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“Ciências Exatas Contemporâneas”, de autoria de Superdotado Álaze Gabriel.
Disponível
em http://www.cienciasexatascontemporaneas.blogspot.com.br/
Sistemas, substâncias e
misturas - Elemento químico e alotropia
Sistema é uma porção limitada do universo, considerada
como um todo para efeito de estudo.
Sistema homogêneo ou material homogêneo ou matéria homogênea é
aquele que apresenta as mesmas propriedades em qualquer parte de sua extensão
em que seja examinado.
Sistema heterogêneo ou material heterogêneo ou
matéria heterogênea é aquele que não apresenta as mesmas propriedades em
qualquer parte de sua extensão em que seja examinado.
Fases são as diferentes porções homogêneas, limitadas
por superfícies de separação, que constituem um sistema heterogêneo. Os sistemas
homogêneos são monofásicos ou unifásicos. Os sistemas heterogêneos são
polifásicos, podendo ser bifásicos, trifásicos, etc. Sistema com n
componentes sólidos como regra tem n fases. Sistema com n gases
sempre tem uma única fase. Não existe sistema heterogêneo de dois ou mais
gases. Sistema heterogêneo ou é uma mistura (heterogênea) ou é uma substância
pura em mudança de estado físico. Sistema homogêneo ou é uma mistura
(homogênea) ou é uma substância pura num único estado físico.
Mistura e substância pura
Mistura é qualquer sistema formado de duas ou mais
substâncias puras, denominadas componentes. Pode ser homogênea ou heterogênea,
conforme apresente ou não as mesmas propriedades em qualquer parte de sua
extensão em que seja examinada. Toda mistura homogênea é uma solução, por
definição.
Substância pura é todo material com as seguintes características:
· Unidades estruturais (moléculas,
conjuntos iônicos) quimicamente iguais entre si.
· Composição fixa, do que decorrem
propriedades fixas, como densidade, ponto de fusão e de ebulição, etc.
· A temperatura se mantém
inalterada desde o início até o fim de todas as suas mudanças de estado
físico (fusão, ebulição, solidificação, etc.).
· Pode ser representada por um
fórmula porque tem composição fixa.
· Não conserva as propriedades de
seus elementos constituintes, no caso de ser substância pura composta.
As misturas não apresentam nenhuma das
características acima. Essas são as diferenças entre as misturas e as
combinações químicas (substâncias puras compostas).
Mistura eutética e mistura azeotrópica
Existem misturas que, como exceção, se comportam
como se fossem substâncias puras no processo de fusão, isto é, a temperatura
mantém-se inalterada no início ao fim da fusão. Essas são chamadas misturas eutéticas.
Existem misturas que, como exceção, se comportam como se fossem substâncias
puras em relação à ebulição, isto é, a temperatura mantém-se inalterada do
início ao fim da ebulição. Essas são chamadas misturas azeotrópicas. Não
é conhecida nenhuma mistura que seja eutética e azeotrópica simultaneamente.
Substância simples e alotropia
Substância simples é toda substância pura formada
de um único elemento químico.
Alotropia é o fenômeno em que um mesmo elemento químico
(átomos de mesmo Z) forma duas ou mais substâncias simples diferentes.
Elemento
|
Variedades alotrópicas
|
|
Carbono (C)
|
Diamante (Cn)
|
Grafite (Cn)
|
Oxigênio (O)
|
Oxigênio (O2)
|
Ozônio (O3)
|
Fósforo (P)
|
Fósforo branco (P4)
|
Fósforo vermelho (Pn)
|
Enxofre (S)
|
Enxofre rômbico (S8)
|
Enxofre monoclínico (S8)
|
Grandeza molecular
|
Substância simples
|
moléculas
monoatômicas
|
gases
nobres
|
moléculas
biatômicas
|
H2,
N2, O2, F2, Cl2, Br2,
I2
|
moléculas
triatômicas
|
O3
|
moléculas
tetratômicas
|
P4
|
moléculas
octatômicas
|
S8
|
moléculas
gigantes (macromoléculas)
|
Pn,
Cn, todos os metais (Nan, Can, Agn)
|
Análise
imediata
|
||||
H
O M O G Ê N E A S |
Destilação simples
(sólido + líquido) Por aquecimento, só o líquido entra em ebulição, vaporiza-se e a seguir condensa-se, separando-se do sólido. |
|||
Destilação fracionada
(líquido + líquido) Por aquecimento, os líquidos vaporizam-se e a seguir condensam-se, separadamente, à medida que vão sendo atingidos os seus PE. |
||||
Liquefação fracionada
(gás + gás) Por resfriamento da mistura, os gases se liqüefazem separadamente, à medida que vão sendo atingidos os seus PE. |
||||
Aquecimento simples
(gás + líquido) Por aquecimento abaixo do PE do líquido, o gás dissolvido é expulso. |
||||
H
E T E R O G Ê N E A S |
Todas
as fases são sólidas |
Catação - Os
fragmentos são catados com a mão ou pinça.
