Funções Inorgânicas 1 – introdução e hidretos

Funções Inorgânicas 1 – introdução e hidretos
Função química - introdução
A necessidade de agrupar e classificar tudo o que existe é uma particularidade do ser humano em sua
busca pelo conhecimento. Com as substâncias não foi diferente: elas foram classificadas em grupos,
segundo as semelhanças de suas fórmulas ou semelhanças em suas propriedades físicas, químicas ou
organolépticas (relacionadas às sensações e sentidos humanos, como sabor, cheiro, tato etc.). A palavra
"função", nesse caso, não tem relação com o significado de "utilidade".
As propriedades características de cada função química são denominadas “propriedades funcionais”.
Cabe ressaltar que algumas funções, como os hidretos e os óxidos, só apresentam semelhanças apenas
dentro de seus subgrupos. As diferenças entre os subgrupos se devem, na maioria das vezes, aos
diferentes tipos de ligações químicas presentes.
As principais funções inorgânicas são:





Hidretos
Óxidos
Hidróxidos (ou bases)
Ácidos
Sais
Hidretos
São compostos binários, ou seja, formados por dois elementos, sendo um deles o hidrogênio ( 1H).
Fórmula geral: EHx
“E” é um elemento qualquer e “x” é o índice do hidrogênio, que corresponde ao Nox do
elemento “E”. O valor do índice x é, no máximo, 4 (|x|
4).
Exemplos: NaH e PH3
Nomenclatura dos hidretos
1) Quando o elemento só tem possibilidade de formar um hidreto (um só valor de Nox).
Hidreto de _______________________________ (nome do elemento).
Exemplos:
NaH (hidreto de sódio)
CaH2 (hidreto de cálcio)
Hidretos de elementos de Nox 1+, como o hidreto de lítio (LiH), formam estruturas cristalinas em que os
1+
1cátions (Li ) e ânions (H ) ficam intercalados. Como qualquer substância iônica, eles formam sólidos
quebradiços.
Disponíveis (acesso 04.04.2014): http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/48/Lithium-hydride-3D-vdW.png e
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/72/LiHcrack.jpg
2) Quando há duas possibilidades de se formar hidretos (dois valores de Nox).
2.1) Nomenclatura antiga:
Hidreto
+ oso
(nome do elemento)
Exemplos:
Hidreto
(menor Nox)
+ ico
(nome do elemento)
(maior Nox)
FeH2 (hidreto ferroso)
FeH3 (hidreto férrico)
2.2) Nomenclatura de Stocks:
Hidreto de _________________
(nome do elemento)
Exemplos:
________________________
(Nox do elemento em algarismos romanos)
FeH2 (hidreto de ferro II)
FeH3 (hidreto de ferro III)
Classificação dos hidretos
Classificação quanto à natureza da ligação:
a) Hidretos iônicos ou metálicos: o elemento E é um metal (EHx)
Hidreto de alumínio: cátions com carga 3+ (Al3+)
atraem três ânions (H1-).
Hidreto de magnésio: cada cátion magnésio
(Mg2+) atrai dois ânions hidrogênio (H1-).
Disponível (acesso 4.4.2014):
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/46/Alumini
um-hydride-unit-cell-3D-vdW.png
Disponível (acesso 4.4.2014):
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/af/Magnesi
um-hydride-xtal-3D-ionic-B.png
O hidreto de titânio (TiH2) é um hidreto iônico, como também os
hidretos de cálcio, de sódio e todos os hidretos de elementos
metálicos. Por isso, são substâncias sólidas na temperatura
ambiente, já que os cátions e ânions se atraem “em rede”, ou
seja, todos atraindo todos.
Disponível (acesso: 4.4.2014):
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Titanium_hydride_TiH2.jpg
b) Hidretos moleculares ou ametálicos: o elemento E é um ametal (EHx)
A amônia é um dos hidretos moleculares mais importantes.
Tem molécula de geometria piramidal, com ligações muito
polares, já que são ligações entre o nitrogênio
(eletronegatividade elevada, de valor 3,04) e o hidrogênio (de
eletronegativadade baixa, de 2,20). Como o nitrogênio atrai
mais os elétrons, ele se torna o polo negativo da molécula, e
os hidrogênios são o polo positivo. É um gás na temperatura
ambiente, mas muito solúvel em água, já que a água também
é muito polar. Em água, apresenta propriedades básicas,
formando hidróxido de amônio (NH4OH), que é o único
hidróxido formado por cátion não metálico (NH41+, cátion
amônio). Portanto, dissolvida em água, a amônia não é mais
considerada hidreto.
OBS.:

Os hidretos moleculares formados pelos halogênios ou calcogênios são geralmente gasosos
nas condições ambientais e têm fórmula geral HxE; ou seja, o inverso da fórmula geral dos hidretos
(EHx). Na verdade, são classificados como ácidos, do tipo sem oxigênio, chamados de “hidrácidos”.
Exemplo: o ácido sulfídrico (H2S), algumas vezes, é erroneamente chamado de hidreto de enxofre.
Está errado, porque os hidretos trazem o hidrogênio no final da fórmula, ao contrario dos ácidos, em
que o hidrogênio vem antes.

