módulo 4 Quimica CES

QUÍMICA

MÓDULO 4

2008

CES COPACABANA

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Funções Inorgânicas

Você sabe que o vinagre e o limão são azedos. Além de azedos, são bons condutores de

eletricidade: se você misturar sumo de limão ou vinagre numa porção de água e fizer passar

por esta solução uma corrente elétrica na qual esteja acoplada uma lâmpada, poderá

constatar que a lâmpada acende, comprovando assim a boa condução de eletricidade.

O cloreto de sódio, o sulfato de potássio e o bicarbonato de sódio, diferentemente do

vinagre e do limão, apresentam sabor salgado. Mas quando dissolvidos em água também

formam soluções que são boas condutoras de eletricidade.

Já a cal hidratada (usada em pintura) e o leite de magnésia têm sabor adstringente

(“prende” a língua) e são substância iônicas que possuem em sua composição química

apenas o radical OH como íon negativo (ânion). E ambas conduzem igualmente bem a

eletricidade quando em solução.

Através desses exemplos, você pode perceber que determinada conjuntos de substância

apresentam propriedades que são comuns a todas as substância pertencentes ao mesmo

grupo.

O grupo de substâncias compostas que possuem propriedades químicas semelhantes

recebe o nome de função química.

Existem quatro tipos de função química, que serão estudados a seguir: ácido, base, sal e

óxido.

O principal critério de classificação de uma substância numa dessas funções é o tipo de

íons que se formam quando ela é dissolvida em água.

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O conceito de função química

As substâncias não apresentam todas o mesmo comportamento químico. Isso decorre do

fato de que elas não têm todas as mesma propriedades, as mesma características. É

possível, no entanto, reuni–las em grupos de substância com propriedade químicos

semelhantes. Esse grupos chamam – se funções químicas.

Função química: conjunto de substâncias que apresentam propriedades e comportamentos

químico semelhantes. As quatros principais funções químicas são: ácidos, bases, sais e

óxidos.

Essas quatro funções são definidas usando – se como principal critério a formação de

íons em soluções aquosas, e ainda o tipo de íons presente nessas soluções. Assim por

exemplo, os ácidos, as bases e os sais formam íons diferentes, quando em solução aquosa.

Formando íons, conduzem a corrente elétrica, em solução aquosa. São, por isso, chamados

eletrólitos.

Eletrólito: substância que conduz a corrente elétrica, quando em solução aquosa.

ÁCIDOS

Os ácidos, embora sejam compostos moleculares, são eletrólitos, pois sua moléculas

dissociam – se em íons, quando em solução aquosa e, assim, conduzem a corrente elétrica.

Os ânions formados variam conforme o ácido, mas o cátion é sempre o hidrogênio (H+).

As principais propriedades funcionais do ácidos são:

· Têm sabor ácido (azedo); · Possuem hidrogênio em sua molécula e, quando dissolvidos,

libertam o hidrogênio como cátion; · Em solução aquosa, conduzem a corrente elétrica; ·

Formam sais e água quando reagem com bases : Ácido + base >>> sal + água

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Conceito de Arrhenius – Ácido é toda substância que, em solução aquosa, libera como

cátions somente íons H+ (ou H3O+).

Observe as equações de ionização de alguns ácidos:

Nomenclatura

Hidrácidos (HxA)

Exemplo:

H2S– ácido sulfídrico

HCl – ácido clorídrico

Oxiácidos:

É possível formar vários oxiácidos com o mesmo elemento, assim, estabelece-se um

óxiácido padrão a partir do qual nomeamos os demais.

HClH2O

H+ + Cl-

H2SO4H2O

2H+ + SO42-

H3PO4H2O

3H+ + PO43-

ácidoNome de A ídrico

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Oxiácido Padrão

GRUPO ELEMENTOS EXEMPLO NOME

17 Cl, Br, I HClO3 Ácido clórico

16 S, Se, Te H2SO4 Ácido sulfúrico

15 P, As, Sb H3PO4 Ácido fosfórico

15 N HNO3 Ácido nítrico

14 Si, Ge H4SiO4 Ácido silícico

14 C H2CO3 Ácido carbônico

13 B H3BO3 Ácido bórico

Oxiácido com 1 oxigênio a mais que o padrão: acrescenta-se o prefixo per.

Oxiácido com 1 oxigênio a menos que o padrão: a terminação muda para oso.

