Óxidos ácidos ou anidridos
IV) Correta Nêutrons são eletricamente neutros Respos ta: E
7) REAÇÕES QUÍMICAS: TIPOS DE REAÇÕES QUÍMICAS; PREVISÃO DE
OCORRÊNCIA DAS REAÇÕES QUÍMICAS:
BALANCEAMENTO DE EQUAÇÕES PELO
MÉTODO DA TENTATIVA E OXIRREDUÇÃO.
Obs: reação de neutralização foi visto no item funções inorgânicas (reações entre ácidos e bases).
Reações químicas são fenômenos nos quais duas ou mais substâncias reagem entre si, dando origem a outras substâncias diferentes.
A representação gráfica de uma reação química chama-se “equação química”, onde aparecem no primeiro membro os rea- gentes e, no segundo, os produtos.
Exemplo genérico: A + B → C + D
Classificação
-Reações de Síntese ou Adição
Quando duas ou mais substâncias reagem, produzindo uma única substância.
Exemplos: 2 H2 + O2 → 2 H2O
C + O2 → CO2 SO3 + H2O → H2SO4
A reação de síntese pode ser chamada de:
síntese total quando os reagentes são todos substâncias sim- ples (1o e 2o exemplos).
Síntese parcial: quando pelo menos um dos reagentes for substância composta (3o exemplo).
-Reações de análise ou decomposição
Quando, a partir de uma substância reagente, produz-se duas ou mais substâncias.
Exemplos:
A reação de decomposição realizada pela ação do calor cha- ma-se pirólise, a realizada pela ação da luz chama-se fotólise e a realizada pela ação da corrente elétrica chama-se eletrólise.
-Reações de Deslocamento ou Simples Troca
Quando uma substância simples reage com uma substância composta, produzindo uma nova substância simples e uma nova composta.
Genericamente temos:
A + BC → AC + B (A deslocou B) ou
A + BC → BA + C (A deslocou C)
Professor: como eu vou saber se o reagente A (acima) des- loca o B ou o C?
Bem, a equação acima é genérica. Mas você deve analisar se o elemento da substância A é metálica (desloca o B) ou ame- tal (desloca o C). Depois, deve-se avaliar os requisitos para a reação ocorrer.
Exemplos
Na + AgCl → NaCl + Ag Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 Cl2 + CaBr2 → CaCl2 + Br2
-Reações de Dupla Troca
Quando duas substâncias compostas reagem, produzindo duas novas substâncias compostas.
Genericamente temos:
Exemplos
NaCl + AgNO3 → AgCl + NaNO3 Na2S + 2 HNO3 → H2S + 2 NaNO3
Al(NO3)3 + 3 NaOH → Al(OH)3 + 3 NaNO3 Ocorrência das Reações
O simples contato entre as substâncias reagentes num sistema não é a condição exclusiva para que uma reação química ocorra. Sem dúvida, é necessário que haja contato entre os reagentes, mas deve existir também afinidade química entre eles.
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 rea- gente).
-Reações de Deslocamento ou Simples Troca
As condições de ocorrências das reações de deslocamento ou simples troca são:
-Deslocamento por metais
Os átomos dos metais possuem raios grandes e elétrons livres na camada de valência; isso faz com que eles tenham grande capa- cidade de doar elétrons (eletropositividade)
Essa capacidade varia de metal para metal. Por meio de ob- servações experimentais, podemos colocar os principais metais em ordem decrescente de eletropositividade. Esta ordem é chamada fila das tensões eletrolíticas ou fila de reatividade:
Exemplos
1ª Experiência: Zn(s) + CuCl2(aq) → Observação macroscópica
Interpretação
Ocorre deposição de cobre da solução na superfície da placa de zinco, e a solução que era azul, vai diminuindo a intensidade da coloração, em razão da saída de Cu2+ e passagem de zinco da
superfície da placa para a solução, na forma de Zn2+.
Análise microscópica
O Zn perdeu 2 elétrons para o cobre: Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
O Cu2+ da solução recebeu 2 elétrons do zinco: Cu2+ + 2e- →
Cu(s)
Com isso ocorre uma reação química entre o zinco da placa e o cobre da solução:
Zn(s) + CuCl2(aq) → Cu(s) + ZnCl2(aq)
Conclusão: zinco (Zn) deslocou o cobre (Cu2+), com isso po-
demos concluir que o zinco é mais reativo que o cobre. 2ª Experiência: Cu(s) + ZnSO4(aq) →
Observação macroscópica
Interpretação
Não houve nenhum efeito macroscópico como mudança de cor, liberação de gás ou formação de sólido, indicando que não ocorreu reação química.
