspensão aquosa de Ca(OH)2

É consumida em grandes quantidades nas pinturas a cal (“caiação”) e no preparo da argamassa usada na alvenaria.

c) Amônia (NH3) e hidróxido de amônio (NH4OH)

Hidróxido de amônio é a solução aquosa do gás amônia. Esta solução é também chamada de amoníaco.

NH3 (g) + H2O → NH41-

(aq) + OH- (aq)

(o produto da reação pode ser descrito como, simplesmente, NH4OH, mas algumas moléculas ionizam,

como acima, produzindo íons hidróxido, OH-; então, o meio formado é básico ou alcalino)

A amônia (NH3) é um gás incolor de cheiro forte e muito irritante.

A amônia é fabricada em enormes quantidades na indústria. Suas principais aplicações são:

o Fabricação de ácido nítrico.

o Fabricação de sais de amônio, muito usados como fertilizantes na agricultura. Exemplos: NH4NO3, (NH4)2SO4, (NH4)3PO4.

o Fabricação de produtos de limpeza doméstica, especialmente alvejantes, como Ajax, Fúria e

outros.

EXPERIMENTO: A “mágica” do “sangue do diabo”

Um antigo truque de mágica usa a amônia dissolvida em água (hidróxido de amônio, NH4OH), na presença de fenolftaleína. Esse indicador fica rosa avermelhado em meio básico, se assemelhando ao sangue; em meio neutro e em meio ácido, fica incolor.

A mágica consiste em jogar certa quantidade do “sangue” do diabo na roupa branca de algum voluntário, manchando-a de vermelho. Em poucos minutos, após algumas palavras e gestos mágicos, a cor vermelha vai desaparecendo diante dos olhos de todos, e um cheiro sinistro e desagradável se espalha no ambiente.

Explicação: Acontece que o hidróxido de amônio (NH4OH) se decompõe facilmente em amônia (NH3), que é um gás; e em água líquida, que possui meio neutro.

NH41-

(aq) + OH- (aq) → NH3 (g) + H2O (l)

ou NH4OH (aq) → NH3 (g) + H2O (l)

Quando jogada no tecido, a mistura tem maior superfície de contato com a atmosfera, evaporando mais rápido e se convertendo em amônia e água. Além do cheiro forte e desagradável da amônia gasosa, que se espalha no ambiente, é formado o meio neutro na roupa do voluntário, provocando a mudança de cor da fenolftaleína para incolor, dando a ilusão do desaparecimento do sangue.

Assista ao vídeo com o experimento:

https://www.youtube.com/watch?v=q4D1Q3eGHXk

d) Hidróxido de magnésio, Mg(OH)2

É pouco solúvel na água.

A suspensão aquosa de Mg(OH)2 tem aspecto leitoso e é o conhecido “leite de magnésia”, usado como antiácido estomacal e laxante.

O Mg(OH)2 neutraliza o excesso de HCl no suco gástrico.

Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 (aq) + 2H2O

Quadro resumo - hidróxidos mais comuns do cotidiano

Nome comum /

ocorrência do hidróxido Fórmula Aplicações

Soda cáustica NaOH (s) Usado como um forte produto de limpeza de

tubulações, fabricação de sabão e papel.

Cal extinta Ca(OH)2 (s) Neutralização de ácidos.

Leite de Magnésia

(Suspensão de hidróxido de magnésio) Mg(OH)2 (aq)

Antiácido.

Laxante.

Bauxita (minério) Al(OH)3 (s) Antiácido estomacal

Água de cal ou cal hidratada Ca(OH)2 (aq) Usado em odontologia e na pintura de paredes

(caiação)

Água de Barita Ba(OH)2 (aq) Usado na neutralização de ácidos.

Amoníaco NH4OH (aq) Usado para fins de limpeza doméstica.

Alguns hidróxidos coloridos Assim como os óxidos e sais, as cores dos hidróxidos dependem dos cátions e de seus Nox;

o íon hidróxido (OH-) não contribui para a coloração dos compostos.

Hidróxido cúprico ou hidróxido de cobre II

Disponível (acesso: 4.4.2014): http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Copper_%28II%29_hydroxide.JPG

Hidróxido cobáltico ou hidróxido de cobalto III

Disponível (acesso: 4.4.2014): http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cobalt_hydroxide.JPG

Hidróxido de níquel II

Disponível (acesso: 4.4.2014): http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nickel

%28II%29-hydroxid.jpg

Hidróxido de zinco

Disponível (acesso: 4.4.2014): http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Zinn

%28II%29-hydroxid.jpg

Hidróxido de manganês II Disponível (acesso: 4.4.2014):

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mangan%28II%29-hydroxid.jpg

Exercícios

1) COMPLETE o quadro:

Nox do metal Fórmula Classificação Nomenclatura

a) Fe+3

b) Cu+1

c) Na+

d) Zn+2

e) Pb+4

f) Co+3

g) Al+3

h) Ni+2

i) Au(OH)3

j) Mg(OH)2

k) Cu(OH)2

l) Ni(OH)3

m) HgOH

n) Hidróxido plumboso

o) Hidróxido de ferro II

p) Hidróxido de bário

q) Hidróxido de potássio

r) Hidróxido de mercúrio II

s) Hidróxido de amônio

2) ESCREVA as equações de dissociação das bases relacionadas no quadro do exercício 1.

a) Fe(OH)3 → Fe3+ + 3 OH-

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

i)

j)

k)

l)

m)

n)

o)

p)

q)

r)

s)

EXERCÍCIO ENVOLVENDO HIDRETOS, ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS:

3) COMPLETE as equações abaixo, dando nome aos reagentes e produtos:

a) BaO + H2O

b) CsH + H2O

c) K + H2O

d) Na2O + H2O

e) MgO + H2O

f) Na + H2O

g) Mg + H2O

h) CaH2 + H2O

i) Li2O + H2O

j) LiH + H2O

k) CaO + H2O

l) Ba + H2O