AULAS SMART - REVISÃO 1) Ácidos Hidrácidos Alguns oxiácidos 2) Bases Algumas bases Força das bases: Fortes metais alcalinos + Fracas as demais 3) Sais - Reações de neutralização: ÁCIDO + BASE SAL + ÁGUA Alguns sais: Nomenclatura dos sais em relação aos ácidos: 4) ÓXIDOS De acordo com tal definição, os óxidos são formulados da seguinte forma: Onde: E representa o elemento ligado ao oxigênio que pode ser um metal ou um ametal; O representa o elemento oxigênio com carga – 2; X indica o número de átomos do elemento ligado ao oxigênio; Y indica o número de átomos de oxigênio da fórmula do óxido. NOMENCLATURA 1º) Para óxidos do tipo: EXOY, onde o elemento E é um ametal – óxidos moleculares. Prefixo que indica a quantidade de oxigênio (Y) Óxido de Prefixo que indica a quantidade do outro elemento (X) Mono, di, tri, tetra, penta, etc. Exemplos: CO → monóxido de carbono CO2 → dióxido de carbono NO2 → dióxido de nitrogênio N2O → monóxido de dinitrogênio N2O3 → trióxido de dinitrogênio Di, tri, tetra Nome do elemento 2º) Para óxidos do tipo: E XOY, onde o elemento E é um metal com a carga fixa – óxidos metálicos ou óxidos iônicos. Metais com carga fixa: → Metais alcalinos (1A) e Ag = +1 → Metais alcalinos terrosos (2A) e Zn = +2 → Alumínio = +3 Exemplo: Na2O → óxido de sódio CaO → óxido de cálcio Al2O3 → óxido de alumínio K2O → óxido de potássio MgO → óxido de magnésio Para montar a fórmula do óxido a partir do nome, é só lembrar a carga do metal, a carga do oxigênio -2 e fazer com que a soma das cargas se anule. Exemplos: Óxido de lítio → Li1+O2- invertendo as cargas: Li2O Óxido de bário → Ba2+O2-, como a soma das cargas é nula, então temos: BaO Óxido de alumínio → Al3+O2-, invertendo as cargas: Al2O3 Óxido de zinco → Zn2+O2-, como a soma das cargas é nula, então temos: ZnO Óxido de prata → Ag1+O2-, invertendo as cargas: Ag2O 3º) Para óxidos do tipo: EXOY, onde o elemento E é um metal com a carga variável. ou ainda: Metais com carga variável: → Ouro (Au1+ e Au3+) → Cobre (Cu1+ e Cu2+) → Ferro (Fe2+ e Fe3+) Exemplos: Au2O3 → óxido de ouro-III ou aúrico Cu2O → óxido de cobre-I ou cuproso Fe2O3 → óxido de ferro-III ou férrico CLASSIFICAÇÃO DOS ÓXIDOS ÓXIDOS ÁCIDOS OU ANIDRIDOS: são óxidos moleculares que reagem com a água, produzindo um ácido, ou reagem com uma base, produzindo sal e água. Os óxidos ácidos, como são obtidos a partir dos ácidos, pela retirada de água, são denominados de anidridos de ácidos. Exemplos: H2SO4 - H2O = SO3 (anidrido sulfúrico) H2SO3 - H2O = SO2 (anidrido sulfuroso) H2CO3 - H2O = CO2 (anidrido carbônico) HNO3 + HNO3 = H2N2O6 - H2O = N2O5 (anidrido nítrico) HNO2 + HNO2 = H2N2O4 - H2O = N2O3 (anidrido nitroso) H3PO4 + H3PO4 = H6P2O8 - 3 H2O = P2O5 (anidrido fosfórico) REAÇÕES ÓXIDOS BÁSICOS: são óxidos iônicos de metais alcalinos e metais alcalinos terrosos, que reagem com água, produzindo uma base, ou reagem com um ácido, produzindo sal e água. ÓXIDOS ANFÓTEROS: são óxidos que podem se comportar ora como óxido básico, ora como óxido ácido. Exemplos: ZnO, Al2O3, SnO, SnO2, PbO e PbO2. ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2O ÓXIDOS NEUTROS OU INDIFERENTES: são óxidos que não reagem com água, base ou ácido. São basicamente três óxidos: CO, NO, N2O. ÓXIDOS DUPLOS OU MISTOS: óxidos que se comportam como se fossem formados por dois outros óxidos, do mesmo elemento químico. Exemplos: Fe3O4 → FeO . Fe2O3 Pb3O4 → 2PbO . PbO2 PERÓXIDOS: os peróxidos são formados pelos elementos hidrogênio, metais alcalinos e alcalino-terrosos, sendo apenas o H2O2 molecular e os demais iônicos. A nomenclatura de um peróxido é semelhante à dos óxidos, bastando substituir a palavra óxido por peróxido: H2O2 → peróxido de hidrogênio (água oxigenada) Na2O2 → peróxido de sódio CaO2 → peróxido de cálcio Os peróxidos