Reações inorgânicas

Reações Químicas

Prof. Júlio Xavier

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1 INTRODUÇÃO

No capítulo 3, vimos que a reação química é um fenômeno em que os átomos permanecempraticamente intactos. Na reação química, as moléculas (ou aglomerados iônicos) iniciais são “desmon-tadas” e seus átomos são reaproveitados para “montar” as moléculas (ou aglomerados iônicos) finais.Veja uma representação esquemática (cores-fantasia) em que as moléculas foram bastante ampliadas:

2 moléculas dehidrogênio (H2)

1 molécula deoxigênio (O2)

2 moléculas de água (H2O)

São os reagentes que vão “desaparecer”durante a reação. (Aqui há um total de6 átomos.)

São os produtos que “aparecem” após areação. (Aqui reencontramos os mesmos6 átomos reagrupados de forma diferente.)

Podemos representar essa reação de maneira simplificada, escrevendo:2 H2 1 O2 2 H2O

A essa representação damos o nome de equação química.

Equação química é a representação simbólica e abreviada de uma reação química (oufenômeno químico).

Os músicos comunicam-se, por escrito, utilizando a notação musical; os matemáticos têm seussímbolos próprios; no trânsito, existem sinais a que os motoristas devem obedecer etc. Enfim, cada“tribo” se comunica a sua maneira.

As equações químicas representam a escrita usada pelos químicos. É uma linguagem universal, istoé, não muda de uma língua para outra ou de um país para outro. Isso simplifica bastante a maneira deexpressar um fenômeno ou reação química.

Nas equações químicas, temos:2 H2 1 O2 2 H2O

Reagentes Produtos(1o membro) (2o membro)

• fórmulas (H2, O2, H2O), que indicam quais são as substâncias participantes da reação química.No primeiro membro, aparecem os reagentes, isto é, as substâncias que entram em reação; nosegundo membro, aparecem os produtos, isto é, as substâncias que são formadas pela reação.

Proibido ultrapassar Proibido mudar defaixa de trânsito

Observe-se a direita Proibido trânsitode pedestres

Passagem de pedestres Área escolar Crianças Cuidado animais

Alguns sinais de trânsito e seus significados.

Capitulo 10A-QF1-PNLEM 6/7/05, 14:46238

Reação Química

Equação Química

é representada por…

Definição: É quando uma ou mais substâncias se transformam em uma ou mais substâncias.

Balanceamento de equações

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Definição: Balancear uma equação química é igualar o número total de átomos de cada elemento, no 1o e no 2o membro.

Método das tentativas (ou tentativa e erro)

1o exemplo:

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2 BALANCEAMENTO DAS EQUAÇÕES QUÍMICAS

É importante ressaltar que uma equação química só está correta quando representa um fenômenoquímico que realmente ocorre, por meio de fórmulas corretas (aspecto qualitativo) e coeficientescorretos (aspecto quantitativo).

Lembrando que numa reação química os átomos permanecem praticamente “intactos”, podemosenunciar o seguinte critério geral:

Acertar os coeficientes ou balancear uma equação química é igualar o número totalde átomos de cada elemento, no 1º e no 2º membros da equação.

Existem vários métodos de balanceamento de uma equação química, porém o mais simples é ochamado método por tentativas, que segue as regras abaixo.

Regras práticasRegra (a) — raciocinar com o elemento (ou radical) que aparece apenas uma vez no 1o eno 2o membros da equação.Regra (b) — preferir o elemento (ou radical) que possua índices maiores.Regra (c) — escolhido o elemento (ou radical), transpor seus índices de um membro paraoutro, usando-os como coeficientes.Regra (d) — prosseguir com os outros elementos (ou radicais), usando o mesmo racio-cínio, até o final do balanceamento.

1o exemplo — Balancear a equação:

Al 1 O2 Al2O3

Regra (a) — indiferente para Al ou O.

Regra (b) — preferimos o O, que possui índices maiores (2 e 3).