Oxiácido com 2 oxigênios a menos que o padrão: a terminação continua oso e acrescenta-

se o prefixo hipo.

Exemplos:

ácidoNome de A ico

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HClO3 – ácido clórico

HClO2 – ácido cloroso

HClO – ácido hipocloroso

HClO4 – àcido perclórico

Classificação

Quanto ao número de H ionizáveis:

monoácidos ou ácidos monopróticos

diácidos ou ácidos dipróticos

triácidos ou ácidos tripróticos

tetrácidos ou ácidos tetrapróticos

Quanto à força

Ácidos fortes, quando a ionização ocorre em grande extensão.

Exemplos: HCl, HBr, HI . Ácidos HxEOy, nos quais (y - x) ≥ 2, como HClO4, HNO3 e H2SO4.

Ácidos fracos, quando a ionização ocorre em pequena extensão.

Exemplos: H2S e ácidos HxEOy, nos quais (y - x) = 0, como HClO, H3BO3.

Ácidos semifortes, quando a ionização ocorre em extensão intermediária.

Exemplos: HF e ácidos HxEOy, nos quais (y - x) = 1, como H3PO4, HNO2, H2SO3.

Exceção: H2CO3 é fraco, embora (y - x) = 1.

Volatilidade

Principais ácidos voláteis: HF, HCl, HBr, HI, H2S, HCN, HNO2, HNO3 e CH3-COOH

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Principais ácidos fixos ou não-voláteis: H2SO4 e H3PO4

Ácidos mais comuns na química do cotidiano

Ácido clorídrico (HCl) O HCl impuro é comercializado com o nome de ácido

muriático e é utilizado principalmente na limpeza de pisos ou de superfícies metálicas antes

da soldagem. O HCl é um componente do suco gástrico, conferindo a ele um pH adequado

para a ação das enzimas digestivas gástricas.

Ácido sulfúrico (H2SO4) É utilizado nas baterias de automóvel, na fabricação de

corantes, tintas, explosivos e papel; é também usado na indústria de fertilizantes agrícolas,

permitindo a fabricação de produtos como o sulfato de amônio.

Ácido nítrico (HNO3) É usado na fabricação de explosivos como o trinitrotolueno

(TNT) e a nitroglicerina (dinamite); é muito útil para a indústria de fertilizantes agrícolas,

permitindo a obtenção do salitre.

Ácido fosfórico (H3PO4) Os seus sais (fosfatos) têm grande aplicação como

fertilizantes na agricultura. É usado como aditivo em alguns refrigerantes.

Ácido acético (CH3 COOH) É o ácido de vinagre, produto indispensável na

cozinha.

Ácido fluorídrico (HF) O HF tem a propriedade de corroer o vidro; por isso, é

usado para fazer gravações em vidros e cristais.

Ácido carbônico (H2CO3) É o ácido das águas minerais gaseificadas e dos

refrigerantes. Forma-se na reação do gás carbônico com a água:

CO2 + H2O H2CO3

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BASES

Vamos considerar agora as seguintes substâncias: hidróxido de sódio ou soda cáustica,

NaOH; hidróxido de cálcio ou cal apagada (extinta), Ca(OH)2; hidróxido de potássio, KOH.

Como você pode notar, estas substâncias têm em sua estrutura química o íon (ânion)

OH-. Elas são denominadas bases ou hidróxidos.

Assim, podemos definir a função base da seguinte forma: Função base é o grupo de

compostos que em solução aquosa se dissociam em íons, sendo liberado exclusivamente o

íon negativo OH- (hidroxila ou hidróxido).

As bases apresentam as propriedades relacionadas a seguir:

Têm sabor adstringente.

Conduzem bem a eletricidade, quando em solução.

Reagem com os ácidos, produzindo sal e água

Base de Arrhenius - Substância que, em solução aquosa, libera como ânions somente íons

OH-.

Nomenclatura

A denominação das bases é dada pela expressão hidróxido de seguida do nome do

elemento. Portanto, o esquema para escrever o nome das bases é o seguinte:

NaOHH2O Na+ + OH-

Ca(OH)2H2O

Ca2+ + 2OH-

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hidróxido de nome do elemento

Exemplos:

Al(OH)3 = hidróxido de alumínio; KOH = hidróxido de potássio; Ca(OH)2 = hidróxido de

cálcio.