que reagem com: – água, produzindo base e peróxido de hidrogênio; – ácido, produzindo sal e peróxido de hidrogênio. SUPERÓXIDOS: os superóxidos são óxidos iônicos que possuem valência -1/2. São formados pelos metais alcalinos e alcalino-terrosos. A nomenclatura de um superóxido é semelhante à dos óxidos, bastando substituir a palavra óxido por superóxido: Na2O4 ou NaO2 → superóxido de sódio CaO4 → superóxido de cálcio APLICAÇÕES DE ALGUNS ÓXIDOS NO COTIDIANO Peróxido de hidrogênio – H2O2 • Conhecido comercialmente como água oxigenada (solução aquosa); • A solução aquosa de peróxido de hidrogênio (água oxigenada) possui concentração de oxigênio liberado por unidade de volume da solução. Assim, se 1 mL (ou 1 litro) de uma solução de água oxigenada é capaz de liberar 10 mL (ou 10 litros) de oxigênio nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP), diz-se que se trata de água oxigenada 10 volumes. • Utilizado na desinfecções de feridas (água oxigenada 5 ou 10 volumes), como alvejante de cabelos (água oxigenada 20 volumes), agente de branqueamento e desodorização de tecidos, etc. • Quando se faz a limpeza (desinfecção) de um ferimento com água oxigenada, no local surgem bolhas, provenientes da decomposição do H2O2: H2O2(aq) → H2O(l) + ½ O2(g) O O2(g) produzido é o responsável pelas bolhas produzidas que mata as bactérias anaeróbicas, ou seja, que não sobrevivem na presença do oxigênio. Óxido de cálcio – CaO • Conhecido comercialmente como cal viva ou cal virgem; • Obtido a partir da decomposição por aquecimento do calcário: CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) • O óxido de cálcio possui propriedades alcalinas, pois ao ser adicionado em água, produz uma base (hidróxido de cálcio). • Utilizado na construção civil no preparo da argamassa e também adicionado ao solo para diminuir a acidez (Calagem: adição de cal ao solo para reduzir a acidez). Óxido de magnésio – MgO • Conhecido comercialmente como magnesia; • Obtido por queima do magnésio ao ar. Reação do princípio de funcionamento do flash fotográfico: Mg(s) + ½ O2(g) → MgO(s) • O óxido de magnésio possui propriedades alcalinas, pois ao ser adicionado em água, produz uma base (hidróxido de magnésio) utilizado como antiácido estomacal. Óxido de silício – SiO2 • Conhecido comercialmente como sílica ou cristal de rocha; • É o constituinte químico da areia, considerado o óxido mais abundante da crosta terrestre. Apresenta-se nas variedades de quartzo, ametista, ágata, ônix, opala, etc; • Utilizado na fabricação do vidro, porcelana, tijolos refratários para fornos, argamassa, lixas, fósforos, saponáceos, etc. Óxido de alumínio – Al2O3 • Constitui o minério conhecido como bauxita (Al2O3.2H2O) ou alumina (Al2O3); • Utilizado na obtenção do alumínio e como pedras preciosas em joalherias (rubi, safira, esmeralda, topázio, turquesa, etc.). Dióxido de carbono – CO2 • Conhecido gás carbônico; • É um gás incolor, inodoro, mais denso que o ar. Não é combustível e nem comburente, por isso, é usado como extintor de incêndio; • O CO2 é o gás usado nos refrigerantes e nas águas minerais gaseificadas. O gás carbônico é um óxido de característica ácida, pois ao reagir com a água produz ácido carbônico: O CO2 sólido, conhecido por gelo seco, é usado para produzir baixas temperaturas, em extintores de incêndio e efeitos especiais em shows; • O CO2 não é tóxico, por isso não é poluente, porém uma alta concentração de gás carbônico na atmosfera INTENSIFICA o chamado efeito estufa. O QUE É EFEITO ESTUFA? Quando se queima óleo, carvão ou madeira, liberamos dióxido de carbono na atmosfera. Esse dióxido de carbono extra cria um "cobertor" ao redor da Terra. A maior parte da radiação de ondas curtas do Sol podem atravessar a camada. Mas a maioria das radiações de ondas