Regra (c) — Al 3 O 2 Al2O12 3

Regra (d) — agora só falta acertar o Al:

2 z 2 5 4

4 Al 3 O2 2 Al 2 O31

Conclusão — 4 Al 1 3 O2 2 Al2O3

No balanceamento, estamos mais interessados na proporção entre os coeficientes do que nos coeficien-tes em si. Por isso, podemos multiplicar ou dividir todos os coeficientes por um mesmo número.

A equação 4 Al 1 3 O2 2 Al2O3

equivale a 8 Al 1 6 O2 4 Al2O3

ou a 2 Al 132

O2 Al2O3

Entretanto, é sempre preferível a primeira representação, em que os coeficientes são números inteiros eos menores possíveis.

OBSERVAÇÃO


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2o exemplo:

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241Capítulo 10 • AS REAÇÕES QUÍMICAS


CaO 1 P2O5 Ca3(PO4)2

Regra (a) — devemos raciocinar com o Ca ou o P, porque o O já aparece duas vezes no 1º membro(no CaO e no P2O5).

Regra (b) — preferimos o Ca, que possui índices maiores (1 e 3).

Regra (c) — 3 Ca 1 O 1 Ca 3 (PO4)2P2O51

Regra (d) — por fim, acertamos o P:

3 CaO 1 P2O5 1 Ca3(P1O4) 211 z 2 5 2

Conclusão — 3 CaO 1 P2O5 Ca3(PO4)2

Observe que, na equação final, o oxigênio ficou automaticamente acertado com 3 1 5 5 4 z 2 5 8átomos, antes e depois da reação. Observe também que, embora na equação final não seja necessárioescrever o coeficiente 1, é prudente conservá-lo até o final, para lembrar que ele já foi acertado.


Al(OH)3 1 H2SO4 Al2(SO4)3 1 H2ORegra (a) — devemos raciocinar com o Al, o S ou com o radical SO4

22 (e não com o H e o O, queaparecem várias vezes).

Regra (b) — preferimos o SO422, que apresenta índices maiores (1 e 3).

Regra (c) — Al(OH)3 H2O3 H2(SO4) 1 1 Al2(SO4) 31 1

Regra (d) — prosseguimos com o Al:

2 Al(OH)3 3 H2SO4 1 Al 2 (SO4)3 H2O1 11 z 2 5 2

Finalmente, o coeficiente da água pode ser acertado pela contagem dos H ou dos O:2 Al(OH)3 1 3 H2SO4 Al2(SO4)3 1 6 H2O

1 (Mackenzie-SP) Aquecido a 800 °C, o carbonato de cál-cio decompõe-se em óxido de cálcio (cal virgem) e gáscarbônico. A equação corretamente balanceada, quecorresponde ao fenômeno descrito, é:(Dado: Ca — metal alcalino-terroso.)a) CaCO3 3 CaO 1 CO2

b) CaC2 CaO2 1 COc) CaCO3 CaO 1 CO2

d) CaCO3 CaO 1 O2

e) CaCO3 Ca 1 C 1 O3

2 (Mackenzie-SP) A água oxigenada, usada para limparferimentos, é uma solução aquosa de peróxido de hidro-

gênio que, na presença de luz, decompõe-se em água egás oxigênio. A alternativa que possui essa reação corre-tamente equacionada e balanceada é:

a) H2O2 (aq) H2 (g) 1 O2 (g)

b) H2O2 (aq) H2O (líq) 1 O2 (g)

c) H2O2 (aq) 2 H2O (líq) 1 O2 (g)

d) 2 H2O2 (aq) 2 H2O (líq) 1 O2 (g)

e) 2 H2O2 (aq) 2 H2O (líq) 1 H2 (g)

Luz

Luz

Luz

Luz

Luz

a) O que é equação química?

b) O que é equação iônica?

REVISÃO Responda em

seu caderno

EXERCÍCIOS Registre as respostas

em seu caderno

c) O que é balancear uma equação quí-mica?


3o exemplo:

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CaO 1 P2O5 Ca3(PO4)2

Regra (a) — devemos raciocinar com o Ca ou o P, porque o O já aparece duas vezes no 1º membro(no CaO e no P2O5).

Regra (b) — preferimos o Ca, que possui índices maiores (1 e 3).

