FUNÇÕES INORGÂNICAS Ácido, Base, Sal e Óxido Professor: Andrei Kaiser

Funções químicas Função química corresponde a um conjunto de substâncias que apresentam propriedades químicas semelhantes. As substâncias inorgânicas podem ser classificadas em quatro funções: Ácidos Bases Sais Óxidos

Ácidos Ácidos de Arrhenius: são substâncias compostas que em solução aquosa liberam como cátion o Hidrogênio ( H+). Equação de Ionização dos ácidos HCl H+ + Cl-

Características gerais dos ácidos Apresentam sabor azedo; Desidratam a matéria orgânica; Deixam incolor a solução alcoólica de fenolftaleína; Neutralizam bases formando sal e água;

Classificação dos Ácidos Quanto a presença ou ausência de Oxigênio Hidrácidos (HCl, H2S, HBr) Oxiácidos (H2SO4, H3PO4, HClO4)

Nomenclatura Oficial Hidrácidos Seguem a seguinte regra: Ácido + ídrico Radical do Elemento Oxiácidos Seguem a seguinte regra: ico (+ oxigênio) Ácido _____________ + Radical do Elemento oso (- oxigênio)

Nomenclatura Oxiácidos +7 +6,+5 +4,+3,+2 +1 Ácido Per..... ico Ácido ..... ico Ácido ..... oso Ácido Hipo ..... oso Menos Oxigênios Ex: H3PO2 – ácido Hipofosforoso HClO4 – ácido Perclórico H2SO3 – ácido Sulfuroso

Nomenclatura de Outros Ácidos Alguns ácidos de um mesmo elemento têm os prefixos de seus nomes atribuídos em função de seu grau de hidratação:

O prefixo orto é dispensável. O exemplo mais importante desse caso é o ácido fosfórico (H3PO4):

Fórmula estrutural dos oxiácidos escrever o elemento central; ligar o elemento central a tantos grupos – OH quantos forem os hidrogênios ionizáveis; ligar o elemento central aos oxigênios restantes através de uma dupla ligação ou por ligação dativa Exemplos

Classificação dos Ácidos Além da classificação baseada na presença de oxigênio na molécula, os ácidos podem ser classificados segundo outros critérios: Número de hidrogênios ionizáveis: Em função do número de íons H+ ou H3O+ liberados por molécula ionizada, os ácidos podem ser assim classificados:

Nos hidrácidos, todos os hidrogênios presentes nas moléculas são ionizáveis. Nos oxiácidos, são ionizáveis somente os hidrogênios ligados a átomos de oxigênio (O).

Assim, em soluções aquosas, os ácidos podem liberar um ou mais íons H+ para cada molécula de ácido ionizado, e cada íon H+ liberado corresponde a uma etapa de ionização. Veja, por exemplo, a ionização do H2SO4:

Grau de ionização Grau de ionização de um ácido (α) é a relação entre o número de moléculas ionizadas e o número total de moléculas dissolvidas. Para o cálculo dessa relação, usamos a seguinte expressão:

Veja o exemplo: De cada 100 moléculas de HCl dissolvidas, 92 moléculas sofrem ionização: Para comparar os graus de ionização (α), devemos medir a condutibilidade das soluções aquosas dos ácidos:

Os hidrácidos mais conhecidos são assim classificados: A força dos oxiácidos pode ser determinada pela diferença (x) entre o número de átomos de oxigênio e o número de átomos de hidrogênio ionizáveis.

O ácido carbônico (H2CO3), por ser um ácido instável, Observações: O ácido carbônico (H2CO3), por ser um ácido instável, decompõe-se mais facilmente do que se ioniza, apresentando um pequeno grau de ionização. Assim, é considerado um ácido fraco, não seguindo a regra apresentada. 2. O ácido acético (H3CCOOH) pode ser obtido a partir do álcool comum, o que acontece quando o vinho azeda. Esse ácido é o principal componente do vinagre e será estudado com detalhes em Química Orgânica. Veja sua fórmula estrutural e sua ionização: Como seu grau de ionização é 1,3%, ele é considerado um ácido fraco.

Ácidos importantes SO3 + H2O  H2SO4 1) H2SO4– Ác. Sulfúrico(ácido ou solução de bateria) É um líquido incolor e oleoso de densidade 1,85 g/cm3, é um ácido forte que reage com metais originando sulfatos. Pode ser obtido a partir da seguinte reação: SO3 + H2O  H2SO4

2) HCl – Ác. Clorídrico (ácido muriático) Solução de hidreto de cloro em água. Apresenta forte odor, além de ser sufocante. É utilizado na limpeza de peças metálicas e de superfícies de mármore. É encontrado no suco gástrico humano. 3) HNO3 – Ác. Nítrico ( áqua fortis) Líquido incolor fumegante ao ar que ataca violentamente os tecidos animais e vegetais , produzindo manchas amareladas na pele. É muito usado em química orgânica para a produção de nitrocompostos.