|
||
Ventilação -
Separação do componente mais leve por corrente de ar.
|
||||
Levigação - Separação do componente mais
leve por corrente de água.
|
||||
Flotação - Separação por um líquido de
densidade intermediária.
|
||||
Dissolução fracionada - Separação por meio de um
líquido que dissolve apenas um componente.
|
||||
Separação magnética - Apenas um componente é
atraído pelo ímã.
|
||||
Fusão fracionada - Separação por aquecimento da
mistura até a fusão do componente de menor PF.
|
||||
Cristalização fracionada - Adiciona-se um líquido que
dissolva todos os sólidos. Por evaporação da solução obtida, os componentes
cristalizam-se separadamente.
|
||||
Peneiração ou tamização - Os componentes estão
reduzidos a grãos de diferentes tamanhos.
|
||||
Pelo menos
uma das fases não é sólida |
Sedimentação - Separação de duas ou mais
camadas devido a diferentes densidades.
|
|||
Decantação - Após a sedimentação a fase
líquida é escoada.
|
||||
Filtração - Separa a fase líquida ou
gasosa da sólida por meio de uma superfície porosa.
|
||||
Centrifugação - Decantação acelerada por um
centrífuga.
|
Critérios de pureza
Critérios de pureza são testes de laboratórios para
verificar se uma substância é pura. Os mais usados são determinação de PF, PE, d
e solubilidade.
Fenômeno físico é aquele que não altera as moléculas e/ou íons das
substâncias participantes.
Fenômeno químico é aquele que altera as moléculas e/ou íons de pelo
menos uma das substâncias participantes.
Reação química e equação química
Reação química é um fenômeno químico.
Equação química é a representação de uma reação química por meio
das fórmulas das substâncias participantes.
Nas reações químicas há conservação dos átomos de
todos os elementos. Os átomos dos reagentes são os mesmos dos produtos e em
igual número, por isso a equação deve ser balanceada.
Teoria de
Arrhenius
Teoria da dissociação eletrolítica de Arrhenius - Quando uma substância
dissolve-se em água, vai-se dividindo em partículas cada vez menores.Em alguns
casos, essa divisão pára nas moléculas e a solução não conduz a corrente
elétrica. Em outros casos, a divisão vai além de moléculas; estas dividem-se em
partículas ainda menores, com carga elétrica, denominadas íons. Nestes
casos, a solução conduz a corrente elétrica.
Dissociação iônica é a separação dos íons de uma
substância iônica, quando ela se dissolve na água.
Ionização é a formação de íons na reação de uma substância
molecular com a água, quando esta substância molecular nela se dissolve.
Condutividade elétrica de
substâncias puras (100%)
|
Composto iônico: conduz somente quando fundido.
|
Composto molecular: não conduz em nenhum estado
físico.
|
Condutividade elétrica em
solução aquosa
|
Composto iônico: conduz.
|
Composto molecular: conduz ou não, dependendo do
fato de haver ou não reação de ionização entre o composto dissolvido e a
água.
|
Soluções eletrolíticas são as que conduzem a corrente
elétrica. São soluções iônicas. Ácidos, bases e sais dão soluções
eletrolíticas.
Eletrólitos são as substâncias que dão soluções eletrolíticas
ou iônicas. Ácidos, bases e sais são eletrólitos.
Soluções não-eletrolíticas não conduzem a corrente
elétrica. São soluções moleculares.
Não-eletrólitos são as substâncias que dão soluções
não-eletrolíticas ou moleculares.
Conceito de ácido de Arrhenius - Substância, em solução aquosa,
que libera como cátions somente íons H+.
Conceito atualizado de ácido de Arrhenius - Substância, em solução aquosa,
que libera como cátions somente íons H3O+ (íons hidrônio
ou hidroxônio).
Conceito de base de Arrhenius - Substância, em solução aquosa,
que libera como ânions somente íons OH- (íons hidroxila ou
oxidrila).
Conceito de sal de Arrhenius - Substância formada na reação
de neutralização entre um ácido e uma base, com eliminação de água.
Equação de neutralização de um ácido de Arrhenius
por uma base de Arrhenius:
H+(aq) + OH-(aq)
® H2O
Funções
da química inorgânica: ÁCIDOS
Ácido de Arrhenius - Substância que, em solução
aquosa, libera como cátions somente íons H+ (ou H3O+).