Análise microscópica
Como não se observou nenhuma modificação, com isso não ocorreu reação:
Cu(s) + ZnSO4(aq) → Não há reação
Conclusão: cobre (Cu) não deslocou o zinco (Zn2+), com isso
podemos concluir que o cobre é menos reativo que o zinco. Podemos observar, então, que um metal pode doar elétrons para outro metal, desde que seja mais eletropositivo que ele.
Com base na fila de reatividade, podemos prever a ocorrência, ou não, das reações de deslocamento envolvendo metais. Assim, o metal mais eletropositivo (esquerda) deslocará (cederá elétrons) qualquer outro metal menos eletropositivo (direita), caso contrá- rio, a reação será impossível.
Exemplo Cu + FeSO4 →
impossível, pois o Cu é menos reativo que o Fe (fila de rea- tividade).
Observação– entendemos por nobreza a característica de o metal não apresentar tendência a tomar parte em reações de deslo- camento, ou seja, a nobreza é o oposto de reatividade.
Nos casos de reações de metais com ácidos, devemos obser- var a posição do metal na fila de reatividade, pois os localizados à esquerda do hidrogênio reagem com ácidos, liberando H2 (gás hidrogênio).
Exemplo
Experiência: Zn(s) + HCl(aq) → Observação Macroscópica
Interpretação
A placa de zinco está sendo consumida na solução de HCl com formação de bolhas (liberação de gás).
Análise microscópica
Reação da placa de zinco ao ser consumida pela solução: Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
A liberação das bolhas é devido à formação do gás hidrogênio: 2HCl(aq) + 2e- → 2Cl-(aq) + H
2(g)
Com isso temos a seguinte reação: Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)
O HNO3 e H2SO4 concentrados, que são muito oxidantes, rea- gem com metais nobres, mas não liberam o gás hidrogênio (H2) pois, estando após o H na fila de reatividade, não poderão deslocá- -lo do ácido. Estas reações são mais complexas.
Ocorre também reações de metais com água, nas quais en- contramos:
• Os metais alcalinos e alcalino-terrosos reagem violentamen- te com a água à temperatura ambiente, formando os hidróxidos correspondentes e liberando gás hidrogênio.
Exemplos
• Os metais comuns reagem com a água por aquecimento, for- mando os óxidos correspondentes e liberando gás hidrogênio.
Resumindo temos:
Metais com a água:
Metais alcalinos fazem reação muito violenta (perigo!) com a água, mesmo a frio.
Metais alcalino-terrosos fazem reação branda com a água, a frio.
O magnésio faz reação muito lenta com a água fria; com a água quente é mais rápida, porém branda.
Os metais menos reativos que o Mg e mais reativos que o H só reagem com vapor de água a alta temperatura.
Os metais menos reativos que o H não reagem com a água em nenhuma condição.
-Deslocamento por Não-Metais
Nos casos de reações de deslocamento com não-metais, veri- ficamos que todos tendem a receber elétrons. Porém, esta capaci- dade varia de não-metal para não-metal, ou seja, uns têm maior e outros menor tendência em receber elétrons (eletronegatividade).
Por meio de observações experimentais, podemos colocar os não-metais em uma fila de reatividade.
Com base na fila de reatividade, podemos prever a ocorrên- cia ou não das reações de deslocamentos envolvendo não-metais. Assim, o não-metal mais reativo (esquerda) deslocará (receberá elétrons) qualquer outro não-metal menos reativo (direita), caso contrário, a reação será impossível.
Exemplos
1ª Experiência: NaBr(aq) + Cl2(aq) → Observação Macroscópica
Interpretação
A solução de cloro inicialmente verde ficou vermelha, indi- cando que através da mudança de coloração da solução que houve reação química.
Análise microscópica Ocorreu reação entre Br- e Cl
2:
2NaBr(aq) + Cl2(aq) → 2NaCl(aq) + Br2(aq)
Conclusão: o cloro deslocou o bromo, com isso concluímos que o cloro é mais reativo que o bromo.
2ª Experiência: NaCl(aq) + Br2(aq) → Observação Macroscópica
Interpretação
A solução de bromo inicialmente vermelha ao ser adicionado à solução de NaCl não mudou a coloração, indicando que não hou- ve reação química.
Análise microscópica
Não ocorreu reação entre Cl- e Br 2:
NaCl(aq) + Br2(aq) → não há reação
Conclusão: o bromo não deslocou o cloro, com isso concluí- mos que o bromo é menos reativo que o cloro.