Regra (c) — 3 Ca 1 O 1 Ca 3 (PO4)2P2O51

Regra (d) — por fim, acertamos o P:

3 CaO 1 P2O5 1 Ca3(P1O4) 211 z 2 5 2

Conclusão — 3 CaO 1 P2O5 Ca3(PO4)2

Observe que, na equação final, o oxigênio ficou automaticamente acertado com 3 1 5 5 4 z 2 5 8átomos, antes e depois da reação. Observe também que, embora na equação final não seja necessárioescrever o coeficiente 1, é prudente conservá-lo até o final, para lembrar que ele já foi acertado.


Al(OH)3 1 H2SO4 Al2(SO4)3 1 H2ORegra (a) — devemos raciocinar com o Al, o S ou com o radical SO4

22 (e não com o H e o O, queaparecem várias vezes).

Regra (b) — preferimos o SO422, que apresenta índices maiores (1 e 3).

Regra (c) — Al(OH)3 H2O3 H2(SO4) 1 1 Al2(SO4) 31 1

Regra (d) — prosseguimos com o Al:

2 Al(OH)3 3 H2SO4 1 Al 2 (SO4)3 H2O1 11 z 2 5 2

Finalmente, o coeficiente da água pode ser acertado pela contagem dos H ou dos O:2 Al(OH)3 1 3 H2SO4 Al2(SO4)3 1 6 H2O

1 (Mackenzie-SP) Aquecido a 800 °C, o carbonato de cál-cio decompõe-se em óxido de cálcio (cal virgem) e gáscarbônico. A equação corretamente balanceada, quecorresponde ao fenômeno descrito, é:(Dado: Ca — metal alcalino-terroso.)a) CaCO3 3 CaO 1 CO2

b) CaC2 CaO2 1 COc) CaCO3 CaO 1 CO2

d) CaCO3 CaO 1 O2

e) CaCO3 Ca 1 C 1 O3

2 (Mackenzie-SP) A água oxigenada, usada para limparferimentos, é uma solução aquosa de peróxido de hidro-

gênio que, na presença de luz, decompõe-se em água egás oxigênio. A alternativa que possui essa reação corre-tamente equacionada e balanceada é:

a) H2O2 (aq) H2 (g) 1 O2 (g)

b) H2O2 (aq) H2O (líq) 1 O2 (g)

c) H2O2 (aq) 2 H2O (líq) 1 O2 (g)

d) 2 H2O2 (aq) 2 H2O (líq) 1 O2 (g)

e) 2 H2O2 (aq) 2 H2O (líq) 1 H2 (g)

Luz

Luz

Luz

Luz

Luz

a) O que é equação química?

b) O que é equação iônica?

REVISÃO Responda em

seu caderno

EXERCÍCIOS Registre as respostas

em seu caderno

c) O que é balancear uma equação quí-mica?


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a) Fe + O2 à Fe2O3 b) B2O3 + C à B4C + CO

Treinamento:

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c) C2H6 + O2 à CO2 + H2O d) C3H6 + O2 à CO2 + H2O e) C6H8 + O2 à CO2 + H2O

Prof. Júlio Xavier

f) Aℓ + H2SO4 à Aℓ2(SO4)3 + H2 g) Aℓ + Mn3O4 à Aℓ2O3 + Mn h) Aℓ + MnO2 à Mn + Aℓ2O3

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i) Al(OH)3 + H2SO4 à Al2(SO4)3 + H2O j) H3PO4 + Ca(OH)2 à Ca3(PO4)2 + H2O k) Ca3(PO4)3 + SiO2 + C à CaSiO3 + P + CO

Classificação das reações

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Adição ou síntese

Decomposição ou análise

Simples troca ou deslocamento

Dupla troca

Reações de síntese

Definição: Ocorrem quando duas ou mais substâncias reagem, produzindo uma única substância mais complexa.