Ácido não-oxigenado (HxE):
ácido + [nome de E] + ídrico
Exemplo: HCl - ácido clorídrico
Ácidos HxEOy,
nos quais varia o nox de E:
Grupo de E
|
Nox de E
|
Nome do ácido HxEOy
|
Exemplo
|
7
|
7
|
ácido per + [nome de E] + ico
|
HClO4 ácido perclórico
Nox do Cl = +7 |
a < 7
|
ácido [nome de E] + ico
|
HClO3 ácido clórico
Nox do Cl = +5 |
|
b < a
|
ácido [nome de E] + oso
|
HClO2 ácido cloroso
Nox do Cl = +3 |
|
c < b
|
ácido hipo + [nome de E] + oso
|
HClO ácido hipocloroso
Nox do Cl = +1 |
|
G ¹ 7
|
G
|
ácido [nome de E] + ico
|
H3PO4 ácido fosfórico
Nox do P = +5 |
a < G
|
ácido [nome de E] + oso
|
H3PO3 ácido fosforoso
Nox do P = +3 |
|
b < a
|
ácido hipo + [nome de E] + oso
|
H3PO2 ácido hipofosforoso
Nox do P = +1 |
Ácidos orto, meta e piro. O elemento E tem o mesmo nox. Esses ácidos diferem no grau de
hidratação:
1 ORTO
|
-
|
1 H2O
|
=
|
1 META
|
2 ORTO
|
-
|
1 H2O
|
=
|
1 PIRO
|
Nome dos ânions sem H ionizáveis - Substituem as terminações ídrico,
oso e ico dos ácidos por eto, ito e ato,
respectivamente.
Classificação
Quanto ao número de H ionizáveis:
·
monoácidos
ou ácidos monopróticos
·
diácidos
ou ácidos dipróticos
·
triácidos
ou ácidos tripróticos
·
tetrácidos
ou ácidos tetrapróticos
Quanto à força
·
Ácidos fortes, quando
a ionização ocorre em grande extensão.
Exemplos: HCl, HBr, HI . Ácidos HxEOy, nos quais (y - x) ³ 2, como HClO4, HNO3 e H2SO4.
Exemplos: HCl, HBr, HI . Ácidos HxEOy, nos quais (y - x) ³ 2, como HClO4, HNO3 e H2SO4.
·
Ácidos fracos, quando
a ionização ocorre em pequena extensão.
Exemplos: H2S e ácidos HxEOy, nos quais (y - x) = 0, como HClO, H3BO3.
Exemplos: H2S e ácidos HxEOy, nos quais (y - x) = 0, como HClO, H3BO3.
·
Ácidos semifortes, quando a ionização ocorre em extensão intermediária. Exemplos: HF e
ácidos HxEOy, nos quais (y - x) = 1, como H3PO4,
HNO2, H2SO3. Exceção: H2CO3
é fraco, embora (y - x) = 1.
Roteiro para escrever a fórmula
estrutural de um ácido HxEOy
1. Ligue a E tantos -O-H quantos
forem os H ionizáveis.
2. Ligue a E os H não-ionizáveis, se
houver.
3. Ligue a E os O restantes, por
ligação dupla (E = O) ou dativa (E ® O).
Ácidos mais comuns na química do
cotidiano
·
Ácido clorídrico (HCl)
o O ácido impuro (técnico) é
vendido no comércio com o nome de ácido muriático.
o É encontrado no suco gástrico .
o É um reagente muito usado na
indústria e no laboratório.
o É usado na limpeza de edifícios
após a sua caiação, para remover os respingos de cal.
o É usado na limpeza de superfícies
metálicas antes da soldagem dos respectivos metais.
· Ácido sulfúrico (H2SO4)
o É o ácido mais importante na
indústria e no laboratório. O poder econômico de um país pode ser avaliado pela
quantidade de ácido sulfúrico que ele fabrica e consome.
o O maior consumo de ácido
sulfúrico é na fabricação de fertilizantes, como os superfosfatos e o sulfato
de amônio.
o É o ácido dos acumuladores de
chumbo (baterias) usados nos automóveis.
o É consumido em enormes
quantidades em inúmeros processos industriais, como processos da indústria
petroquímica, fabricação de papel, corantes, etc.
o O ácido sulfúrico concentrado é
um dos desidratantes mais enérgicos. Assim, ele carboniza os hidratos de
carbono como os açúcares, amido e celulose; a carbonização é devido à
desidratação desses materiais.
o O ácido sulfúrico
"destrói" o papel, o tecido de algodão, a madeira, o açúcar e outros
materiais devido à sua enérgica ação desidratante.
o O ácido sulfúrico concentrado tem
ação corrosiva sobre os tecidos dos organismos vivos também devido à sua ação
desidratante. Produz sérias queimaduras na pele. Por isso, é necessário extremo
cuidado ao manusear esse ácido.
o As chuvas ácidas em ambiente
poluídos com dióxido de enxofre contêm H2SO4 e causam
grande impacto ambiental.
