Ácidos
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Capítulo 11 QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Princípios de Química Inorgânica Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Definição operacional de ácidos Ácidos são substâncias que avermelham o suco de uva ou de amora, avermelham o papel de tornassol azul, mantêm a fenolftaleína incolor e dão coloração vermelha/rósea ao extrato Papel de tornassol azul Fenolftaleína fica avermelhado mantém-se incolor QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Meio ácido Repolho roxo Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Meio mais ácido ANDREW LAMBERT PHOTOGRAPHY/SCIENCE PHOTO LIBRARY/LATINSTOCK ANDREW LAMBERT PHOTOGRAPHY/SCIENCE PHOTO LIBRARY/LATINSTOCK ANDREW LAMBERT PHOTOGRAPHY/SCIENCE PHOTO LIBRARY/LATINSTOCK EDUARDO SANTALIESTRA/CID do repolho roxo. Definição operacional de bases Bases são substâncias que azulam o papel de tornassol vermelho, dão coloração rósea à fenolftaleína e coloração Fenolftaleína fica rósea Meio básico Repolho roxo Meio mais básico Indicador ácido-base é uma substância que apresenta uma determinada coloração em meio ácido e outra em meio básico. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica ANDREW LAMBERT PHOTOGRAPHY/SCIENCE PHOTO LIBRARY/LATINSTOCK Papel de tornassol vermelho fica azulado ANDREW LAMBERT PHOTOGRAPHY/SCIENCE PHOTO LIBRARY/LATINSTOCK EDUARDO SANTALIESTRA/CID ANDREW LAMBERT PHOTOGRAPHY/SCIENCE PHOTO LIBRARY/LATINSTOCK verde/amarela ao extrato do repolho roxo. Ácidos, bases e condutividade elétrica Quando o HCl é dissolvido em água, ocorre o processo de ionização. HCl (g) H2O ‒ H (aq) + Cl (aq) + Devido à ionização, passam a existir, na solução de HCl, íons livres para se movimentar e, dessa forma, conduzir a ADILSON SECCO corrente elétrica. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica HCl dissolvido em água Ácidos, bases e condutividade elétrica Quando o NaOH é dissolvido em água, sofre o processo de dissociação iônica. H2O ‒ + NaOH (s) Na (aq) + OH (aq) Devido à dissociação iônica, passam a existir, na solução de NaOH, íons livres para se movimentar e, dessa forma, ADILSON SECCO conduzir a corrente elétrica. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica NaOH dissolvido em água O conceito ácido-base de Arrhenius Ácido é todo composto que, dissolvido em água, origina H+ como único cátion (o ânion varia de ácido para ácido). Base é todo composto que, dissolvido em água, origina OH− como único ânion (o cátion varia de base para base). Segundo Arrhenius, o íon H+ seria o responsável pelo sabor azedo dos ácidos e por sua ação sobre indicadores. E o íon OH− seria o responsável pelo sabor adstringente das bases e por sua ação sobre indicadores. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Ácidos: fórmulas e nomenclatura Ácidos não oxigenados (ou hidrácidos) Para denominar esse tipo de ácido, basta escrever o nome do elemento, seguido da terminação ídrico: HF ácido fluorídrico HCl ácido clorídrico HBr ácido bromídrico HI ácido iodídrico QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO H2S ácido sulfídrico (do latim sulfur, “enxofre”) HCN ácido cianídrico Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Ácidos: fórmulas e nomenclatura Ácidos oxigenados (ou oxiácidos) ácido nítrico H2SO4 ácido sulfúrico HClO3 ácido clórico H3PO4 ácido fosfórico H2CO3 ácido carbônico H3BO3 ácido bórico HNO3 Perceba que todos nomes terminam em ico. