Apostila de Química Inorgânica do Prof. Léo Marcos Funções Inorgânicas

CAPITULO IV – FUNÇÕES INORGÂNICAS

TEORIA DE ARRHENIUS

Através de experimentos de condutividade elétrica, Arrhenius classificou as soluções em, eletrolíticas e não-eletrolíticas.

Soluções eletrolíticas: são aquelas que conduzem eletricidade, são soluções iônicas.

A solução iônica pode ser obtida a partir de:

·         Substância iônica sofrendo dissociação:

                        H₂O

NaCl(s)      =======>      Na⁺ (aq)     +     Cl^- (aq)

           H₂O

    HCl         =======>    H₃O⁺ (aq)     +     Cl^- (aq)

Soluções não-eletrolíticas: são aquelas que não conduzem eletricidade.

FUNCÕES INORGÂNICAS

Para facilitar o estudo da Quimica, as substâncias são divididas em grupos, chamados funções químicas, que apresentam propriedades semelhantes. As principais funções inorgânicas são: Ácidos, Bases, Sais e Óxidos.

ÁCIDOS

Antes de Arrhenius formular sua teoria, os ácidos eram conceituados através de uma série de propriedades comuns, como:

·         Apresentam sabor azedo.

·         Tornam vermelho o papel de tornassol azul.

·         São incolores na presença de fenolftaleína.

·         Conduzem corrente elétrica.

·         Quando adicionados ao mármore e a outros carbinatos, produzem efervescência, com liberação de gás carbônico (CO2).

De acordo com a teoria de Arrhenius, os ácidos são substâncias que em solução aquosa sofrem ionização, liberando como cátions somente H⁺.

Exemplos:

H2O

HNO3       =======>        H⁺ (aq)      +      NO₃^- (aq)

H₂CO₃     =======>        2H⁺ (aq)      +     CO₃^2- (aq)

Classificação dos ácidos

·         Quanto ao número de Hidrogênios ionizáveis:

Monoácidos: HBr; HNO₃; HCl

Diácidos: H₂S; H₂SO₄

Triácidos: H₃PO₄

Exceções:        H3PO3 – diácido

H3PO2 – monoácido

·         Quanto à presença de Oxigênio:

Hidrácidos: ácidos sem oxigênio: HF; HCl; HBr; HI; H₂S; HCN.

Oxiácidos: ácidos com Oxigênio: HNO₃; H₂CO₃; H₂SO₄; H₃PO₄.

·         Quanto ao número de elementos:

Binário: HCl; HBr.

Ternário: HCN; HNO₃.

Quaternário: HCNO; HCNS.

Nomenclatura dos ácidos

Para hidrácidos, ácidos sem Oxigênio:

Ácido  +  nome do elemento  +   ídrico.

Exemplos:

HCL – ácido clorídrico.

H₂S – ácido sulfídrico

Hbr – ácido bromídrico

Para oxiácidos, ácidos com Oxigênio:

                                                                       oso

Ácido  +  nome do elemento  +              ou

                                                                       ico

oso – menor número de átomos de oxigênio

ico – maior número de átomos de oxigênio

Para relacionar o nome do ácido com o nome do seu âniom, usamos a seguinte regra:

Veja a relação entre os nomes do ânion e do ácido correspondente e alguns exemplos:

Nos ácidos de enxofre e fósforo, ocorrem pequenas modificações na nomenclatura:

Exemplo:        H2SO4            –          ácido sulfúrico

H₂SO₃              –          ácido sulfuroso

H₃PO₄              –          ácido fosfórico

H₃PO₃              –          ácido fosforoso

BASES

Antes da teoria de Arrhenius, as bases eram conceituadas por uma série de propriedades comuns, tais como:

·         Possuem sabor adstringente, isto é, “amarram a boca”.

·         Tornam a pele lisa e escorregadia.

·         Tornam azul o papel de tornassol vermelho.

·         Avermelham a fenolftaleína.

·         Conduzem corrente elétrica.

De acordo com a teoria de Arrhenius, bases são substâncias que em solução aquosa sofrem dissociação, liberando como único tipo de ânion os íons OH (hidroxila ou oxidrila).

Exemplo:

  H₂O

NaOH  =====>  Na+ (aq)    +     OH- (aq)

    H₂O

Ca(OH)₂ ====>  Ca₂+ (aq)   +   2 OH- (aq)

CLASSIFICAÇÃO DE BASES

·         Quanto ao número de hidroxilas (OH):

Monobase: NaOH, KOH.