longas da Terra não consegue escapar, fazendo com que a Terra fique cada vez mais quente. Isso é chamado de "efeito estufa" e causa aquecimento global. Efeito estufa: o excesso de gás carbônico na atmosfera absorve a radiação refletida pela Terra, originando um aumento da temperatura média do planeta, causando derretimento de gelo dos pólos originando muitos desequilíbrios ecológicos. As áreas verdes são essenciais para o equilíbrio ecológico e para a saúde humana. A importância do verde é maior nas grandes cidades, onde há grande concentração de poluentes. O oxigênio liberado pelas plantas funciona como um diluidor dos poluentes. Assim, quanto mais parques e praças, menos poluído será o ar que respiramos. Globalmente, uma das conseqüências da diminuição do verde é o efeito estufa - o aquecimento da Terra, que poderá trazer efeitos desastrosos se não for contido a tempo. Causas do Efeito de Estufa O excesso de dióxido de carbono, expelido pelos automóveis e industrias, está na origem do aumento do efeito de estufa. A acumulação de CO2 não vai permitir que a Terra liberte a percentagem de calor necessária, para manter a estabilidade a nível da temperatura. O CO 2 funciona como um potente filtro que permite a entrada das radiações solares, mas não permite a sua saída. Por este motivo é aconselhável a utilização dos transportes públicos e a utilização de filtros nas industrias. Consequências do efeito de estufa O aumento da temperatura terrestre pode provocar importantes alterações climáticas, em todas as regiões da Terra. Este aumento da temperatura provoca a redução das calotas polares, conseqüentemente estes originam o aumento gradual do nível das águas. Este aumento pode ser prejudicial para as zonas litorais que ficariam imergidas em água. O aumento da temperatura nas regiões desérticas e secas provocariam ainda maior secura, provocando fome e mortes. É por este que devemos preservar o ambiente! Monóxido de carbono – CO • É um gás incolor extremamente tóxico por inalação, pois se combina com a hemoglobina do sangue, impedindo o transporte de oxigênio às células e aos tecidos, causando hipoxia; • É considerado um gás inerte, ou seja, não reage com a água, soluções ácidas e soluções básicas; • É Combustível, ou seja, reage com o oxigênio. Forma-se na queima incompleta de combustíveis como álcool (etanol), gasolina, óleo, diesel, etc; • A quantidade de CO lançada na atmosfera pelo escapamento dos automóveis, caminhões, ônibus, etc. cresce na seguinte ordem em relação ao combustível usado: álcool < gasolina < óleo diesel. A gasolina usada como combustível contém um certo teor de álcool (etanol), para reduzir a quantidade de CO lançada na atmosfera e, com isso, diminuir a poluição do ar, ou seja, diminuir o impacto ambiental. Dióxido de enxofe (SO2) e trióxido de enxofre (SO3) • São óxidos eliminados dos escamentos dos veículos movidos a derivados do petróleo (óleo diesel, querosene e gasolina) que possuem enxofre como impureza: S(s) + O2(g) → SO2(g) O enxofre (impureza dos derivados do petróleo) é queimado na câmara de explosão do motor, lançando SO2(g) através do escamento na atmosfera. SO2(g) + ½ O2(g) → SO3(g) O dióxido de enxofre liberado, reage com o oxigênio do ar, produzindo o trióxido de enxofre (SO3). Observação: O álcool (etanol) não contém enxofre como impureza e, por isso, na sua queima não é liberado o SO 2. Esta é mais uma vantagem do álcool em relação à gasolina em termos de poluição atmosférica. • São óxidos de característica ácida, pois reagem com água formando ácidos: SO2(g) + H2O(l) → H2SO3(aq) SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq) Neste caso, o SO2(g) e SO3(g) eliminados dos escamentos dos veículos, em contato com a água da chuva causa a chamada chuva ácida. Dióxido de