4) H3PO4 – Ác. Fosfórico (Acidulante INS-338) É um líquido xaroposo obtido pela oxidação do fósforo vermelho com ácido nítrico concentrado. É um ácido moderado usado na indústria de vidros, preparo de águas minerais e nos refrigerantes de “cola”. Seus fosfatos são usados como adubo. *Seus fosfatos fazem parte da formulação do fertilizante “NPK”.

Bases De acordo com Arrhenius, base ou hidróxido é toda substância que, dissolvida em água, dissocia-se fornecendo como ânion exclusivamente OH- (hidroxila ou oxidrila). Ca(OH)2  Ca2+ + 2OH- Al(OH)3  Al3+ + 3OH-

Características gerais das bases Apresentam sabor cáustico; Estriam a matéria orgânica; Deixam vermelha a solução alcoólica de fenolftaleína; Neutralizam ácidos formando sal e água;

Nomenclatura Hidróxido de _________________ Nome do Elemento NaOH hidróxido de sódio Al(OH)3 hidróxido de alumínio

Classificação Quanto ao Número de Hidroxilas -Monobases: NaOH; kOH Dibases: Ca(OH)2; Mg(OH)2 - Tribases: Al(OH)3; Fe(OH)3 - Tetrabases: Pb(OH)4; Sn(OH)4

Solubilidade em água O esquema a seguir mostra a variação genérica da solubilidade das bases em água.

Amônia A única base que não apresenta metal em sua fórmula é o hidróxido de amônio(NH4OH), que existe apenas em solução aquosa e, portanto, é uma base solúvel. O hidróxido de amônio pode ser obtido borbulhando-se gás amônia (NH3) em água, onde ocorre a ionização do gás.

A força ou o grau de dissociação O hidróxido de amônio (NH4OH), que é uma base proveniente de substância molecular — a amônia (NH3(g)) — e não de metal, contraria essa regra, pois, embora se dissolva facilmente em água, ela apresenta um grau de ionização muito pequeno. Logo, o hidróxido de amônio é a única base solúvel e fraca.

1) NaOH – Hidróxido de sódio (Soda cáustica) Bases importantes 1) NaOH – Hidróxido de sódio (Soda cáustica) É um sólido branco floculado muito solúvel em água além de extremamente cáustico. É usado na desidratação de gorduras, no branqueamento de fibras (celulose) e na fabricação de sabão, detergente e como desentupidor de ralos e esgotos.

2) Ca(OH)2 – Hidróxido de cálcio (cal apagada, hidratada ou extinta) É uma suspensão aquosa de aparência leitosa, obtida a partir do CaO (cal virgem). É usada na caiação de paredes e muros, na neutralização de solos ácidos e na fabricação de doces. CaO + H2O  Ca(OH)2 Cal Virgem Cal Apagada

3) Mg(OH)2 – Hidróxido de magnésio (Leite de magnésia) É uma suspensão leitosa, obtida a partir do MgO. É usada como antiácido estomacal e também como laxante. Mg(OH)2 + 2HCl  MgCl2 + 2H2O

4) Al(OH)3 – Hidróxido de alumínio É uma suspensão gelatinosa que pode adsorver moléculas orgânicas que por ventura estejam em solução aquosa (no tratamento da água). É usada como antiácido estomacal, para tingimentos e na preparação de lacas (resina ou verniz) para pintura artística.

Sais Sal é todo composto que em água dissocia liberando um cátion  de H+ e um ânion  de OH-. A reação de um ácido com uma base recebe o nome de neutralização ou salificação. Ácido + Base  Sal + Água Salificação HCl + NaOH  NaCl + H2O Neutralização

Nomenclatura Obedece : (nome do ânion) de (nome do cátion) Sufixo do ácido Sufixo do ânion ídrico eto ico ato oso ito H2SO4 + Ca(OH)2  CaSO4 + 2 H2O Sulfato de cálcio (gesso)

Veja alguns exemplos:

Sais neutros ou normais São obtidos por neutralização total (H+ioniz = OH-): H2CO3 + Ca(OH)2  CaCO3 + 2 H2O 2 NaOH + H2SO4  NaSO4 + 2 H2O

Sais Ácidos e Sais Básicos São obtidos por neutralização parcial (H+ioniz ≠ OH-): H2CO3 + NaOH  NaHCO3 + H2O Sal ácido ou hidrogeno-sal HCl + Mg(OH)2  Mg(OH)Cl + H2O Sal básico ou hidróxi-sal

Sal hidratado apresenta, no retículo cristalino, moléculas de água em proporção definida. A água combinada dessa maneira chama-se água de cristalização, e a quantidade de moléculas de água é indicada, na nomenclatura do sal, por prefixos.