Dibase: Ca(OH)2, Ba(OH)2.

Tribase: AL(OH)3.

                                       

NOMENCLATURA DAS BASES

Se o cátion possue apenas uma valência (carga fixa), basta escrever:

Hidróxido    de    nome do cátion.

Exemplos:

NaOH – Hidróxido de Sódio.

Ca(OH)₂ – Hidróxido de Cálcio.

Al(OH)₃ – Hidróxido de Alumínio.

Se o cátion possue duas valências (carga variável), usamos algarismos romanos ou a terminação OSO (para a menor carga) ou ICO (para a maior carga).

Exemplos:

                           Fe²⁺   e    Fe³⁺

Fe(OH)₂   –   hidróxido de ferro II ou Hidróxido ferroso.

FE(OH)₃    –   hidróxido de ferro III ou Hidróxido férrico.

                            Au⁺   e   Au³⁺

AuOH   –   hidróxido de ouro I ou hidróxido auroso.

Au(OH)₃   –   hidróxido de ouro III ou hidróxido áurico.

                                      TABELA DE CÁTIONS

                                               
                                                    SAIS

São compostos formados da união (reação) entre ácidos e bases.

                   Ácido + Base   ====>   Sal  +  Água

Exemplo:        
                       HCL   +   NaOH      ====>     NaCl    +     H₂O 

CLASSIFICAÇÃO    DOS    SAIS

·        Quanto à sua obtenção:

Sais neutros: obtidos a partir da neutralização total de um ácido por uma base.

H₂S   +   2 KOH   =====>   K₂S   +   2 H₂O

                                                                                 Sal neutro

Sais básicos: obtidos pela neutralização parcial de uma base (sobram ânions OH^-)

H₂SO₄   +   Al(OH)₃   =====>   Al(OH)SO₄   +   2 H₂O

                                                                                          Sal básico

Sais ácidos: obtidos pela neutralização parcial de um ácido (sobram cátions H⁺ ionizáveis)

H2SO4   +    NaOH   =======>    NaHSO4    +     H2O

                                                                                              Sal ácido

·         Quanto à presença de Oxigênio

Sais oxigenados ou oxisais: contém oxigênio.

CaCO₃; Na₂SO₄; KClO₃.

Sais não – oxigenados: não contém oxigênio.

NaI; AlCl₃; Fe [ Fe (CN)₆  ]

NOMENCLATURA DOS SAIS

Nome do ânion   de   nome do cátion  (valência).

Exemplos:

NaNO3   -   nitrato de sódio

FeCl2   -   cloreto de ferro II ou cloreto ferroso

FeCl3   -   cloreto de ferro III ou cloreto férrico.

ÓXIDOS

Óxidos: são compostos binários oxigenados nos quais o Oxigênio é o elemento mais eletronegativo.

    

E_XO_Y

Exemplos:       NO₂; CO; CO₂; CaO; Fe₂O₃

Classificação dos óxidos

Óxidos ácidos: são óxidos moleculares, geralmente não – metais, que:

·         Reagem com água formando ácidos.

·         Reagem com bases formando sal + água.

Exemplos:     SO₃   +    H₂O    =========>   H₂SO₄

                  SO₃   +   2 NaOH   ===>   Na₂SO₄   +   H₂O

Óxidos básicos: são óxidos iônicos, geralmente de metais, que:

·         Reagem com água formando bases.

·         Reagem com ácidos formando sal + água.

Exemplos:      CaO   +   H₂O =====>   Ca(OH)  
                   CaO   +   2 HCl ====>   CaCl₂   +   H₂O

Óxidos anfóteros: são óxidos que reagem tanto com ácidos como com bases.

Exemplos:       Al2O3; ZnO; PbO.

Óxidos neutros ou indiferentes: não reagem com água, nem com ácido, nem com base.

Exemplos:       CO; NO; N₂O.

Peróxidos: apresentam dois átomos de oxigênio ligados entre si.

Exemplos:       Na₂O₂; Ca₂O₂; H₂O₂.

NOMENCLATURA DOS ÓXIDOS

Os óxidos formados por não – metais ligados a Oxigênio são classificados como Óxidos Moleculares e tem seu nome estabelecido pela seguinte regra:

               Prefixo que indica                                                Prefixo que indica

                    quantidade          +    óxido de       +        a quantidade          +     nome do elemento

                    de Oxigênio                                          do outro elemento

Exemplos:

CO = monóxido de carbono

CO2 = dióxido de difósforo

P2O5 = pentóxido de difósforo

Os óxidos formados por metais geralmente são óxidos iônicos e neles o oxigênio apresenta carga -2. Seu nome é formado da seguinte maneira:

Óxido de nome do elemento (valência)

Exemplos:       Na2O = óxido de sódio

                        Fe2O3 = Óxido de Ferro III

NÚMERO DE OXIDAÇÃO

O número de oxidação ou Nox, é a carga real ou aparente que um átomo adquire em função da diferença de eletronegatividade entre eles e os seus ligantes, numa ligação química.