·
Ácido nítrico (HNO3)
o Depois do sulfúrico, é o ácido
mais fabricado e mais consumido na indústria. Seu maior consumo é na fabricação
de explosivos, como nitroglicerina (dinamite), trinitrotolueno (TNT),
trinitrocelulose (algodão pólvora) e ácido pícrico e picrato de amônio.
o É usado na fabricação do salitre
(NaNO3, KNO3) e da pólvora negra (salitre + carvão +
enxofre).
o As chuvas ácidas em ambientes
poluídos com óxidos do nitrogênio contém HNO3 e causam sério impacto
ambiental. Em ambientes não poluídos, mas na presença de raios e relâmpagos, a
chuva também contém HNO3, mas em proporção mínima.
o O ácido nítrico concentrado é um
líquido muito volátil; seus vapores são muito tóxicos. É um ácido muito
corrosivo e, assim como o ácido sulfúrico, é necessário muito cuidado para
manuseá- lo.
· Ácido fosfórico (H3PO4)
o Os seus sais (fosfatos) têm
grande aplicação como fertilizantes na agricultura.
o É usado como aditivo em alguns
refrigerantes.
· Ácido acético (CH3 -
COOH)
o É o ácido de vinagre, produto
indispensável na cozinha (preparo de saladas e maioneses).
·
Ácido fluorídrico (HF)
o Tem a particularidade de corroer
o vidro, devendo ser guardado em frascos de polietileno. É usado para gravar
sobre vidro.
·
Ácido carbônico (H2CO3)
o É o ácido das águas minerais
gaseificadas e dos refrigerantes. Forma-se na reação do gás carbônico com a
água:
CO2 + H2O ® H2CO3
Funções
da química inorgânica: BASES
Base de Arrhenius - Substância que, em solução aquosa, libera como
ânions somente íons OH-.
Classificação
Solubilidade em água:
·
São
solúveis em água o hidróxido de amônio, hidróxidos de metais alcalinos e
alcalino-terrosos (exceto Mg). Os hidróxidos de outros metais são insolúveis.
Quanto à força:
· São bases fortes os hidróxidos
iônicos solúveis em água, como NaOH, KOH, Ca(OH)2 e Ba(OH)2.
· São bases fracas os hidróxidos
insolúveis em água e o hidróxido de amônio.
O NH4OH
é a única base solúvel e fraca.
Ação de ácidos e bases sobre
indicadores
Indicador
|
Ácido
|
Base
|
tornassol
|
róseo
|
azul
|
fenolftaleína
|
incolor
|
avermelhado
|
alaranjado
de metila
|
avermelhado
|
amarelo
|
Bases mais comuns na química do
cotidiano
·
Hidróxido de sódio ou soda cáustica (NaOH)
o
É a base
mais importante da indústria e do laboratório. É fabricado e consumido em
grandes quantidades.
o
É usado
na fabricação do sabão e glicerina:
(óleos e gorduras) + NaOH ® glicerina + sabão
(óleos e gorduras) + NaOH ® glicerina + sabão
o
É usado
na fabricação de sais de sódio em geral. Exemplo: salitre.
HNO3 + NaOH ® NaNO3 + H2O
HNO3 + NaOH ® NaNO3 + H2O
o
É usado
em inúmeros processos industriais na petroquímica e na fabricação de papel,
celulose, corantes, etc.
o
É usado
na limpeza doméstica. É muito corrosivo e exige muito cuidado ao ser manuseado.
o
É
fabricado por eletrólise de solução aquosa de sal de cozinha. Na eletrólise,
além do NaOH, obtêm-se o H2 e o Cl2, que têm grandes
aplicações industriais.
·
Hidróxido de cálcio (Ca(OH)2)
o
É a cal
hidratada ou cal extinta ou cal apagada.
o
É obtida
pela reação da cal viva ou cal virgem com a água. É o que fazem os pedreiros ao
preparar a argamassa:
o
É
consumido em grandes quantidades nas pinturas a cal (caiação) e no preparo da
argamassa usada na alvenaria.
·
Amônia (NH3) e hidróxido de amônio (NH4OH)
o
Hidróxido
de amônio é a solução aquosa do gás amônia. Esta solução é também chamada de
amoníaco.
o
A amônia
é um gás incolor de cheiro forte e muito irritante.
o
A amônia
é fabricada em enormes quantidades na indústria. Sua principal aplicação é a
fabricação de ácido nítrico.
o
É também
usada na fabricação de sais de amônio, muito usados como fertilizantes na
agricultura. Exemplos: NH4NO3, (NH4)2SO4,
(NH4)3PO4
o
A amônia
é usada na fabricação de produtos de limpeza doméstica, como Ajax, Fúria, etc.