O CH4 (metano) também não é considerado hidreto, por tratar-se de uma substância orgânica,
do grupo dos hidrocarbonetos. Suas propriedades e nomenclatura seguem as normas da química
orgânica, bem diferentes da inorgânica. O mesmo acontece com o etano (C2H6), propano (C3H8) e
uma infinidade de outros hidrocarbonetos.
c) Hidretos “bimetálicos”: são dois elementos metálicos na forma de cátions, combinados com o ânion
hidrogênio (H1-).
A fórmula geral desses hidretos (que não são compostos binários)
pode ser descrita como AyMzHx, sendo “y” o índice do primeiro
metal (geralmente metal alcalino, coluna IA), “z” o índice do
segundo metal e “x” é o índice do hidrogênio, que corresponde à
soma dos Nox de A e M.
O hidreto de lítio e alumíniio (LiAlH4) é um exemplo de hidreto que
não é binário (dois elementos), mas ternário (três elementos).
Como a carga do cátion alumínio é 3+ (Al3+) e do lítio é 1+ (Li1+), a
soma das cargas positivas é +4. Por isso, a fórmula contém quatro
ânions hidrogênio (H1-). Como toda substância iônica, é um sólido
na temperatura ambiente.
Hidreto de lítio e alumínio (LiAlH4)
Disponível (acesso: 4.4.2014):
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lithium_aluminium_hydride_100g.jpg
Reações dos hidretos

Alguns hidretos reagem violentamente com o oxigênio do ar atmosférico, assim que expostos
ao ar, como é o caso do hidreto de silício (SiH4).
Assista ao vídeo da reação do hidreto de silício, que queima espontaneamente em
contato com o ar.
Disponível (acesso 4.4.2014):
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Si_hydrides.theora.ogv