·         O nox de um elemento em uma substância simples é sempre zero, pois não há nem perda e nem ganho de elétrons.

Exemplos:                  H₂ : Nox_H   =  0

                                   O₃ : Nox_O   =  0

Fe : Nox_Fe   =  0

·         O Nox de um íon simples é igual à sua carga (é a própria definição de Nox).

Exemplos:                  Na⁺ : Nox_Na  =  + 1

S^{2 -} : Nox_S  =  - 2

·         O Nox do Hidrogênio em compostos é + 1, com exceção dos compostos com metal, em que o Nox_H = -1

Exempos:                   H₂O : Nox_H  =  + 1

NaH : Nox_H  =  - 1

·         O Nox do Oxigênio nos compostos é – 2, com exceção dos compostos com Flúor (O₂F₂  e  OF₂).

Exemplos:                  H₂O  :  Nox_O  =  - 2

H₂O₂ :  Nox_O  =  - 1

O₂F₂  :  Nox_O   =  + 1

OF₂   :  Nox_O  =  + 2

A soma algébrica dos Nox de todos os átomos de uma molécula é sempre igual a zero (o número de elétrons cedidos é sempre igual ao número de elétrons recebidos).

Exemplos:

          H₂ O                                              Na₂  S                                    H₂ S O₄

    Nox : + 1, - 2                                 Nox : + 1, - 2                      Nox :  + 1,  + 6,  - 2

Soma :  + 2  –  2  =  0                   Soma :  + 2 - 2  =  0           Soma :  + 2,  + 6,  - 8  =  0

A soma algébrica dos Nox dos elementos em um íon composto é igual à sua carga (a carga do íon indica que houve perda ou ganho de elétrons).

Exemplos:

N  H₄⁺                                     Cr₂  O₇^2-

       Nox :  - 3,  + 1                      Nox :    +   6   -   2

            Soma :  -  3  +  4  =  +  1        Soma :  +   12   -   14   =   - 2

Para se determinar o Nox de algum átomo numa molécula, usam-se os Nox conhecidos.

Exemplo:                                                      

H₄     P₂     O₇

         Nox :  +  1   x   -  2

Soma:  +  4  +  2x  -  14  =  0

2x  =  10

    x = 5

      Nox_P  =  + 5

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

1)      O conjunto de compostos inorgânicos quimicamente semelhantes representa o (a):

a)      Grupo inorgânico

b)      Função inorgânica

c)      Família inorgânica

d)      Sistema inorgânico

2)      Indique os dois produtos de uso comum que apresentam propriedades alcalinas:

a)      Sal e coalhada

b)      Detergente e vinagre

c)      Bicarbonato e álcool

d)      Leite de magnésia e soda cáustica

3)      Os compostos HCl, Mg(OH)₂ e CaCO₃, são respectivamente:

a)      Base, base, sal

b)      Base, base, óxido

c)      Ácido, base, sal

d)      Ácido, base, óxido

4)      As substâncias que, em solução aquosa conduzem a corrente elétrica e contém o grupo (OH-) hidroxila, são os / as:

a)      Sais

b)      Ácidos

c)      Bases

d)      Óxidos

5)      A pirita, o fluoreto de sódio e a gipsita, são típicos exemplos de:

a)      Sais

b)      Bases

c)      Ácidos

d)      Óxidos

6)      O ar que expiramos contém gás carbônico (CO₂), que se borbulhado dentro de água pura, forma pequena quantidade de H₂CO₃. Nestas condições, a solução obtida:

a)      Torna-se ligeiramente básica.

b)      Torna-se fortemente básica.

c)      Torna-se fracamente ácida.

d)      Continua neutra, como em seu estado puro.