nitrogênio (NO2) • É um gás de cor castanho-avermelhada, de cheiro forte e irritante, muito tóxico; • Nos motores de explosão dos automóveis, caminhões, etc., temperatura muito elevada, o nitrogênio e oxigênio do ar se resultando em óxidos do nitrogênio, NO e NO 2, que poluem a (também são formados em ambientes não poluídos na presença relâmpagos): devido à combinam atmosfera de raios e N2(g) + O2(g) → 2 NO(g) NO(g) + ½ O2(g) → NO2(g) • O NO2(g) é um óxido de característica ácida, pois ao reagir com a água, forma uma solução ácida: 2 NO2(g) + H2O(l) → HNO3(aq) + HNO2(aq) • O NO2 produzido na queima dos combustíveis, reage com o O 2 do ar produzindo O3 (ozônio), que é outro sério poluente atmosférico: NO2(g) + O2(g) → NO(g) + O3(g) Monóxido de dinitrogênio (N2O) • É conhecido como óxido nitroso ou gás hilariante; • O óxido nitroso é um gás incolor, sem cheiro, não combustível, considerado um óxido neutro, ou seja, não reage com água, solução ácida e solução básica; • Inspirado por alguns instantes, o N2O produz uma espécie de embriaguez agradável, acompanhada de insensibilidade e às vezes de um riso espasmódico, o que lhe valeu a denominação de gás hilariante; • Utilizado em Medicina como anestésico fraco que pode ser utilizado em cirurgias rápidas, pois sua inalação prolongada e repetida pode causar problemas sérios. Além disso, tem a propriedade de causar euforia; Em função da baixa toxicidade, o N2O é usado hoje como agente formador de espumas em cremes. Para isso, ele é colocado nas embalagens, sob pressão, junto com o creme. Ao acionar a válvula de liberação, a diferença entre a pressão interna e a do ambiente faz o gás se expandir, e nessa expansão o creme se transforma em espuma. Os cremes podem ser de vários tipos, inclusive alimentícios; • Outro uso bastante conhecido do gás hilariante está na fabricação de granadas usadas por forças policiais para reprimir desordens e manifestações civis. Seu efeito é mais o de assustar as pessoas que o de causar lesões. As granadas contendo óxido nitroso líquido são usadas para esse fim porque o gás hilariante que liberam provoca sonolência e perturbações motoras, durante alguns minutos, naqueles que o inalam. Monóxido de nitrogênio (NO) • É conhecido como óxido nítrico; • O óxido nítrico é um gás incolor sem cheiro, considerado um óxido neutro, ou seja, não reage com água, solução ácida e solução básica; • É uma substância considerada como uma “faca de dois gumes”, ou seja, pode ser benéfica ou potencialmente tóxica conforme a concentração e a forma de disponibilização; • Formado na atmosfera pela oxidação incompleta do nitrogênio do ar nas combustões em alta temperatura, como em fornos industriais, motores e turbinas a jatos. Altamente tóxico, provoca irritação nas mucosas e pode causar efisema pulmonar; N2(g) + O2(g) ∆→ 2 NO(g) Reação de formação do óxido nítrico a partir da queima do nitrogênio do ar . CHUVA ÁCIDA COMO SE FORMA? Os óxidos de enxofre – SOX (SO2 e SO3) e os óxidos de nitrogênio – NOX (NO e NO2) são poluentes do ar. Quando eles se misturam com a umidade na atmosfera para formar os ácidos (H2SO4, HNO2 e HNO3), a chuva ácida acontece. Ventos fortes transportam o ácido, e a chuva ácida cai, tanto na forma de precipitação como na forma de partículas secas. A chuva ácida pode cair até 3.750 quilômetros de distância da fonte original da poluição. As chaminés e os automóveis do centro industrial do meio-oeste causam chuva ácida que prejudica o leste dos Estados Unidos e o noroeste do Canadá. Grande parte da chuva ácida que cai na Escandinávia vem de origens européias do oeste, do Reino Unido em particular. As áreas que recebem a chuva ácida não são igualmente afetadas por ela. A capacidade de uma região de neutralizar os ácidos, determina o tamanho do prejuízo em