·
Hidróxido de magnésio (Mg(OH)2)
o
É pouco
solúvel na água. A suspensão aquosa de Mg(OH)2 é o leite de
magnésia, usado como antiácido estomacal. O Mg(OH)2 neutraliza o
excesso de HCl no suco gástrico.
Mg(OH)2 + 2HCl ® MgCl2 + 2H2O
·
Hidróxido de alumínio (Al(OH)3)
o
É muito
usado em medicamentos antiácidos estomacais, como Maalox, Pepsamar, etc.
Teoria protônica de
Brönsted-Lowry e teoria eletrônica de Lewis
Teoria protônica de Brönsted-Lowry - Ácido é um doador de prótons
(H+) e base é um receptor de prótons.
ácido(1) + base(2) Û ácido(2) +
base(1)
Um ácido (1) doa um próton e se tranforma na sua
base conjugada (1). Um ácido (2) doa um próton e se tranforma na sua base
conjugada (2).
Quanto maior é a tendência a doar prótons, mais
forte é o ácido.
Quanto maior a tendência a receber prótons, mais forte é a base, e vice-versa.
Quanto maior a tendência a receber prótons, mais forte é a base, e vice-versa.
Teoria eletrônica de Lewis - Ácidos são receptores de pares
de elétrons, numa reação química.
Funções
da química inorgânica: SAIS
Sal de Arrhenius - Composto resultante da neutralização de um ácido
por uma base, com eliminação de água. É formado por um cátion proveniente de
uma base e um ânion proveniente de um ácido.
Nomenclatura
nome do sal = [nome do ânion] + de +
[nome do cátion]
Classificação
Os sais podem ser classificados em:
· sal normal (sal neutro, na nomenclatura
antiga),
· hidrogênio sal (sal ácido, na nomenclatura
antiga) e
· hidróxi sal (sal básico, na nomenclatura
antiga).
Reações de salificação
Reação da salificação com neutralização total do
ácido e da base
Todos os H ionizáveis do ácido e todos os OH-
da base são neutralizados. Nessa reação, forma-se um sal normal. Esse sal não
tem H ionizável nem OH-.
Reação de salificação com neutralização parcial do
ácido
Nessa reação, forma-se um hidrogênio sal, cujo
ânion contém H ionizável.
Reação de salificação com neutralização parcial da
base
Nessa reação, forma-se um hidróxi sal, que
apresenta o ânion OH- ao lado do ânion do ácido.
Sais naturais
CaCO3
|
NaCl
|
NaNO3
|
Ca3(PO4)2
|
CaSO4
|
CaF2
|
silicatos
|
sulfetos metálicos
(FeS2, PbS, ZnS,HgS) |
etc.
|
Sais mais comuns na química do
cotidiano
· Cloreto de sódio (NaCl)
o Alimentação - É obrigatória por
lei a adição de certa quantidade de iodeto (NaI, KI) ao sal de cozinha, como
prevenção da doença do bócio.
o Conservação da carne, do pescado
e de peles.
o Obtenção de misturas
refrigerantes; a mistura gelo + NaCl(s) pode atingir -22°C.
o Obtenção de Na, Cl2, H2,
e compostos tanto de sódio como de cloro, como NaOH, Na2CO3,
NaHCO3, HCl, etc.
o Em medicina sob forma de soro
fisiológico (solução aquosa contendo 0,92% de NaCl), no combate à desidratação.
·
Nitrato de sódio (NaNO3)
o
Fertilizante
na agricultura.
o
Fabricação
da pólvora (carvão, enxofre, salitre).
·
Carbonato de sódio (Na2CO3)
o
O produto
comercial (impuro) é vendido no comércio com o nome de barrilha ou soda.
o
Fabrição
do vidro comum (maior aplicação):
Barrilha + calcáreo + areia ® vidro comum
Barrilha + calcáreo + areia ® vidro comum
o
Fabricação
de sabões.
·
Bicarbonato de sódio (NaHCO3)
o
Antiácido
estomacal. Neutraliza o excesso de HCl do suco gástrico.
NaHCO3 + HCl ® NaCl + H2O + CO2
O CO2 liberado é o responsável pelo "arroto".
NaHCO3 + HCl ® NaCl + H2O + CO2
O CO2 liberado é o responsável pelo "arroto".
o
Fabricação
de digestivo, como Alka-Seltzer, Sonrisal, sal de frutas, etc.