7)      A fenolftaleína é uma espécie química que, adicionada a soluções aquosas básicas, adquire uma coloração vermelha. Assinale a alternativa que contém uma espécie química em presença da qual a fenolftaleína fica vermelha.

a)      Ca(OH)₂

b)      NaCl

c)      HCl

d)      KBr

8)      Assinale a alternativa errada:

a)      A fórmula do ácido sulfúrico é H₂S

b)      A fórmula do óxido de cálcio é CaO

c)      A fórmula do hidróxido de potássio é KOH

d)      A fórmula do gás nitrogênio é N₂

9)      A decomposição térmica do carbonato de cálcio é representada pela equação química:

      CaCO₃ (s)       ======>      CaO (s)     +     CO₂ (g)

                            Podemos dizer que nessa decomposição ocorre a formação de:

a)      Uma base e de um óxido

b)      Duas bases

c)      Um sal e um óxido

d)      Dois óxidos

10)  Assinale a alternativa correta:

a)      KBr representa a fórmula de um sal, enquanto que Na₂O representa a fórmula de um ácido.

b)      HNO₃ reprsenta a formula de um ácido, enquanto Ba(OH)₂ representa a formula de um sal.

c)      AlO₃ representa a formula de um sal, enquanto que CaCL₂ representa a formula de uma base.

d)      H₃PO₄ representa a formula de um ácido, enquanto que Al₂(SO₄)₃ representa a formula de um sal.

11)  O H₃PO₃ é um:

a)      Triácido

b)      Diácido

c)      Tetracido

d)      Monoácido

12)  Das alternativas abaixo, qual a única que NÃO corresponde a uma propriedade dos ácidos, segundo a definição de Arrhenius:

a)      Conduz eletricidade

b)      Apresenta sabor azedo

c)      Torna azul o tornassol vermelho

d)      Quando adicionado a um carbonato, produz efervescência com liberação de gás carbônico

13)  Assinale a alternativa em que estão representadas apenas as fórmulas de sais oxigenados de Cloro:

a)      NaCl, KCl, CaCl₂, AlCl₃

b)      BaCl₂, KClO₃, Zn(ClO₂)₂, AgCl

c)      Cr(ClO₃)₃, KNO₃, NaClO, Ca(ClO)₂

d)      AgClO₄, LiClO₂, Mg(ClO₃)₂, NaClO

14)  O ácido que dá origem ao sulfito férrico é utilizado como alvejante e conservante de alimentos. A reação de neutralização que produz este sal é proveniente dos seguintes reagentes:

a)      Ácido sulfídrico e óxido de ferro III

b)      Ácido sulfídrico e hidróxido de ferro III

c)      Ácido sulfúrico e hidróxido de ferro III

d)      Ácido sulfuroso e hidróxido de ferro III

e)      Ácido sulfuroso e óxido de ferro III

15)  A neutralização parcial de ácido carbônico pelo hidróxido de sódio, produz:

a)      Carbeto de sódio

b)      Carbonito de sódio

c)      Bicarbonato de sódio

d)      Carbonato de sódio

e)      Tiocarbonato de sódio

16)  O óxido CO não reage com água, porque é:

a)      Um superóxido

b)      Um peróxido

c)      Um anfótero

d)      Indiferente

17)  O elemento quimico oxigênio forma o ânion bivalente O^-2 chamado “óxido”. A representação da fórmula correta do óxido de ferro III é:

a)      Fe2O3

b)      Fe3O2

c)      FeO

d)      Fe3O4

18)  O pirofosfato de potássio (K₄P₂O₇), proveniente da neutralização do ácido pirofosfórico, apresenta para o FÓSFORO o número de oxidação:

a)      – 5

b)      – 2

c)      + 2

d)      + 5

e)      + 9

19)  Os números de oxidação do manganês nos compostos Na₂MnO₄ e NaMnO₄ são, respectivamente:

a)      7 e 6

b)      6 e 7

c)      6 e 6

d)      7 e 7

20)  O Pb é um metal de transição pertencente ao grupo 4A, podendo, quando forma compostos, apresentar dois números de oxidação (Nox). Considere a equação abaixo, que representa a reação ocorrida no interior dos acumuladores elétricos:

Pb + PbO₂  +  2  H₂SO₄ ===> 2  PbSO₄  +  2  H₂O

            O chumbo, nas substâncias Pb, PbO₂ e PbSO₄, apresenta Nox, respectivamente, iguais a:

a)      0, - 4,  2

b)      0,  4,  4

c)      – 4,  - 4,  2

d)      2,  2,  2

e)      0,  4,  2

21)  Dados os seguintes compostos:

I – MnO₂

II – Mn

III – MnSO₄

IV – KmnO₄

V – MnO(OH)

            O número de oxidação do manganês é máximo em:

a)      I

b)      II

c)      III

d)      IV

e)      V