potencial. O solo alcalino neutraliza o ácido. Portanto, as áreas com solos altamente alcalinos são menos prejudicadas do que aquelas áreas onde o solo é neutro ou ácido. O QUE CAUSA PARA O HOMEM? Saúde: a chuva ácida libera metais tóxicos que estavam no solo. Esses metais podem alcançar rios e serem utilizados pelo homem causando sérios problemas de saúde. O seu vapor no ar ao ser respirado causa vários problemas respiratórios. Prédios, casas, arquitetura: a chuva ácida ajuda a corroer os materiais usados nas construções como casas, edifícios e arquitetura, destruindo represas, turbinas hidrelétricas etc. Meio ambiente 1. Lagos: os lagos podem ser os mais prejudicados com o efeito da chuva ácida, pois podem ficar totalmente acidificados, perdendo toda a sua vida. 2. Agricultura: a chuva ácida afeta as plantações quase do mesmo jeito que as florestas, só que é destruída mais rápido já que as plantas não são do mesmo tamanho, tendo assim mais áreas atingidas. COMO EVITAR A CHUVA ÁCIDA Conservar energia: Hoje em dia o carvão, o petróleo e o gás natural são utilizados para suprir 75% dos gastos com energia. Nós podemos cortar estes gastos pela metade e ter um alto nível de vida. Eis algumas sugestões para economizar energia; Transporte coletivo: diminuindo-se o número de carros a quantidade de poluentes também diminui; Utilização do metrô: por ser elétrico polui menos do que os carros; Metrô: transporte limpo – não utiliza combustíveis que poluem a atmosfera. Utilizar fontes de energia menos poluentes: energia hidrelétrica, energia geotérmica, energia das marés, energia eólica (dos moinhos de vento), energia nuclear (embora cause preocupações para as pessoas, em relação à possíveis acidentes e para onde levar o lixo nuclear). Purificação dos escapamentos dos veículos: utilizar gasolina sem chumbo e conversores catalíticos; Utilizar combustíveis com baixo ou nenhum teor de enxofre. Síntese, análise e deslocamento, dupla-troca As reações químicas são processos que transformam uma ou mais substâncias, chamados reagentes, em outras substâncias, chamadas produtos. Em uma linguagem mais acadêmica, dizemos que uma reação química promove mudança na estrutura da matéria. Na química inorgânica podemos classificar as reações em quatro tipos diferentes: 1) Reações de síntese ou adição 2) Reações de análise ou decomposição 3) Reações de deslocamento 4) Reações de dupla-troca 1) Reações de síntese ou adição As reações de síntese ou adição são aquelas onde substâncias se juntam formando uma única substância. Representando genericamente os reagentes por A e B, uma reação de síntese pode ser escrita como: Veja alguns exemplos: Fe + S 2H2 + O2 FeS 2H2O H2O + CO2 H2CO3 Perceba nos exemplos que os reagentes não precisam ser necessariamente substâncias simples (Fe, S, H2, O2), podendo também ser substâncias compostas (CO2, H2O) mas, em todas elas o produto é uma substância "menos simples" que as que o originaram. 2) Reações de análise ou decomposição As reações de análise ou decomposição são o oposto das reações de síntese, ou seja, um reagente dá origem a produtos mais simples que ele. Escrevendo a reação genérica fica fácil entender o que acontece: Não parece bastante simples? E é bastante simples. Veja nos exemplos: 2H2O 2 H2 + O2 2H2O2 2H2O + O2 Obs: reversibilidade das reações químicas Os exemplos podem sugerir que qualquer reação de síntese pode ser invertida através de uma reação de análise. Isso não é verdade. Algumas reações podem ser reversíveis, como podemos notar na reação da água: 2H2 + O2 2H2O 2H2O 2H2 + O2 3) Reações de deslocamento As reações de deslocamento ou de simples-troca merecem um pouco mais de atenção do que as anteriores. Não que sejam complicadas, pois não são, mas por alguns pequenos detalhes. Em sua forma