O sal de frutas contém NaHCO3 (s) e ácidos orgânicos sólidos (tartárico, cítrico e outros). Na presença de água, o NaHCO3 reage com os ácidos liberando CO2 (g), o responsável pela efervecência:
NaHCO3 + H+ ® Na+ + H2O + CO2
O sal de frutas contém NaHCO3 (s) e ácidos orgânicos sólidos (tartárico, cítrico e outros). Na presença de água, o NaHCO3 reage com os ácidos liberando CO2 (g), o responsável pela efervecência:
NaHCO3 + H+ ® Na+ + H2O + CO2
o
Fabricação
de fermento químico. O crescimento da massa (bolos, bolachas, etc) é devido à
liberação do CO2 do NaHCO3.
o
Fabricação
de extintores de incêndio (extintores de espuma). No extintor há NaHCO3
(s) e H2SO4 em compartimentos separados. Quando o
extintor é acionado, o NaHCO3 mistura-se com o H2SO4,
com o qual reage produzindo uma espuma, com liberação de CO2. Estes
extintores não podem ser usados para apagar o fogo em instalações elétricas
porque a espuma é eletrolítica (conduz corrente elétrica).
· Fluoreto de sódio (NaF)
o É usado na prevenção de cáries
dentárias (anticárie), na fabricação de pastas de dentes e na fluoretação da
água potável.
·
Carbonato de cálcio (CaCO3)
o É encontrado na natureza
constituindo o calcário e o mármore.
o Fabricação de CO2 e
cal viva (CaO), a partir da qual se obtém cal hidradatada (Ca(OH)2):
CaCO3 ® CaO + CO2; CaO + H2O ® Ca(OH)2
o Fabricação do vidro comum.
o Fabricação do cimento Portland:
Calcáreo + argila + areia ® cimento Portland
Calcáreo + argila + areia ® cimento Portland
o Sob forma de mármore é usado em
pias, pisos, escadarias, etc.
·
Sulfato de cálcio (CaSO4)
o Fabricação de giz escolar.
o O gesso é uma variedade de CaSO4
hidratado, muito usado em Ortopedia, na obtenção de estuque, etc.
Funções
da química inorgânica: ÓXIDOS
Óxido - Composto binário de oxigênio com outro elemento
menos eletronegativo.
Nomenclatura
Óxido ExOy:
nome do óxido = [mono, di, tri ...] + óxido
de [mono, di, tri...] + [nome de E]
·
O prefixo
mono pode ser omitido.
·
Os
prefixos mono, di, tri... podem ser substituídos pelo nox
de E, escrito em algarismo romano.
·
Nos
óxidos de metais com nox fixo e nos quais o oxigênio tem nox = -2, não há
necessidade de prefixos, nem de indicar o nox de E.
Óxidos nos quais o oxigênio tem nox = -1:
nome do óxido = peróxido de + [nome
de E ]
Óxidos ácidos, óxidos básicos e
óxidos anfóteros
·
Os óxidos
dos elementos fortemente eletronegativos (não-metais), como regra, são óxidos
ácidos. Exceções: CO, NO e N2O.
·
Os óxidos
dos elementos fracamente eletronegativos (metais alcalinos e alcalino-terrosos)
são óxidos básicos.
·
Os óxidos
dos elementos de eletronegatividade intermediária, isto é, dos elementos da
região central da Tabela Periódica, são óxidos anfóteros.
Óxidos ácidos
Cl2O Cl2O7 I2O5
SO2 SO3 N2O3 N2O5
P2O3 P2O5 CO2 SiO2
CrO3 MnO3 Mn2O7
|
|
Reações
caraterísticas
|
Exemplos
de reações
|
óxido ácido + água ® ácido
óxido ácido + base ® sal + água |
SO3 + H2O
® H2SO4
SO3 +2KOH ® K2SO4 + H2O N2O5 + H2O ® 2HNO3 N2O5 + 2KOH ® 2KNO3 + H2O |
Óxidos ácidos mistos
NO2 |
|
Reações caraterísticas
|
Exemplos de reações
|
óxido ácido misto + água ® ácido(1) + ácido(2)
óxido ácido misto + base ® sal(1) + sal(2) + água |
2NO2 + H2O ® HNO3
+ HNO2
2NO2 + 2KOH ® KNO3 + KNO2 + H2O |
Óxidos básicos
Li2O Na2O K2O Rb2O Cs2O MgO CaO SrO BaO RaO Cu2O CuO Hg2O HgO Ag2O FeO NiO CoO MnO |
|
Reações caraterísticas
|
Exemplos de reações
|
óxido básico + água ® base
óxido básico + ácido ® sal + água |
Na2O + H2O ® 2NaOH
Na2O + 2HCl ® 2NaCl + H2O CaO + H2O ® Ca(OH)2 CaO + 2HCl ® CaCl2 |
Óxidos anfóteros
As2O3 As2O5
Sb2O3 Sb2O5 ZnO Al2O3
Fe2O3 Cr2O3 SnO SnO2
PbO PbO2 MnO2
|
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Reações caraterísticas
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Exemplos de reações
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óxido anfótero + ácido ® sal + água
óxido anfótero + base ® sal + água |
ZnO + 2HCl ® ZnCl2 + H2O
ZnO + 2KOH ® K2ZnO2 + H2O Al2O3 + 6HCl ® 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 2KOH ® 2KAlO2 + H2O |
Óxidos neutros
NO N2O CO
|
|
Não reagem com a água, nem com os ácidos, nem com
as bases.