Um mesmo elemento químico pode dar origem a duas bases. Nesse caso, usamos a

terminação:

oso para as bases em que for menor a valência do elemento ligado à hidroxila;

ico para as bases em que for maior a valência do elemento ligado à hidroxila;

Exemplos:

Fe(OH)2 = hidróxido ferroso

Fe(OH)3 = hidróxido férrico

Podemos também escrever o nome das bases sem a terminação oso ou ico, colocando a

valência do elemento em algarismo romano. Veja:

Fe(OH)2 = hidróxido de ferro II

Fe(OH)3 = hidróxido férrico III

Classificação

Solubilidade em água:

São solúveis em água o hidróxido de amônio (NH4OH), hidróxidos de metais alcalinos

e alcalino-terrosos (pouco solúveis). Os hidróxidos de outros metais são insolúveis.

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Quanto à força:

São bases fortes os hidróxidos iônicos solúveis em água, como NaOH, KOH, Ca(OH)2

e Ba(OH)2.

São bases fracas os hidróxidos insolúveis em água e o hidróxido de amônio.

O NH4OH é a única base solúvel e fraca.

Bases mais comuns na química do cotidiano

Hidróxido de sódio ou soda cáustica - NaOH

Hidróxido de cálcio - Ca(OH)2

Amônia (NH3) e hidróxido de amônio - NH4OH

Hidróxido de magnésio - Mg(OH)2

Hidróxido de alumínio - Al(OH)3

Ação de ácidos e bases sobre indicadores

Também chamado de indicador de pH ou indicador de neutralização , um indicador

ácido-base é uma substância que tem uma determinada cor em meio ácido, apresentando

outra em meio base.

Indicador Ácido Base

tornassol róseo azul

fenolftaleína incolor avermelhado

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alaranjado de metila avermelhado amarelo

SAIS

Sal de Arrhenius - Composto resultante da neutralização de um ácido por uma base, com

eliminação de água. É formado por um cátion proveniente de uma base e um ânion

proveniente de um ácido.

Exemplos:

HCl + NaOH → NaCl + H2O

H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O

HCl + Ca(OH)2 → CaOHCl + H2O

Nomenclatura

Para escrever corretamente o nome de um sal são necessárias três etapas:

1) Identificar o ânion do sal;

2) Inserir a preposição "de";

3) Identificar o cátion sal.

Os sais podem ser obtidos a partir de ácidos. Neste caso, a nomenclatura de seus ânions

é baseada no ácido de origem, obtida da seguinte maneira:

Sufixo do ácido Ânion

ídrico eto

oso ito

ico ato

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A nomenclatura dos sais é feita da seguinte maneira:

( ___________________ ) de ( ____________________ )

nome do ânion nome do cátion

Exemplos:

Ácido de origem Ânion Cátion Sal formado

HCl Clorídrico Cl- cloreto Na+ NaCl - cloreto de sódio

H2SO4 sulfúrico SO2- sulfato Ca2+ CaSO4 - sulfato de cálcio

HNO2 nitroso NO2- nitrito Al3+ Al(NO2)3 - nitrito de alumínio

Reações de salificação

Reação da salificação com neutralização total do ácido e da base

Todos os H ionizáveis do ácido e todos os OH- da base são neutralizados. Nessa reação,

forma-se um sal normal. Esse sal não tem H ionizável nem OH-.

HCl + NaOH → NaCl + H2O

Reação de salificação com neutralização parcial do ácido

Nessa reação, forma-se um hidrogênio sal, cujo ânion contém H ionizável.

H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O

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Reação de salificação com neutralização parcial da base

Nessa reação, forma-se um hidróxi sal, que apresenta o ânion OH - ao lado do ânion do

ácido.

HCl + Ca(OH)2 → CaOHCl + H2O

Sais mais comuns na química do cotidiano

Cloreto de sódio (NaCl)

- Alimentação É obrigatória por lei a adição de certa quantidade de iodeto (NaI, KI) ao sal

de cozinha, como prevenção da doença do bócio.

- Conservação da carne, do pescado e de peles.

- Obtenção de misturas refrigerantes; a mistura gelo + NaCl(s) pode atingir 22°C.

- Obtenção de Na, Cl2, H2, e compostos tanto de sódio como de cloro, como

NaOH, Na2CO3, NaHCO3, HCl, etc.

Nitrato de sódio (NaNO3)

- Fertilizante na agricultura.