A + B AB

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Exemplos:

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3 (PUC-RJ) O óxido de alumínio (Al2O3) é utilizado comoantiácido. A reação que ocorre no estômago é:

x Al2O3 1 y HCl z AlCl3 1 w H2OOs coeficientes x, y, z e w são, respectivamente:a) 1, 2, 3, 6 c) 2, 3, 1, 6 e) 4, 2, 1, 6b) 1, 6, 2, 3 d) 2, 4, 4, 3

4 (UFMG) A equaçãoCa(OH)2 1 H3PO4 Ca3(PO4)2 1 H2O

não está balanceada. Balanceando-a com os menoresnúmeros possíveis, a soma dos coeficientes estequio-métricos será:a) 4 b) 7 c) 10 d) 11 e) 12

5 (Fatec-SP) Uma característica essencial dos fertilizantes éa sua solubilidade em água. Por isso, a indústria de ferti-lizantes transforma o fosfato de cálcio, cuja solubilidadeem água é muito reduzida, num composto muito maissolúvel, que é o superfosfato de cálcio. Representa-se esseprocesso pela equação:Cax(PO4)2 1 y H2SO4 Ca(H2PO4)z 1 2 CaSO4

onde os valores de x, y e z são, respectivamente:a) 4, 2 e 2 c) 2, 2 e 2 e) 3, 2 e 2b) 3, 6 e 3 d) 5, 2 e 3

6 (Unifor-CE) O coeficiente estequiométrico do O2 na equa-ção 2 Fe 1 ...... O2 Fe2O3 é corretamen-te indicado pelo número:a) 1,0 b) 1,5 c) 3 d) 3,5 e) 5

7 (Fuvest-SP) A seqüência de reações:x KHCO3 M 1 CO2 1 H2OCO2 1 Ba(OH)2 N 1 H2O

ficará correta se x, M e N forem substituídos, respectiva-mente, por:a) 1, K2CO3 e Ba2CO3

b) 1, K2O2 e Ba2Cc) 2, K2O e BaHCO3

d) 2, K2CO3 e Ba2HCO3

e) 2, K2CO3 e BaCO3

8 (Mackenzie-SP)

x + y w

Supondo que e signifiquem átomos diferen-tes, então o esquema acima representará uma reação quí-mica balanceada se substituirmos as letras x, y e w, res-pectivamente, pelos valores:a) 3, 2 e 2b) 1, 2 e 3c) 1, 2 e 2d) 2, 1 e 3e) 3, 1 e 2

3 CLASSIFICAÇÕES DAS REAÇÕES QUÍMICAS

As reações químicas podem ser classificadas segundo vários critérios. Por exemplo:• quando uma reação libera calor, nós a chamamos de exotérmica (do grego: exo, “para fora”;

thermos, calor); é o caso da queima do carvão:C 1 O2 CO2 1 calor

• pelo contrário, quando uma reação consome calor para se processar, nós a chamamos deendotérmica (do grego: endo, “para dentro”; thermos, calor); é o caso da reação:

N2 1 O2 1 calor 2 NONo momento, a classificação que mais nos interessa é a que agrupa as reações em:• reações de síntese ou de adição;• reações de análise ou de decomposição;• reações de deslocamento ou de substituição ou de simples troca;• reações de dupla troca ou de dupla substituição.

3.1. Reações de síntese ou de adiçãoOcorrem quando duas ou mais substâncias reagem, produzindo uma única substância mais com-

plexa. Por exemplo:

C 1 O2 CO2

S 1 O2 SO2

CaO 1 H2O Ca(OH)2

A reação de síntese é denominada:• síntese total — quando partimos apenas de substâncias simples (1o e 2o exemplos anteriores);• síntese parcial — quando, entre os reagentes, já houver no mínimo uma substância composta

(3o exemplo anterior).

D

D


Reações de análise

A + B AB

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Definição: Ocorrem quando uma substância se divide em duas ou mais substâncias de estruturas mais simples.