|
|
Óxidos salinos
Fe3O4 Pb3O4
Mn3O4
|
|
Reações caraterísticas
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Exemplos de reações
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óxido salino + ácido ® sal(1) + sal(2) + água
|
Fe3O4 + 8HCl ® 2FeCl3
+ FeCl2 + 4H2O
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Peróxidos
Li2O2 Na2O2
K2O2 Rb2O2 Cs2O2
MgO2 CaO2 SrO2 BaO2 RaO2
Ag2O2 H2O2
|
|
Reações caraterísticas
|
Exemplos de reações
|
peróxido + água ® base + O2
peróxido + ácido ® sal + H2O2 |
Na2O2 + H2O ®
2NaOH + 1/2 O2
Na2O2 + 2HCl ® 2NaCl + H2O2 |
Óxidos mais comuns na química do
cotidiano
· Óxido de cálcio (CaO)
o É um dos óxidos de maior
aplicação e não é encontrado na natureza. É obtido industrialmente por pirólise
de calcário.
o Fabricação de cal hidratada ou
Ca(OH)2.
o Preparação da argamassa usada no
assentamento de tijolos e revestimento das paredes.
o Pintura a cal (caiação).
o Na agricultura, para diminuir a
acidez do solo.
·
Dióxido de carbono (CO2)
o
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
O CO2
não é tóxico, por isso não é poluente. O ar contendo maior teor em CO2
que o normal (0,03%) é impróprio à respiração, porque contém menor teor em O2
que o normal.
o
O CO2
é o gás usado nos refrigerantes e nas águas minerais gaseificadas. Aqui ocorre
a reação:
CO2 + H2O « H2CO3 (ácido carbônico)
CO2 + H2O « H2CO3 (ácido carbônico)
o
O CO2
sólido, conhecido por gelo seco, é usado para produzir baixas temperaturas.
o
Atualmente,
o teor em CO2 na atmosfera tem aumentado e esse fato é o principal
responsável pelo chamado efeito estufa.
·
Monóxido de carbono (CO)
o
É um gás
incolor extremamente tóxico. É um seríssimo poluente do ar atmosférico.
o
Forma-se
na queima incompleta de combustíveis como álcool (etanol), gasolina, óleo,
diesel, etc.
o
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.
álcool < gasolina < óleo diesel.
o
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 enxofre (SO2)
o
É um gás
incolor, tóxico, de cheiro forte e irritante.
o
Forma-se
na queima do enxofre e dos compostos do enxofre:
S + O2 (ar) ® SO2
S + O2 (ar) ® SO2
o
O SO2
é um sério poluente atmosférico. É o principal poluente do ar das regiões onde
há fábricas de H2SO4. Uma das fases da fabricação desse
ácido consiste na queima do enxofre.
o
A
gasolina, óleo diesel e outros combustíveis derivados do petróleo contêm
compostos do enxofre. Na queima desses combustíveis, forma-se o SO2
que é lançado na atmosfera. O óleo diesel contém maior teor de enxofre do que a
gasolina e, por isso, o impacto ambiental causado pelo uso do óleo diesel, como
combustível, é maior do que o da gasolina.
o
O álcool
(etanol) não contém composto de enxofre e, por isso, na sua queima não é
liberado o SO2. Esta é mais uma vantagem do álcool em relação à
gasolina em termos de poluição atmosférica.
o
O SO2
lançado na atmosfera se transforma em SO3 que se dissolve na água de
chuva constituindo a chuva ácida, causando um sério impacto ambiental e
destruindo a vegetação:
2SO2 + O2 (ar) ® 2SO3
SO3 + H2O ® H2SO4
·
Dióxido de nitrogênio (NO2)
o É um gás de cor
castanho-avermelhada, de cheiro forte e irritante, muito tóxico.
o Nos motores de explosão dos
automóveis, caminhões, etc., devido à temperatura muito elevada, o nitrogênio e
oxigênio do ar se combinam resultando em óxidos do nitrogênio, particularmente
NO2, que poluem a atmosfera.
o O NO2 liberado dos
escapamentos reage com o O2 do ar produzindo O3, que é
outro sério poluente atmosférico NO2 + O2 ® NO + O3.
o Os automóveis modernos têm
dispositivos especiais que transformam os óxidos do nitrogênio e o CO em N2
e CO2 (não poluentes).
o Os óxidos do nitrogênio da
atmosfera dissolvem-se na água dando ácido nítrico, originando assim a chuva
ácida, que também causa sério impacto ambiental.