Resumindo temos:
-Dupla Troca
Existem 4 tipos de reações de dupla-troca: sal1 + sal2 → sal3 + sal4
sal1 + ácido1 → sal2 + ácido2 sal1 + base1 → sal2 + base2 ácido + base → sal + água
Para verificarmos a ocorrência de uma das reações de dupla-troca citadas, a reação deve-se comportar de modo a atender a uma das seguintes condições.
Quando ocorre a formação de um precipitado (produto menos solúvel que os reagentes) 1ª Experiência: NaCl(aq) + AgNO3(aq) →
Análise Macroscópica
Interpretação
Foram misturadas duas soluções incolores e ao término da reação houve formação de precipitado, indicando que ocorreu reação quí- mica.
Análise Microscópica
A reação entre NaCl(aq) e AgNO3(aq) ocorreu devido à formação de um sal menos solúvel do que os reagentes, ou seja, formação de
um precipitado (AgCl):
NaCl(aq) + AgNO3(aq) → NaNO3(aq) + AgCl(s)
Na+(aq) + Cl-(aq) + Ag+(aq) + NO
3-(aq) → Na+(aq) + NO3-(aq) + AgCl(s)
Ag+(aq) + Cl-(aq) → AgCl(s)
Conclusão: Uma das condições que indicam a ocorrência da reação de dupla-troca é a formação de um precipitado. 2ª Experiência: NaCl(aq) + KNO3(aq) →
Interpretação
Foram misturadas duas soluções incolores e no final da mistura não foi verificado qualquer alteração macroscópica. Análise microscópica
A mistura entre NaCl(aq) e KNO3(aq) não indicou ocorrência de reação química: NaCl(aq) + KNO3(aq) → NaNO3(aq) + KCl(s)
Na+(aq) + Cl-(aq) + K+(aq) + NO
3-(aq) → Na+(aq) + Cl-(aq) + K+(aq) +NO3-(aq)
Conclusão: nenhuma evidência macroscópica indicou a ocorrência da reação. Vale lembrar que, em geral, as reações químicas ocorrem em solução aquosa.
Observação – Dentre as funções inorgânicas, temos as seguintes regras de solubilidade em água a 25°C: Solubilidade em água
Regras de solubilidade em água:
Os sais dos metais alcalinos e de amônio são solúveis . Os nitratos (NO3-) e os acetatos (CH
3-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
Os carbonatos (CO32-), os fosfatos (PO
43-) e os sais dos outros ânions não mencionados anteriormente, em sua maior parte, são insolú-
veis na água.
Exceções: Os sais dos metais alcalinos e de amônio são solúveis. -Quando ocorre a formação de uma substância volátil Exemplo: formação de um produto volátil (gás)
Neste exemplo a reação que ocorre é a seguinte:
Outros exemplos:
Portanto, essa reação é impossível.
Observação– Dentre as funções inorgânicas, devemos rever a classificação quanto à volatilidade. Ácidos
– são fixos: H2SO4, H3PO4, H3BO3, H2CrO4, H2C2O4 etc.
– são voláteis: HF, HCl, HBr, HI, H2S, HCN, HNO3, H2CO3, H2SO3 etc.
Ácidos que sofrem decomposição espontânea, por serem instáveis, também são voláteis, de modo que numa equação devemos representar os produtos das decomposições. São eles: H2CO3 e H2SO3.
Bases
A única base volátil é o hidróxido de amônio (NH4OH), que sofre decomposição espontânea. Assim:
Sais
São todos fixos.
-Quando ocorre a formação de uma substância menos ionizada Exemplo: com formação de um produto menos ionizado
Neste exemplo a reação que ocorre é a seguinte: HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)
onde o H2O formado é menos ionizado que o HCl. Outro exemplo:
Observação– Dentre as funções químicas, quanto ao grau de ionização ou de dissociação iônica ( ), temos:
Ácidos
Oxiácidos: serão tanto mais fortes quanto maior for a diferen- ça: no de O – no de H ionizáveis.
Se a diferença for zero → ácido fraco. Ex.: H3BO3 Se a diferença for 1 → ácido moderado. Ex.: H2SO3
Se a diferença for 2 → ácido forte. Ex.: H2SO4 Se a diferença for 3 → ácido muito forte. Ex.: HClO4
Exceção: H2CO3 é fraco, apesar de a diferença ser igual a 1. Bases
– são fortes todas as bases formadas por metais alcalinos e alcalino-terrosos (exceto de berílio e magnésio).