KH
Reagem violentamente com a água, originando soluções básicas e liberando gás hidrogênio (H2):
+ H2O
CaH2 + 2 H2O
→
KOH
+
→ Ca(OH)2 +
H2 (g)
2 H2 (g)
Esta reação pode ser utilizada para inflar botes
salva-vidas. Eles possuem uma pequena quantidade
de hidreto em seu interior, que, ao entrar em contato
com a água, libera o gás hidrogênio, que infla o bote
para que ele possa boiar.
Outros hidretos importantes da química do cotidiano
Fosfina (PH3)
A fosfina, também conhecida como hidreto de fósforo, fosfano ou fosfamina é um gás inflamável e
altamente tóxico que, geralmente, apresenta odor desagradável de peixe podre. É usado para controle de
diversos tipos de pragas agrícolas, comercializado na forma de pastilhas, pastas ou tabletes; na presença
de umidade, libera o gás tóxico. Nas exportações de produtos agrícolas, os containers com os produtos
são fechados com algumas gramas da pastilha, permanecendo fechados por 120 horas, depois abertos
por, pelo menos, 3 horas, sem acesso de pessoas, para total eliminação do gás.
A Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) está analisando a possibilidade de liberação do uso
da fosfina para o controle de pragas urbanas. O produto poderá ser usado para aplicação por entidades
especializadas para executar serviço de expurgos em locais hermeticamente fechados e ou confinados, no
controle do cupim madeira, traça de livro e broca.
Atualmente a fosfina é utilizada apenas na área agrícola para aplicação em expurgo de grãos
armazenados de arroz, aveia, cacau, cevada, milho, sorgo, trigo e é também aplicada para o controle de
pragas em raízes de cafeeiros.
Breaking Bad foi considerado pela crítica americana como o melhor seriado dramático já produzido.
Disponíveis (acesso 4.4.2014): http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Breaking_Bad_logo.svg e
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bryan_Cranston_%287598827092%29.jpg
No episódio de estréia do famoso seriado americano Breacking Bad, o químico Walter White (vivido pelo
ator Bryan Cranston) produz uma reação química no interior do trailler que ele usava como laboratório,
usando fósforo, água e calor para produzir o gás fosfina e matar dois traficantes que estavam para matálo. Assim que a reação começou, ele saiu do trailler depressa, fechando a porta atrás de si, sufocando os
bandidos.
Hidreto de sódio (NaH)
Muito utilizado como agente redutor na síntese de substâncias orgânicas e inorgânicas; ou seja, na
fabricação de substâncias em laboratório.
Hidreto de cálcio (CaH2)
Reage fortemente com água, liberando o gás hidrogênio. É amplamente usado como dessecante (retira
umidade) para alguns tipos de solventes.
Hidreto de berílio (BeH2)
Substância empregada como combustível de foguetes. Na sua queima, é liberado apenas vapor de água
para o ambiente.
Hidreto de antimônio (SbH3)
Gás altamente instável e tóxico, usado para endurecer ligas metálicas.
Hidrazina (H2N-NH2 ou N2H4)
A hidrazina é um líquido incolor, solúvel em água, com suave odor de amoníaco, que é obtido por
oxidação do amoníaco com hipoclorito de sódio. Seu uso mais importante é desoxigenar a água de
caldeiras (tirar o oxigênio, O2, dissolvido na água), para evitar a corrosão dos metais usados em
encanamentos e na própria caldeira, que podem enferrujar por ação do oxigênio dissolvido, principalmente
nas altas temperaturas usadas. É usado também como agente redutor na produção de espelhos.
Modelo estrutural da hidrazina.
As bolinhas azuis são átomos de nitrogênio e as brancas, de hidrogênio.
Também são chamadas ”hidrazinas” as substâncias obtidas pela substituição de
um ou mais hidrogênios por radicais orgânicos, mantendo a estrutura central dos
dois nitrogênios.
Disponível (acesso 4.4.2014):
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hydrazine-3D-balls.png
A mistura de hidrazina com oxigênio líquido ou peróxido de hidrogênio concentrado já foi utilizada como
combustível nos primeiros foguetes, desde o final da Segunda Guerra Mundial, pela Alemanha nazista.
Atualmente “versões modificadas” de hidrazina são utilizadas nas várias fases dos lançamentos espaciais,
em especial a nitrosodimetilamina, (CH3)2N2O, conhecida pela sigla NDMA, e a dimetil-hidrazina,
(CH3)2N2H2, conhecida pela sigla UDMH (dimetil hidrazina assimétrica, em inglês). As duas possuem
fórmulas bem semelhantes.
H3C
N
H3C
O
H3C
NH2
N
N
H3C
“Semelhança” entre a UDMH e a NDMA
Como há radicais orgânicos, essas “versões” da hidrazina não podem ser mais consideradas hidretos, pois
não são substâncias binárias (dois elementos), já que também possuem átomos de carbono.
Ilustração Educar Brasil
No entanto muito se tem discutido sobre os efeitos da hidrazina no meio ambiente e na saúde humana,
principalmente pelo risco que correm os moradores que residem próximo aos locais de lançamento de
foguetes e satélites, quando toneladas dessas substâncias são lançadas na atmosfera. É sabido que todas
as “versões” da hidrazina são substâncias cancerígenas e que causam lesões hepáticas. Testes com
animais comprovaram aumento significativo na incidência de câncer de pulmão e de fígado nas
populações testadas.
Exercícios
Questão 01 (Educar Brasil)
Notação
Nomenclaturas possíveis
Classificação
KH
AsH3
Hidreto de boro
SiH4
Hidreto de cobre II
Hidreto de berílio
CuH
PbH2
Hidreto plúmbico
AuH
Questão 02 (Educar Brasil)
A fosfina, PH3, e a amônia, NH3, são estruturalmente semelhantes: ambas são moléculas piramidais; e, por
isso mesmo, são polares, mas com diferentes intensidades. Responda:
a) Quais forças intermoleculares estão presentes e predominantes na amônia líquida e na fosfina
líquida?
Fosfina: ________________________
Amônia: ____________________________
b) Qual dos dois hidretos apresenta força intermolecular mais intensa? _____________________
c) Desenhe a interação intermolecular mais forte que ocorre entre duas moléculas de NH3.
d) Considere os pontos de fusão e de ebulição dos dois compostos.
Hidretos
Ponto de fusão (ºC)
Ponto de ebulição (ºC)
Fosfina (PH3)
-133
-88
Amônia (NH3)
-77
-33
EXPLIQUE as diferenças de pontos de fusão e de ebulição das duas substâncias, considerando os
tipos de forças intermediárias predominantes em cada uma das substâncias puras.
e) Com base nos dados da tabela, qual seria o estado físico dessas substâncias a -50°C?
Fosfina: ________________________
Amônia: ____________________________