Reações
inorgânicas
aA + bB + ... ® xX
xX ® aA + bB +...
AB + C ® AC + B (Reatividade: C > B)
AB + C ® CB + A (Reatividade: C > A)
o Metais alcalinos fazem reação muito
violenta (perigo!) com a água, mesmo a frio.
o Metais alcalino-terrosos fazem
reação branda com a água, a frio.
o O magnésio faz reação muito lenta
com a água fria; com a água quente é mais rápida, porém branda.
o Os metais menos reativos que o Mg
e mais reativos que o H só reagem com vapor de água a alta temperatura.
o Os metais menos reativos que o H
não reagem com a água em nenhuma condição.
AB + CD ® AD + CB
A reação de dupla troca ocorre
quando AD e/ou CB for:
o
Menos
solúvel;
o
Eletrólito
mais fraco;
o
Mais
volátil que AB e/ou CD.
Solubilidade em água
Regras de solubilidade em água:
·
Os sais
dos metais alcalinos e de amônio são solúveis .
·
Os
nitratos (NO3-) e os acetatos (CH3-COO-)
são solúveis .
·
Os cloretos
(Cl-), os brometos (Br-) e os iodetos (I-), em
sua maioria, são solúveis .
Principais exceções:
PbCl2, AgCl, CuCl e Hg2Cl2 ® insolúveis
PbBr2, AgBr, CuBr e Hg2Br2 ® insolúveis
PbI2, AgI, CuI, Hg2I2 e HgI2 ® insolúveis
·
Os
sulfatos (SO42-), em sua maioria, são solúveis na
água. Principais exceções: CaSO4, SrSO4, BaSO4
e PbSO4 ® insolúveis
·
Os
sulfetos (S2-) e hidróxidos (OH-), em sua maioria, são insolúveis
na água. Principais exceções: Sulfetos dos metais alcalinos e de amônio ® solúveis
Sulfetos dos metais alcalino-terrosos ® solúveis
Sulfetos dos metais alcalino-terrosos ® solúveis
·
Os
carbonatos (CO32-), os fosfatos (PO43-)
e os sais dos outros ânions não mencionados anteriormente, em sua maior parte,
são insolúveis na água. Exceções: Os sais dos metais alcalinos e de
amônio são solúveis.
Força
·
Principais
ácidos fortes: HCl, HBr, HI, H2SO4, HNO3
e outros ácidos oxigenados HxEOy, nos quais (y - x) ³ 2.
·
Principais
ácidos semifortes: HF, H3PO4, H2SO3
e outros ácidos oxigenados HxEOy, nos quais (y - x) = 1.
No H2CO3, (y - x) = 1, mas o ácido é fraco (exceção).
·
Principais
ácidos fracos: H2S, HCN, CH3-COOH e ácidos
oxigenados HxEOy, nos quais (y - x) = 0. Nota: Na
fórmula HxEOy, x representa o número de átomos de
H ionizáveis.
Volatilidade
Todo composto iônico é não-volátil. Portanto, os sais e os
hidróxidos metálicos são não-voláteis. Principais ácidos voláteis: HF,
HCl, HBr, HI, H2S, HCN, HNO2, HNO3 e CH3-COOH.
Principais ácidos fixos ou não-voláteis: H2SO4 e H3PO4.
Única base volátil: hidróxido de amônio.
Indícios de ocorrência de uma reação
· mudança de coloração no sistema
e/ou
· liberação de gás (efervescência)
e/ou
· precipitação (formação de
composto insolúvel) e/ou
· liberação de calor (elevação da
temperatura do sistema reagente).
Reação de oxirredução
Reação de oxirredução ou redox - Reação com
transferência de elétrons de um reagente para outro, ou reação com variação de
nox de pelo menos um elemento.
Oxidação - Perda de elétrons ou aumento de nox.
Agente oxidante ou substância oxidante - Substância que
sofre a redução ou substância que ganha elétrons.
Agente redutor ou substância redutora - Substância que
sofre a oxidação ou substância que perde elétrons.
Balanceamento de equações de oxirredução - Fundamenta-se no fato de o número
de elétrons cedidos na oxidação ser igual ao número de elétrons recebidos na
redução.
Reação auto-oxirredução
Reação auto-oxirredução ou de desproporcionamento
- Quando um mesmo elemento em parte se oxida e em parte se reduz.
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