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Ácidos: fórmulas e nomenclatura Ácidos oxigenados (ou oxiácidos) A partir desses ácidos, acrescentando ou retirando oxigênio, conseguimos a fórmula de outros. HClO4 – – – HClO3 H2SO4 HNO3 H3PO4 ácido clórico ácido sulfúrico ácido nítrico ácido fosfórico HClO2 H2SO3 HNO2 H3PO3 ácido cloroso ácido sulfuroso ácido nitroso ácido fosforoso ácido perclórico HClO ácido hipocloroso QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO – – H3PO2 ácido hipofosforoso Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica per ... ico +o ... ico ‒o ... oso ‒o hipo ... oso Ácidos: fórmulas e nomenclatura Elementos pertencentes a um mesmo grupo (família) da tabela periódica possuem propriedades semelhantes. Assim, bromo (Br) e iodo (I) originam ácidos semelhantes aos do cloro (Cl), pois todos pertencem ao grupo dos halogênios. H Cl O4 ácido H Cl O3 H Cl H Cl per clór ico ácido clór ico O2 ácido clor oso O ácido clor oso hipo Trocando cloro por bromo ou por iodo, temos: QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Br brom I iod Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Ácidos: fórmulas e nomenclatura Sobre os prefixos orto, meta e piro: O prefixo orto indica apenas que o ácido em questão pode gerar outro por desidratação; esse prefixo pode ser omitido. O prefixo meta indica que o ácido pode ser considerado proveniente da retirada de 1 molécula de água de 1 molécula do ácido orto. O prefixo piro indica que o ácido pode ser considerado proveniente da retirada de 1 molécula de água de 2 moléculas do ácido orto. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Ácidos: fórmulas e nomenclatura Sobre os prefixos orto, meta e piro: Exemplificando: H3 P O4 − H2 O H P O3 QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO ácido fosfórico (ou ortofosfórico) 2 (H3 P O4) − ácido metafosfórico Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica H2 O H4 P2 O7 ácido fosfórico (ou ortofosfórico) ácido pirofosfórico Ácidos: fórmulas e nomenclatura O vinagre é uma solução aquosa de ácido acético. A ionização do ácido acético pode ser assim equacionada: CH3COOH QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO H+ + Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica CH3COO− Ácidos: fórmulas e nomenclatura Cromo e manganês são dois elementos metálicos que formam ácidos. HMnO4 ácido permangânico H2MnO4 ácido mangânico H2CrO4 ácido crômico H2Cr2O7 ácido pirocrômico (ou dicrômico) QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Fórmulas estruturais dos ácidos oxigenados 1. Escrever o símbolo do elemento que está no centro da fórmula molecular. 2. Colocar um oxigênio entre cada hidrogênio capaz de se ionizar (hidrogênio ionizável) e o elemento central. 3. Ligar os oxigênios restantes, se houver, ao elemento central. (Havendo hidrogênios não ionizáveis, eles devem ser ligados ao elemento central. Isso ocorre no H3PO3 e no H3PO2.) QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Fórmulas estruturais dos ácidos oxigenados Exemplificando: QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Fórmulas estruturais dos ácidos oxigenados Se considerássemos o modelo da “ligação dativa”, as fórmulas estruturais do H2SO4 e do H3PO4 ficariam: QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Ionização de ácidos Na ionização quebra-se uma ligação covalente e ambos os elétrons permanecem no ânion. O hidrogênio adquire carga positiva (H+) e o ânion carga negativa. ânion derivado do ácido carbônico 2‒ (CO3 ) ácido carbônico (H2CO3) As duas cargas negativas se devem aos elétrons que eram dos dois hidrogênios. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Ionização de ácidos Os ácidos podem ser classificados de acordo com o número de hidrogênios ionizáveis que há em suas moléculas. Assim, HCl e HNO3 são monoácidos, H2CO3 e H2SO4 são diácidos, H3PO4 e H3BO3 são triácidos e H4P2O7 é tetrácido. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO HCl H+ + Cl HNO3 H+ + NO3 H2CO3 2H+ H3P O4 3H+ + CO32 + PO34 Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica ‒ ‒ ‒ ‒ Ionização de ácidos QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Ionização de ácidos 3 hidrogênios ionizáveis 2 hidrogênios ionizáveis 1 hidrogênio ionizável O ácido fosfórico (H3PO4) é classificado como triácido. O ácido fosforoso (H3PO3) é classificado como diácido. O ácido hipofosforoso (H3PO2) é classificado como monoácido. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Algo mais sobre ácidos de Arrhenius Ácidos são substâncias que em solução aquosa originam H+ como único cátion. H+ não é estável (necessita de dois elétrons para se assemelhar ao gás nobre hélio). Para se estabilizar, um íon H+ se une à água produzindo um íon H3O+. + Íon H+ (nenhum elétron) QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Molécula de H2O Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Íon hidroxônio, ou hidrônio, H3O+ Algo mais sobre ácidos de Arrhenius Assim, a maneira mais correta de representarmos a ionização dos ácidos é: HCl + H2O HNO3 + H2O H2SO4 + 2 H2O + H3O + H3O + 2 H3O + ‒ Cl ‒ 3 2‒ 4 + NO + SO Ácido é todo composto que, dissolvido em água, origina H3O+ como único cátion. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Bases Fórmulas e nomenclatura As bases de Arrhenius são compostos iônicos formados por um cátion de elemento metálico ligado ionicamente ao íon OH−. OH− íon hidroxila ou íon oxidrila QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Bases Fórmulas e nomenclatura O nome é dado escrevendo as palavras “hidróxido de” seguidas pelo nome do metal. NaOH hidróxido de sódio KOH hidróxido de potássio AgOH hidróxido de prata Ca(OH)2 hidróxido de cálcio Zn(OH)2 hidróxido de zinco Al(OH)3 hidróxido de alumínio As bases podem ser classificadas de acordo com o número de hidroxilas presentes em suas fórmulas. Assim, NaOH e KOH são monobases, Ca(OH)2 e Fe(OH)2 são dibases e Al(OH)3 e Fe(OH)3 são tribases. NH4OH é considerada como uma monobase. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Bases Fórmulas e nomenclatura Quando o metal formador da base tiver carga variável, o modo moderno de nomear essas bases é escrever “hidróxido de” seguido do nome do metal e de um número, em algarismos romanos e entre parênteses, que corresponde à carga do cátion do metal. CuOH hidróxido de cobre (I) Fe(OH)2 hidróxido de ferro (II) Cu(OH)2 hidróxido de cobre (II) Fe(OH)3 hidróxido de ferro (III) QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Bases Fórmulas e nomenclatura Quando o metal possuir apenas duas cargas, há um outro modo para denominar as bases, mais antigo, porém ainda em uso. Usa-se a palavra “hidróxido” seguida do nome do elemento com a terminação oso no caso de ser o cátion com a carga menor e a terminação ico no caso de ser a maior. CuOH hidróxido cuproso Fe(OH)2 hidróxido ferroso Cu(OH)2 hidróxido cúprico Fe(OH)3 hidróxido férrico (do latim cuprum, “cobre”) QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Bases Amônia (NH3): uma base diferente A amônia (NH3), também chamada de amoníaco, é um composto gasoso que, ao ser dissolvido em água, sofre ionização produzindo como íon negativo exclusivamente OH. Por isso a amônia, em água, é classificada como base. NH3 (g) + H2O(l) + ‒ NH4 (aq) + OH (aq) A amônia sofre ionização quando é dissolvida em água. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Bases Amônia (NH3): uma base diferente Não confunda amônia (NH3), que é uma molécula, com amônio (NH+4), que é um íon positivo (cátion). Podemos representar o produto da reação equacionada anteriormente por meio da fórmula NH4OH e chamar essa base de hidróxido de amônio. Assim, o composto de fórmula NH4OH só existe na água. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica A escala de pH A água totalmente pura é considerada um meio neutro. Quando dissolvemos um ácido na água, isso produz uma solução ácida, ou meio ácido. E quando dissolvemos uma base na água, isso produz uma solução básica, ou meio básico. Uma solução neutra tem pH = 7. Uma solução ácida tem pH < 7. Uma solução básica (alcalina) tem pH > 7. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Na temperatura de 25 ºC A escala de pH Quanto menor o pH, maior a acidez de uma solução (ou, equivalentemente, menor a alcalinidade dessa solução). Quanto maior o pH, maior a alcalinidade de uma solução (ou, equivalentemente, menor a acidez dessa solução). QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Sais Neutralização total Sal HCl + NaOH QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO NaCl + HOH Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Sais Neutralização total Sal é um composto iônico que contém cátion proveniente de uma base e ânion proveniente de um ácido. HNO3 + NaOH NaNO3 + HOH H2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2 HOH H3PO4 + 3 KOH K3PO4 + 3 HOH O balanceamento dessas equações emprega coeficientes para o ácido e para a base visando igualar o número de íons H+ e OH−. Uma reação desse tipo é chamada de neutralização total. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Sais Sais normais: fórmulas e nomenclatura A nomenclatura dos sais é feita escrevendo-se o nome do ânion, a palavra “de” e o nome do cátion. (nome do ânion) QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO ÁCIDO ÂNION ídrico eto oso ito ico ato de (nome do cátion) Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Sais Sais normais: fórmulas e nomenclatura A nomenclatura dos sais é feita escrevendo-se o nome do ânion, a palavra “de” e o nome do cátion. Ácido clorídrico Na+ HCl Ácido nitroso HNO2 Ácido nítrico Cl− K+ NO2− NH4 1 cátion sódio 1 ânion cloreto 1 cátion potássio + 1 ânion nitrito cátion amônio Ácido sulfúrico HNO3 − 1 NO3 1 ânion nitrato KNO2 NH4NO3 cloreto de sódio nitrito de potássio nitrato de amônio Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica 2− Cu2+ NaCl QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO H2SO4 1 cátion cobre (II) SO4 1 ânion sulfato CuSO4 sulfato de cobre (II) (sulfato cúprico) Neutralização parcial de um ácido Quando a quantidade de íons H+ fornecidos pelo ácido for igual à de íons OH– fornecidos pela base, ocorrerá neutralização total. A neutralização parcial do ácido ocorre quando há excesso de íons H+. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Neutralização total de um ácido QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Neutralização parcial de um ácido QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Neutralização parcial de uma base Quando a quantidade de íons H+ fornecidos pelo ácido for igual à de íons OH– fornecidos pela base, ocorrerá neutralização total. A neutralização parcial da base ocorre quando há excesso de íons OH–. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Neutralização total de uma base QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Neutralização parcial de uma base QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Hidrogenossais: fórmulas e nomenclatura Deve-se indicar a quantidade de hidrogênios ionizáveis por meio dos prefixos mono-hidrogeno (o mono pode ser omitido), di-hidrogeno etc. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO NaH2PO4 – di-hidrogenofosfato de sódio Na2HPO4 – (mono-)hidrogenofosfato de sódio NaHSO4 – (mono-)hidrogenossulfato de sódio NaHCO3 – (mono-)hidrogenocarbonato de sódio Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Hidrogenossais: fórmulas e nomenclatura Os hidrogenossais eram antigamente chamados de sais ácidos. Assim, outra opção para dar nome a esses sais é fazer uso dos termos monoácido, diácido etc. Essa forma de nomenclatura tende, contudo, ao desuso. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO NaH2PO4 – fosfato diácido de sódio Na2HPO4 – fostato (mono)ácido de sódio NaHSO4 – sulfato (mono)ácido de sódio NaHCO3 – carbonato (mono)ácido de sódio Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Hidrogenossais: fórmulas e nomenclatura Quando o hidrogenossal for originário de um ácido com dois hidrogênios ionizáveis (e somente nesses casos), pode-se substituir o prefixo hidrogeno por bi. Exemplos importantes do uso do prefixo bi: H2SO4 sulfúrico H2SO3 sulfuroso QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO HSO4− bissulfato SO42− sulfato HSO3− bissulfito SO32− sulfito Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Hidrogenossais: fórmulas e nomenclatura Exemplos importantes do uso do prefixo bi: − H2CO3 carbônico H2S sulfídrico HCO3 bicarbonato CO32− carbonato HS − bissulfeto S2− sulfeto O uso do prefixo bi tem razões de origem histórica e, nesse contexto, não significa dois. Sua origem remonta a uma época em que as fórmulas dos compostos não eram conhecidas com precisão e pensava-se que o bicarbonato fosse o “dobro” do carbonato, por exemplo. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Hidroxissais: fórmulas e nomenclatura Sua nomenclatura, semelhante à nomenclatura dos hidrogenossais, é indicada pelos prefixos mono-hidroxi (o mono pode ser omitido), di-hidroxi etc. Al(OH)2Cl – di-hidroxicloreto de alumínio Al(OH)Cl2 – (mono-)hidroxicloreto de alumínio Ca(OH)NO3 – (mono-)hidroxinitrato de cálcio QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Hidroxissais: fórmulas e nomenclatura Os hidroxissais eram antigamente chamados de sais básicos. Assim, outra opção para dar nome a esses sais é fazer uso dos termos “monobásico”, “dibásico” etc. Essa nomenclatura tende, contudo, ao desuso. Al(OH)2Cl – cloreto dibásico de alumínio Al(OH)Cl2 – cloreto (mono)básico de alumínio Ca(OH)NO3 – nitrato (mono)básico de cálcio QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Sais hidratados Um sal é chamado de sal hidratado quando possui água de cristalização. Água de cristalização ou água de hidratação é a água que se encontra dentro do retículo cristalino de um composto iônico, em quantidade bem definida, fazendo parte de sua Cu(NO3)2 3 H2O QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO CoCl2 6 H2O CrCl3 6 H2O Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Ni(NO3)2 6 H2O FeCl3 6 H2O MARTYN F. CHILLMAID/SCIENCE PHOTO LIBRARY/LATINSTOCK composição. Sais higroscópicos Um composto higroscópico é aquele capaz de absorver espontaneamente água da atmosfera EDUARDO SANTALIESTRA/CID O sal de cozinha contém algumas impurezas (MgCl2 e MgSO4) que são higroscópicas. Em dias úmidos, essas impurezas absorvem água da atmosfera e deixam o sal empelotado, entupindo o saleiro. Em dias secos, a água do sal é perdida para a atmosfera, deixando o sal soltinho. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica “Saleiro entupiu, vem chuva!” é um ditado com um fundo de verdade, relacionado aos compostos higroscópicos. Ácidos, bases e sais como eletrólitos Força dos ácidos O grau de ionização () de um ácido indica a porcentagem ADILSON SECCO das moléculas dissolvidas na água que sofreram ionização. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Ácidos, bases e sais como eletrólitos Força dos ácidos Na solução de HCl o grau de ionização é de 92% e na de HF é de 8%. Apesar de o número de moléculas de ácido dissolvidas ser o mesmo, a solução de HCl conduz melhor a corrente elétrica porque apresenta maior quantidade de íons em uma mesma quantidade de água. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Força de ácidos Verifica-se aumento da força do ácido Ácidos fracos Ácidos moderados Ácidos fortes Para os ácidos inorgânicos HClO4: 4–1=3 ácido forte H2SO4: 4–2=2 ácido forte H3PO4: 4–3=1 ácido moderado H3BO3: 3–3=0 ácido fraco QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica oxigenados subtraia o número de hidrogênios ionizáveis do número de oxigênios: se o resultado for 2 ou 3, será um ácido forte; 1, moderado; 0, fraco. Força de ácidos Para os ácidos não oxigenados (hidrácidos), é útil saber que: Verifica-se aumento da força do ácido Fracos QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Moderado Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Fortes Força de ácidos O ácido carbônico (H2CO3) é uma exceção. É um ácido fraco, contrariando a regra (3 2 = 1; moderado). Trata-se de um ácido instável, que sofre decomposição em gás carbônico e água: H2CO3 (aq) CO2 (g) + H2O (l) QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Força de ácidos Como boa parte das moléculas dissolvidas se decompõe, restam poucas moléculas de H2CO3 para sofrer ionização, o que faz a solução apresentar baixa condutividade elétrica. Por isso, o H2CO3 é considerado fraco. O ácido acético (CH3COOH) é um ácido orgânico, mas que frequentemente aparece em procedimentos e em exercícios de Química Inorgânica. Ele também é fraco. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Solubilidade e força das bases Bases fortes são aquelas solúveis ou parcialmente solúveis em água. São capazes de fornecer soluções com concentrações apreciáveis de íons OH. São as de metais alcalinos e alcalinoterrosos (exceto Mg(OH)2). QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Solubilidade e força das bases Bases fracas são aquelas insolúveis (isto é, muito pouco solúveis). Fornecem soluções com concentrações muito baixas de íons OH. São as demais (incluindo Mg(OH)2). Apesar de a amônia ser uma base solúvel em água, ela é classificada como base fraca porque em suas soluções há concentrações relativamente baixas de íons OH. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Óxidos: definição e nomenclatura Óxido é todo composto químico formado pelo oxigênio e um outro elemento que não seja o flúor (por ser ele o único elemento mais eletronegativo que o oxigênio). Óxidos moleculares O oxigênio está ligado a um não metal ou semimetal por ligação(ões) covalente(s). Exemplos: QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO NO NO2 N2O N2O3 N2O4 N2O5 Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Óxidos: definição e nomenclatura Nomenclatura dos óxidos moleculares Devido a uma considerável variedade de óxidos moleculares, a regra de nomenclatura foi criada para evitar confusões ao chamá-los apenas pelo nome. Alguns exemplos são: QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO NO NO2 N2O monóxido de mononitrogênio dióxido de mononitrogênio monóxido de dinitrogênio N2O3 N2O4 N2O5 trióxido de dinitrogênio tetróxido de dinitrogênio pentóxido de dinitrogênio Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Óxidos: definição e nomenclatura Nomenclatura dos óxidos moleculares CO CO2 Cl2O6 monóxido de monocarbono dióxido de monocarbono hexóxido de dicloro O prefixo mono pode ser omitido quando usado na frente do nome do elemento. Por exemplo: NO – monóxido de nitrogênio CO – monóxido de carbono NO2 – dióxido de nitrogênio CO2 – dióxido de carbono QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Óxidos: definição e nomenclatura Óxidos iônicos Apresentam oxigênio combinado com um metal (metal e não metal se unem por ligação iônica). Como o oxigênio apresenta 6 elétrons na última camada, quando em ligação iônica, ele recebe 2 elétrons e fica com duas cargas negativas, formando o ânion O2, denominado íon óxido. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Óxidos: definição e nomenclatura Nomenclatura dos óxidos iônicos No caso dos óxidos iônicos, a nomenclatura segue a seguinte regra: escrever “óxido de” seguido pelo nome do metal. Na2O – óxido de sódio K2O – óxido de potássio CaO – óxido de cálcio BaO – óxido de bário Al2O3 – óxido de alumínio QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Óxidos: definição e nomenclatura Nomenclatura dos óxidos iônicos Caso seja um metal que forme mais de um cátion, então deve-se acrescentar, no final, um número, em algarismos romanos e entre parênteses, que corresponde à carga do cátion do metal. Cu2O – óxido de cobre (I) CuO QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO – óxido de cobre (II) FeO – óxido de ferro (II) Fe2O3 – óxido de ferro (III) Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Óxidos: definição e nomenclatura Nomenclatura dos óxidos iônicos Tratando-se de metais com duas cargas possíveis, como é o caso do cobre e do ferro, vale também outra forma de nomenclatura. Ela consiste na palavra “óxido” seguida do nome do elemento com a terminação oso, no caso de ser o cátion com a carga menor, ou a terminação ico, no caso de ser a maior. Cu2O – óxido cuproso FeO – óxido ferroso CuO – óxido cúprico Fe2O3 – óxido férrico QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Óxidos: definição e nomenclatura Nomenclatura dos óxidos iônicos O cromo e o manganês (metais) apresentam grande variedade de óxidos. O cromo