- Fabricação da pólvora (carvão, enxofre, salitre).

Carbonato de sódio (Na2CO3)

- O produto comercial (impuro) é vendido no comércio com o nome de barrilha ou soda.

- Fabrição do vidro comum (maior aplicação):

Barrilha + calcáreo + areia vidro comum

- Fabricação de sabões.

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Bicarbonato de sódio (NaHCO3)

- Antiácido estomacal. Neutraliza o excesso de HCl do suco gástrico.

NaHCO3 + HCl NaCl + H2O + CO2

O CO2 liberado é o responsável pelo "arroto".

- Fabricação de digestivo, como Alka-Seltzer, Sonrisal, sal de frutas, etc.

O sal de frutas contém NaHCO3 (s) e ácidos orgânicos sólidos (tartárico, cítrico e outros). Na

presença de água, o NaHCO3 reage com os ácidos liberando CO2 (g), o responsável pela

efervecência:

NaHCO3 + H+ Na+ + H2O + CO2

- Fabricação de fermento químico. O crescimento da massa (bolos, bolachas, etc) é devido à

liberação do CO2 do NaHCO3.

- Fabricação de extintores de incêndio (extintores de espuma). No extintor há NaHCO3 (s) e

H2SO4 em compartimentos separados. Quando o extintor é acionado, o NaHCO3 mistura-se

com o H2SO4, com o qual reage produzindo uma espuma, com liberação de CO2. Estes

extintores não podem ser usados para apagar o fogo em instalações elétricas porque a

espuma é eletrolítica (conduz corrente elétrica).

Fluoreto de sódio (NaF)

- É usado na prevenção de cáries dentárias (anticárie), na fabricação de pastas de dentes e

na fluoretação da água potável.

Carbonato de cálcio (CaCO3)

-É encontrado na natureza constituindo o calcário e o mármore. - Fabricação de CO2 e cal

viva (CaO), a partir da qual se obtém cal hidratada (Ca(OH)2):

CaCO3 CaO + CO2

CaO + H2O Ca(OH)2

-Fabricação do vidro comum.

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-Fabricação do cimento Portland:

Calcáreo + argila + areia cimento Portland

-Sob forma de mármore é usado em pias, pisos, escadarias, etc

Sulfato de cálcio (CaSO4)

- Fabricação de giz escolar.

- O gesso é uma variedade de CaSO4 hidratado, muito usado em Ortopedia, na obtenção de

estuque, etc.

EXERCÍCIOS

1) Dê as fórmulas das substâncias:

a) hidróxido de lítio e) ácido hipofosforoso

b) hidróxido de magnésio f) ácido fosforoso

c) hidróxido de níquel III g) ácido metabórico

d) hidróxido de prata h) ácido pirossulfúrico

RESOLUÇÃO:

a) LiOH

b) Mg(OH)2

c) Ni(OH)3

d) AgOH

e) H3PO2

f) H3PO3

g) HBO2

h) H2S2O7

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2) Ao dissociar em água destilada o ácido ortofosfórico (H3PO4), resultam, como cátion

e ânion:

a) 3H+(aq) e PO3

4 (aq)

b) PO4 (aq) e 3H-(aq)

c) PO3

4 (aq) e H+(aq)

d) 2H+(aq) e PO2

4 (aq)

e) 3H+(aq) e HPO2

3 (aq)

RESPOSTA: A

3) Escrever as fórmulas empíricas dos compostos abaixo:

Cloreto de mercúrio (II)

Sulfato de ferro (III)

Hidróxido de alumínio

Sulfeto de ferro (II)

RESOLUÇÃO: HgCl2 , Fe2(SO4)3 , Al(OH)3 , FeS

4) Assinale a alternativa que apresenta dois produtos caseiros com propriedades alcalinas.

a) Sal e coalhada.

b) Leite de magnésia e sabão.

c) Bicarbonato e açúcar.

d) Detergente e vinagre.

e) Coca-cola e água de cal.

RESPOSTA: B

5) Na reação SO2 + NaOH (excesso) forma-se:

a) Na2SO3

b) NaHSO3

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c) Na2S

d) Na2SO4

e) Na2S2O3

RESPOSTA: A

6) Sobre o ácido fosfórico, são feitas cinco afirmações seguintes:

I) Tem forma molecular H3PO4 e fórmula estrutural

II) É um ácido triprótico cuja molécula libera três íons H+ em água.