Exemplos:

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3.2. Reações de análise ou de decomposiçãoOcorrem quando uma substância se divide em duas ou mais substâncias de estruturas mais sim-

ples. Por exemplo:

2 HgO 2 Hg 1 O2 ; 2 KClO3 2 KCl 1 3 O2

Certas reações de análise ou de decomposição recebem nomes especiais, como:• pirólise — decomposição pelo calor (na indústria é chamada também de calcinação);

2 Cu(NO3)2 2 CuO 1 4 NO2 1 O2

D

MnO2

D

• fotólise — decomposição pela luz H O H O 12

O2 2 2 21

• eletrólise — decomposição pela eletricidade H O 12

O2 H2 21

3.3. Reações de deslocamento ou de substituição ou de simples trocaOcorrem quando uma substância simples reage com uma substância composta e “desloca” desta

última uma nova substância simples:

Cu 2 Ag2 AgNO3 Cu(NO3)21 1

Em A temos cristais de nitrato de cobre (Cu(NO3)2).Em B os cristais de nitrato de cobre são aquecidos(pirólise do nitrato de cobre), formando o óxido cúprico(CuO), que é um sólido preto, com desprendimento dodióxido de nitrogênio (NO2), gás com coloraçãoavermelhada, e oxigênio, que é um gás incolor.

As reações indicadas abaixo também são exemplos de reação de deslocamento ou de substituiçãoou de simples troca.

Fe CuCuSO4 FeSO41 1 Fe H22 HCl FeCl21 1;

Em A temos uma fita de cobre numa soluçãode nitrato de prata (AgNO3). À medida que a reaçãose processa, a fita vai ficando prateada e a soluçãode nitrato de prata vai ficando azulada B. Trata-se deuma reação de deslocamento (substituição ou simplestroca). A prata presente na solução vai sendodeslocada pelo cobre presente na fita. Os íons cobreem solução são responsáveis pelo tom azulado.

EDU

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SAN

TALI

ESTR

A

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ERJA

IME

/CID

D

Gás vermelhoSólido azul Gás incolorSólido preto

JAVI

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IME

/ CID

A B

A B

Luz

Eletrólise

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3.2. Reações de análise ou de decomposiçãoOcorrem quando uma substância se divide em duas ou mais substâncias de estruturas mais sim-

ples. Por exemplo:

2 HgO 2 Hg 1 O2 ; 2 KClO3 2 KCl 1 3 O2

Certas reações de análise ou de decomposição recebem nomes especiais, como:• pirólise — decomposição pelo calor (na indústria é chamada também de calcinação);

2 Cu(NO3)2 2 CuO 1 4 NO2 1 O2

D

MnO2

D

• fotólise — decomposição pela luz H O H O 12

O2 2 2 21

• eletrólise — decomposição pela eletricidade H O 12

O2 H2 21

3.3. Reações de deslocamento ou de substituição ou de simples trocaOcorrem quando uma substância simples reage com uma substância composta e “desloca” desta

última uma nova substância simples:

Cu 2 Ag2 AgNO3 Cu(NO3)21 1

Em A temos cristais de nitrato de cobre (Cu(NO3)2).Em B os cristais de nitrato de cobre são aquecidos(pirólise do nitrato de cobre), formando o óxido cúprico(CuO), que é um sólido preto, com desprendimento dodióxido de nitrogênio (NO2), gás com coloraçãoavermelhada, e oxigênio, que é um gás incolor.

As reações indicadas abaixo também são exemplos de reação de deslocamento ou de substituiçãoou de simples troca.

Fe CuCuSO4 FeSO41 1 Fe H22 HCl FeCl21 1;

Em A temos uma fita de cobre numa soluçãode nitrato de prata (AgNO3). À medida que a reaçãose processa, a fita vai ficando prateada e a soluçãode nitrato de prata vai ficando azulada B. Trata-se deuma reação de deslocamento (substituição ou simplestroca). A prata presente na solução vai sendodeslocada pelo cobre presente na fita. Os íons cobreem solução são responsáveis pelo tom azulado.

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D

Gás vermelhoSólido azul Gás incolorSólido preto

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A B

A B

Luz

Eletrólise

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Certas reações de análise ou de decomposição recebem nomes especiais, como:

• Pirólise — decomposição pelo calor (calcinação);

• Eletrólise — decomposição pela ação da corrente elétrica;

• Fotólise — decomposição pela luz.