forma CrO, Cr2O3, CrO2 e CrO3 e o manganês forma MnO, Mn2O3, MnO2, MnO3 e Mn2O7. Cr2O3 – trióxido de dicromo ou óxido de cromo (III) Mn2O7 – heptóxido de dimanganês ou óxido de manganês (VII) QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Óxidos: propriedades Óxidos ácidos ou anidridos Podem ser obtidos a partir da desidratação (retirada de água) de ácidos. Eles podem ser nomeados escrevendo-se a palavra “anidrido” seguida do nome do ácido que origina o óxido. H2 − H2 S O4 O H2 − H2 S O3 O 2 − (H N H2 O3) O O5 − H2 O (H3 3 (H2 P O4) O) S O2 trióxido de dióxido de pentóxido de dióxido de pentóxido de enxofre ou enxofre ou dinitrogênio ou carbono ou difósforo ou anidrido anidrido anidrido anidrido anidrido sulfúrico sulfuroso nítrico carbônico fosfórico Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica C O2 − 2 S O3 QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO N2 H2 C O3 P2 O5 Óxidos: propriedades Óxidos ácidos ou anidridos reagem com água formando ácido. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO SO3 + H2O H2SO4 CO2 + H2O H2CO3 N2O5 + H2O 2 HNO3 Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Óxidos: propriedades Óxidos ácidos ou anidridos reagem com bases formando sal e água. SO3 corresponde ao H2SO4 CO2 corresponde ao H2CO3 N2O5 corresponde ao HNO3 QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica ânion do ácido ânion do ácido ânion do ácido Óxidos: propriedades Óxidos básicos Tais óxidos podem ser encarados como resultado da desidratação dos respectivos hidróxidos. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Óxidos: propriedades Óxidos básicos reagem com água formando base. CaO + H2O Ca(OH)2 Na2O + H2O 2 NaOH Óxidos básicos reagem com ácidos formando sal e água. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO CaO corresponde ao Ca(OH)2 cátion da base Na2O corresponde ao NaOH cátion da base Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Óxidos: propriedades Óxidos neutros Óxidos neutros ou indiferentes são aqueles que não reagem com água, com ácidos nem com bases. São eles CO, NO e N2O. Comparação entre óxidos ácidos, básicos e neutros Óxido Ácido Formado por Composto Exemplo Não metal* e oxigênio Molecular CO2, N2O5, N2O3, NO2, N2O4, P2O5, P2O3, SO2, SO3, Cl2O7 Neutro Não metal e oxigênio Molecular CO, NO, N2O Básico Metal alcalino ou alcalinoterroso e oxigênio Iônico Na2O, K2O, Li2O, MgO, CaO, BaO * Três importantes exceções são o Mn2O7, o MnO3 e o CrO3, óxidos ácidos de metais, que possuem elevado caráter covalente. QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica Peróxidos: definição e nomenclatura Peróxido de hidrogênio (H2O2) QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Se fosse possível retirar os dois hidrogênios da molécula, e que cada um saísse deixando o respectivo elétron: Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica íon peróxido Peróxidos: definição e nomenclatura Os peróxidos de maior importância são os de metais alcalinos e alcalinoterrosos. A nomenclatura é semelhante à dos óxidos básicos: O 2‒ 2 íon peróxido QUÍMICA NA ABORDAGEM DO COTIDIANO Capítulo 11 – Princípios de Química Inorgânica ANOTAÇÕES EM AULA Autores: Eduardo Leite do Canto e Francisco Miragaia Peruzzo Editores: André Jun, Fabiana Eiko S. Asano e Paula Yumi Hirata Coordenação de produção: Maria José Tanbellini Revisão: Aline Souza, Miguel Facchini, Ramiro Morais Torres Diagramação: Mamute Mídia EDITORA MODERNA Diretoria de Tecnologia Educacional Editora executiva: Gabriela Dias Coordenadora editorial: Ivonete Lucirio Coordenador de projetos: Cristiano Galan Editora: Natália Coltri Fernandes Editor assistente de arte: Eduardo Bertolini Assistente editorial: Mayra Kallás Assistentes de arte: Adailton Brito, Ana Maria Totaro, Caroline Almeida, Valdeí Prazeres Iconografia: Maria Clara Antonelli, Rafael Galvão Revisão: Luiz Alberto de Andrade, Mariana Nascimento © Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. 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