III) Os três hidrogênios podem substituídos por grupos orgânicos formando ésteres.

IV) É um ácido tóxico que libera, quando aquecido, PH3 gasoso de odor irritante.

V) Reage com bases para formar sais chamados fosfatos.

Dessas afirmações, estão corretas:

a) I e II, somente.

b) II, III, IV, somente.

c) I e V, somente.

d) III e V, somente.

e) I, II, III e V, somente.

RESPOSTA: E

7) Quantidades adequadas de hidróxido de magnésio podem ser usadas para diminuir a

acidez estomacal.

Qual o ácido, presente no estômago, principal responsável pelo baixo pH do suco gástrico?

Escreva a equação da reação entre esse ácido e o hidróxido de magnésio.

RESOLUÇÃO: O ácido presente no estômago é o ácido clorídrico HCl).

2HCl + Mg(OH)2 MgCl2 + 2H2O ou 2H+(aq) + Mg(OH)2(s) Mg++

(aq) = 2H2O

Observe que ocorre uma neutralização dos íons H+ (ou H3O+) do ácido pelos íons OH-

da base, diminuindo portanto, a acidez estomacal:

H+ + OH- H2O

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8) Dê a formula molecular das seguintes substâncias:

a) ácido carbônico H2CO3

b) ácido bórico H3BO3


a) hidróxido de cálcio Ca(OH)2

b) hidróxido de alumínio Al(OH)3


a) hidróxido de amônio NH4OH

b) hidróxido de potássio KOH


a) cloreto de sódio NaCl

b) sulfato de sódio Na2SO4


a) bicarbonato de sódio NaHCO3

b) brometo de cálcio CaBr2

13) Classifique de acordo com os critérios: no de hidrogênios ionizáveis; presença de

oxigênio; força dos ácidos.

a) HBr monoácido, hidrácido, forte

b) HNO2 monoácido, oxiácido, moderado

c) H2S diácido, hidrácido, fraco

d) HIO4 monoácido, oxiácido, forte

e) HCN monoácido,hidrácido, fraco

f) H3PO3 diácido, oxiáxido, fraco

14) Ordenar os seguintes ácidos do mais forte para o mais fraco:

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HNO2 , H2CrO4 , H3AsO3 , HBrO4 HBrO4, H2CrO4, HNO2 , H3AsO3

15 ) Escrever as fórmulas dos seguintes ácidos:

a) ácido iodídrico HI

b) ácido fosforoso H3PO3

c) ácido sulfuroso H2SO3

d) ácido arsênico H3AsO4

e) ácido ortosilícico H4SiO4

16) Escreva as fórmulas dos ácidos:

a) clórico, hipocloroso, cloroso, clórico e perclórico. HClO3, HClO, HClO2, HClO4

b) sulfídrico, sulforoso, sulfúrico, nitroso e nítrico. H2S, H2SO3, H2SO4, HNO2, HNO3

c) hipofosforoso, fosforoso, fosfórico, metafosfórico e pirofosfórico.

H3PO2, H3PO3, H3PO4, HPO3, H4P2O7

d) fluorídrico, bromídrico, iodídrico e cianídrico. HF, HBr, HI, HCN

17) Considerando os ânions abaixo relacionados, determine as fórmulas moleculares e a

nomenclatura dos ácidos correspondentes

a) Cl- HCl ácido clorídrico

b) ClO HClO ácido hipocloroso

c) ClO4- HClO

4 ácido perclórico

d) CN- HCN ácido cianídrico

18) Escreva as reações com água, que ocorrem com os seguintes ácidos, indicando as

ionizações parciais:

a) H2SO4

b) H3PO4

18) Escrever as equações de ionização das seguintes bases:

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a) hidróxido de bário

b) hidróxido de potássio

c) hidróxido de cálcio

19) Classificar as bases abaixo de acordo com os critérios: no de hidroxilas deslocáveis, grau

de dissociação, solubilidade. Indicar suas nomenclaturas.

a) NaOH

b) Fe(OH)3

c) Zn(OH)2

d) NH4OH

20) Classificar as bases abaixo de acordo com os critérios: no de hidroxilas deslocáveis, grau

de dissociação, solubilidade. Indicar suas nomenclaturas.

a) Co(OH)2

b) Sr(OH)2

c) AgOH

d) Mg(OH)2

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