Compostos instáveis

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NH4OH

H2CO3

Reações de simples troca

A + BC AC + B

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Definição: Ocorrem quando uma substância simples reage com uma substância composta e “desloca” desta última uma nova substância simples

Duas possibilidades:

Quando a substância simples é um metal

Quando a substância simples é um ametal

A + BC AC + B

Metal mais reativo

Metal menos reativo

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A) Quando a substância simples é um metal:

1A e 2A = mais reativos

Cu, Hg, Ag, Pt e Au = menos reativos

Cu

Ag

Au Pt Hg

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Reatividade dos metais:

Fe + CuCl2 FeCl2 + Cu

Metal mais reativo

Metal menos reativo

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Au + CuCl2 Não ocorre

Metal menos reativo

Metal mais reativo

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1A > 2A > Al > Zn > Fe > > Cu > Hg > Ag > Pt > Au

Reatividade decrescente

H

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Reatividade dos metais:

a) Na + HCl

b) Zn + Ag2SO4

c) Mg + HCl d) Cu + ZnSO4

e) K + H2O

f) Ca + H2O

g) Al + H2O

h) Ag + H2O

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A + BC AC + B

Ametal mais reativo

Ametal menos reativo

Prof. Júlio Xavier

A) Quando a substância simples é um ametal:

F, O, N, Cl, Br, I, S, P = mais reativos

Prof. Júlio Xavier

Reatividade dos ametais:

F2 + 2NaCl 2NaF + Cl2

Ametal mais reativo


Prof. Júlio Xavier

I2 + NaCl Não ocorre

Ametal mais reativo


Prof. Júlio Xavier

Reatividade decrescente

F > O > N > Cl > Br > I > S > P

Prof. Júlio Xavier

Reatividade dos ametais:

Reações de dupla troca

AB + CD

Exemplo:

HCl + NaOH

+ - + - AD + CB

NaCl + HOH

Prof. Júlio Xavier

Definição: Ocorrem quando dois compostos reagem, permutando entre si dois elementos ou radicais e dando origem a dois novos compostos

Sal1 + Sal2 Sal3 + Sal4

Exemplo:

AgNO3 + NaCl NaNO3 + AgCl

Prof. Júlio Xavier

Ácido1 + Sal1 Sal2 + Ácido2

Exemplo:

H2SO4 + Na2S Na2SO4 + H2S

Prof. Júlio Xavier

Base1 + Sal1 Sal2 + Base2

Exemplo:

CuSO4 + NaOH Na2SO4 + Cu(OH)2

Prof. Júlio Xavier

Importante!!

Algumas condições devem ser atendidas para caracterizarmos o acontecimento de uma reação como essa.

Critérios mais típicos:

Produto Insolúvel

Produto Volátil

Produto menos dissociado / Ionizado

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Produto Insolúvel Precipitado ou corpo de fundo

AgNO3 + NaCl NaNO3 + AgCl

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KNO3 + NaCl NaNO3 + KCl Produtos solúveis

A reação não ocorre !!

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Prata = Ag Chumbo = Pb Cálcio = Ca Bário = Ba

AgCl AgBr AgI

PbCl2 PbBr2 PbI2

CaCO3 BaCO3 CaSO4 BaSO4

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Os precipitados mais comuns contêm:

Produto Volátil Substâncias gasosas

H2SO4 + Na2CO3 Na2SO4 + H2CO3

H2O + CO2

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H2SO3 H2O + SO2

H2CO3 H2O + CO2

NH4OH NH3 + H2O

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Compostos instáveis mais comuns:

Produto menos dissociado Forma-se água ou ácidos e bases mais fracos. Não há evidências macroscópicas.

Na2S + 2HCl 2NaCl + H2S

ácido mais fraco

Prof. Júlio Xavier

Existem outros!!

A mudança de cor é um indicativo de que houve uma reação.

Prof. Júlio Xavier

a) NaCl + AgNO3 b) NaNO3 + H2SO4 c) Ca(OH)2 + HCl d) Ba(OH)2 + HNO3 e) NaCN + HCl f) NaOH + FeCl3

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Reações inorgânicas

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