– são fracas todas as demais bases. QUESTÕES PROPOSTAS
01. (UEG GO) As reações químicas podem ser classificadas segundo vários critérios. Mais comumente, são classificadas em reações de dupla troca, reações de deslocamento ou substituição, reações de análise ou decomposição e reações de síntese ou de adi- ção. Considerando o texto acima, observe atentamente as reações representadas pelas equações abaixo e faça o que se pede:
I. CaO + H2O → Ca(OH)2
II. NaCl + AgNO3 → AgCl↓ + NaNO3
a)Classifique as reações químicas representadas em I e em II. b)Dê o nome dos compostos destacados em negrito e caracte- rize-os quanto à solubilidade em água.
Gab:
a) I → síntese ou adição; II → dupla–troca b) Ca(OH)2 → hidróxido de cálcio; solúvel
AgCl → cloreto de prata; insolúvel
02. (UEG GO) Leia as informações abaixo e em seguida res- ponda ao que se pede.
A acidez estomacal é causada por alguma disfunção na di- gestão, por estresse ou por excesso de alimentos. Para aliviar a popular “queimação” no estômago, deve-se ingerir um antiácido estomacal, geralmente o bicarbonato de sódio, o qual é capaz de neutralizar o excesso de ácido clorídrico presente no suco gástrico.
a) Escreva a equação balanceada que representa a reação entre o acido clorídrico e o antiácido em questão.
b) Explique o comportamento básico do bicarbonato de sódio na redução da acidez estomacal, uma vez que ele é classificado como um sal ácido.
Gab:
a) HCl+NaHCO3(aq) →NaCl(aq)+H2O(l)+CO 2(g) b) Na reação observa-se que o bicarbonato de sódio, mesmo sendo classificado como um sal ácido, em contato com ácidos for- tes, no caso específico o HCl, apresenta um comportamento bási- co, capaz de neutralizar o excesso de ácido clorídrico presente no estômago.
03. (UFOP MG) Complete as equações das reações abaixo e preencha a tabela com os nomes e funções das substâncias in- dicadas:
a) H3PO4 + Mg(OH)2 → ...+... b) BaCl2 + Na2CO3 → ...+...
c) Na2O + H2O → ...+...
Substância Função Nome
H PO Mg(OH) BaCl Na CO Na O 3 2 2 2 2 3 4 Gab: a) Mg3(PO4)2 + H2O b) BaCO3 + NaCl c) NaOH
Substância Função Nome
H PO Mg(OH) BaCl Na CO Na O 3 2 2 2 2 3 4 Ácido Sal Sal Base Óxido Fosfórico Hidróxido de magnésio Cloreto de bário Carbonato de sódio Óxido de sódio
04. (UNICAMP SP) Uma solução contém cátions bário, Ba2+,
chumbo, Pb2+ e sódio, Na+. Os cátions bário e chumbo formam sais
insolúveis com ânions, sulfato, SO42-. Dentre esses cátions, apenas
o chumbo forma sal insolúvel com o ânion iodeto, I-.
a) Com base nessas informações, indique um procedimento para separar os três tipos de cátions presentes na solução.
b) Escreva as equações das reações de precipitação envolvidas nessa separação.
Gab:
a) Com a adição do iodeto irá ocorrer a precipitação do Pb2+
na forma de PbI2 o qual poderá ser separado por uma filtração. A seguir com a adição do sulfato irá ocorrer a precipitação do irá ocorrer a precipitação do bário na forma de BaSO4 que também poderá ser separado por filtração.
b) Pb2+
(aq) + 2I-(aq) → PbI2(s)
Ba2+
(aq) + SO42-(aq) → BaSO4(s)
05. (UFRJ) Reações de deslocamento ou simples troca são aquelas em que uma substância simples de um elemento mais rea- tivo desloca outro de uma substância composta. Um exemplo de reação de deslocamento, em que o cálcio desloca o hidrogênio, é apresentado a seguir:
Ca(s) + 2 HNO3(aq) → Ca(NO3)2(aq) + H2(g) a) Qual o nome do sal formado nessa reação?
b) Por analogia, apresente a equação da reação em que o alu- mínio desloca o hidrogênio do ácido clorídrico.
Gab:
a) Nitrato de cálcio
b) 2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2
06. (UFRJ) Reações de deslocamento ou simples troca são aquelas em que uma substância simples de um elemento mais rea- tivo desloca outro de uma substância composta. Um exemplo de reação de deslocamento, em que o cálcio desloca o hidrogênio, é apresentado a seguir:
Ca(s) + 2 HNO3(aq)→Ca(N03)2(aq) + H2(g)
a) Qual o nome do sal formado nessa reação?
b) Por analogia, apresente a equação da reação em que o alumínio desloca o hidrogênio do ácido clorídrico.
Gab:
a) Nitrato de Cálcio
b) 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2