Sal duplo ou misto É um sal que apresenta dois cátions diferentes (exceto o hidrogênio ionizável H+) ou dois ânions diferentes (exceto a hidroxila OH–). Nesse caso, a nomenclatura pode ser feita utilizando-se o seguinte esquema:

A solubilidade em água Em termos práticos, esse é o critério mais importante para a classificação dos sais. As tabelas a seguir indicam a solubilidade em água (a 25 ºC e 1 atm) das substâncias.

Observações: 1. Quando se diz que um sal é insolúvel, na verdade se quer dizer que sua solubilidade em água é muito pequena, pois nenhuma substância é totalmente insolúvel. 2. Todos os sais de metais alcalinos e amônio (NH+4) são solúveis. 3. Os sais insolúveis sofrem pequena dissociação iônica, por isso originam soluções com pequena quantidade de íons, sendo considerados maus eletrólitos.

NaHCO3 – Bicarbonato de sódio (ENO,Sonrisal) Sais importantes NaHCO3 – Bicarbonato de sódio (ENO,Sonrisal) É um pó branco que perde CO2 com facilidade (efervescência). É usado como antiácido estomacal , fermento químico e nos extintores de incêndio. H2CO3 NaHCO3 + H2O  NaOH + H2O+ CO2

Cloreto de sódio — NaCl É obtido pela evaporação da água do mar. É o principal componente do sal de cozinha, usado na nossa alimentação.

CaCO3 – Carbonato de cálcio (mármore,calcáreo) É um sólido branco que por aquecimento perde CO2 e produz CaO (calcinação). É usado na fabricação de cimentos, como corretivo do solo e como fundiste em metalurgia. CaCO3  CaO + CO2

Sulfato de cálcio — CaSO4 Este sal pode ser encontrado na forma de sal anidro, ou seja, sem água (CaSO4), ou de sal hidratado, isto é, com água (CaSO4 · 2 H2O), sendo essa forma conhecida por gipsita.

NaNO3 – Nitrato de sódio (Salitre do Chile) É um sólido cristalizado no sistema cúbico, além de ser um ótimo oxidante para reações químicas. É usado na fabricação de fertilizantes e explosivos.

4) NH4Cl – Cloreto de amônio (Sal amoníaco) É um sólido granulado obtido do líquido amoniacal das fábricas de gás. É usado na fabricação de fabricação de pilhas secas, na soldagem , na galvanização do ferro e na fabricação de tecidos.

Óxidos Óxido é todo composto binário oxigenado, no qual o oxigênio é o elemento mais eletronegativo. Exemplos: CO2, H2O, Mn2O7, Fe2O3

Nomenclatura Regra Molecular: CO N2O5 P2O3 H2O monóxido de monocarbono (Prefixo) + óxido de (prefixo) + elemento CO N2O5 P2O3 H2O monóxido de monocarbono pentóxido de dinitrogênio trióxido de difosforo monóxido de dihidrogênio Para metais: Na2O Al2O3 FeO Fe2O3 óxido de sódio óxido de alumínio óxido de ferro II (óxido ferroso) óxido de ferro III (óxido férrico)

Classificação Óxidos Ácidos Óxidos Básicos Óxidos Anfóteros Óxidos Neutros Óxidos Duplos Peróxidos Superóxidos

Classificação Na2O + H2O  2NaOH MgO + 2HCl  MgCl2 + H2O Óxidos Básicos (metálicos) São formados por metais alcalinos e alcalinos terrosos e reagem com água formando bases e com ácidos formando sal e água. Óxido básico + H2O  base Na2O + H2O  2NaOH Óxido básico + ácido  sal + H2O MgO + 2HCl  MgCl2 + H2O

Óxidos Ácidos (anidridos) São formados por ametais e reagem com água formando ácidos e com bases formando sal e água. Óxido ácido + H2O  ácido CO2 + H2O  H2CO3 (gás carbônico) – EFEITO ESTUFA Óxido ácido + base  sal + H2O CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O

Óxidos importantes ZnO – óxido de Zinco (Hipoglós) É um sólido branco usado na fabricação de cremes dermatológicos, na indústria de tintas e na galvanização do ferro. 2) Al2O3 – óxido de Alumínio (Bauxita, Alumina) É um sólido muito duro (dureza 9) de onde é extraído por eletrólise o alumínio metálico. Na forma cristalizada é encontrado nas safiras e nos rubis.

3) H2O2 – Peróxido de hidrogênio (água oxigenada) É uma solução aquosa que se decompõe facilmente em presença de luz (fotólise). É utilizada como agente oxidante e bactericida. 4) Fe3O4 – Tetróxido de triferro (magnetita, imã) É um sólido escuro que apresenta características ferro magnéticas. É utilizado na fabricação de caixas de som e aparelhos eletrônicos em geral.