genérica ela pode ser escrita como: Vamos entender o que aconteceu: C trocou de lugar A. Simples assim, mas será que isso ocorre sempre? É intuitivo que não. Imagine o seguinte: você entra em um baile e vê a pessoa com quem gostaria de dançar dançando com outra pessoa. Você vai até lá e tentará fazê-la mudar de par, ou seja, estará tentando deslocar o acompanhante indesejável e assumir seu lugar. Se você for mais forte que o "indesejável", basta dar-lhe um empurrão e assumir seu lugar mas, se ele for um brutamontes troglodita, possivelmente ele nem sentirá seu empurrão. Na reação de deslocamento o processo é idêntico: C vê B ligado a A, aproxima-se e, sendo mais forte, desloca A e assume a ligação com B. Caso C não seja mais forte que A nada acontece. Basta então saber que é mais forte que quem: 4) Reações de dupla-troca São também muito simples, mas devemos também ficar atento a detalhes. O mecanismo é fácil: Certamente você já percebeu o que aconteceu: A trocou de lugar com C. A diferença desse tipo com as de deslocamento é que nem A nem C estavam sozinhos e, após a troca nenhum deles ficou sozinho. Para entendermos como e quando uma reação deste tipo ocorre teremos que observar o seguinte: Quando juntamos as duas soluções estamos promovendo uma grande mistura entre os íons A+, B-, C+ e D-, formando uma grande "sopa de íons"; se, ao combinarmos C + com B-, o composto CB for solúvel, os íons serão novamente separados em C+ e B-, resultando exatamente na mesma coisa que tínhamos anteriormente. O mesmo acontece com A+ e B-.Assim, ao misturarmos AB com CD, estamos na verdade fazendo: E perceba que juntar íons que se separarão novamente resultará na mesma "sopa de íons" e não resultará em nenhuma nova substância, portanto não ocorre nenhuma reação. Para que a reação efetivamente ocorra, será necessário que ao menos um dos prováveis produtos (AD ou CB) não sejam separados ao se juntarem, ou seja, deve-se formar um composto insolúvel e isso é conseguido através de um sal insolúvel, de um gás ou de água. Se um dos produtos for um sal insolúvel ele não será separado em ións e permanecerá sólido. Se for um gás ele se desprenderá da solução (borbulhas) e também permanecerá com suas moléculas agrupadas. Se um dos produtos for a água, ela não se “desagrupa” em sua própria presença. NaCl + AgNO3 NaNO3 + AgCl Nesta reação o produto AgCl (cloreto de prata) é insolúvel, portanto a reação ocorre. NaCl + LiNO3 NaNO3 + LiCl Como nenhum dos produtos formados, NaNO3 (nitrato de sódio) ou LiCl (cloreto de lítio) é insolúvel, a reação não ocorre. NaOH + HCl NaCl + H2O Como um dos produtos é a água (H2O), a reação ocorre. Para a previsão da ocorrência ou não de uma reação de dupla-troca é fundamental que conheçamos a solubilidade dos sais em água e, para relembrar isso, leia o texto sobre solubilidade em água. Solubilidade dos sais em água Todos os sais são solúveis em água? Não. Embora muitos deles sejam solúveis em água existem exceções e você precisa conhecê-las. Estas são algumas regras de solubilidade: Substâncias Solubilidade Exceções Ácidos Orgânicos Solúveis Permanganatos, Nitritos e Nitratos, Cloratos Solúveis Sais de Alcalinos e Amônio Solúveis carbonato de lítio Acetatos Solúveis de prata Solúveis de prata, chumbo e mercúrio Fluoretos Solúveis de magnésio, cálcio e estrôncio Cloretos e Brometos Solúveis de prata, chumbo e mercúrio I Iodetos Solúveis mercúrio, bismuto e estanho IV Sulfatos Solúveis de prata, chumbo, bário, e estrôncio Tiocianatos e Tiossulfatos Óxido metálico e Hidróxidos Insolúveis de alcalinos, amônio, cálcio, bário e estrôncio Boratos, Cianetos, Oxalatos, Carbonatos, Ferrocianetos, Ferricianetos, Silicatos, Insolúveis Arsenitos, Arseniatos, Fosfitos, Fosfatos, Sulfitos e Sulfetos de alcalinos e de amônio