Funções químicas inorgânicas

Funções químicas inorgânicas

Todas as substâncias e compostos existentes no chamado "Reino Mineral" podem ser classificadas em quatro grupos, conforme suas propriedades em comum.

Como exemplo, podemos usar as frutas, separando-as em dois grupos: A - laranja, abacaxi, morango, limão, e tangerina

B - cajú, mamão, caqui, goiaba e manga.

Para caracterizar melhor, imagine o sabor destas frutas verdes... A característica do grupo A é que são azedas ou ácidas. As do grupo B "amarram" na boca, ou seja, tem sabor adstringente. Se forem mistu-radas as frutas do grupo A o sabor será reforçado. Porém, se misturarmos o grupo A com o B, surgem novos sabores, a acidez é atenuada, neutralizada.

O sabor azedo é uma característica das substâncias ácidas, portanto deve existir alguma coisa em comum nas moléculas de algumas substâncias destas frutas.

Conceituamos função química como o conjunto de substâncias que possuem propriedades comuns. Estas propriedades devem-se a grupos de átomos comuns. Existem quatro funções:

- ácidos, cujas moléculas apresentam H (hidrogênio), - bases, cujas moléculas apresentam o grupo OH (hidroxila)

- óxidos, compostos binários do oxigênio (apenas dois elementos químicos), - sais, formados por quaisquer outros grupos de átomos, diferentes dos anteriores. O esquema abaixo mostra a relação entre estes grupos:

(Seria bom se você fizesse uma pequena revisão do que é uma ligação química!!) Exercícios

1) Observe as moléculas representadas abaixo e identifique a qual dos grupos funcionais elas perten-cem:

a) HClO₂ e) Al(ClO₂)₃ i) NaPO₃

b) H₃PO₄ f) P₂O₃ j) Na₂O

c) Al(OH)₃ g) HAlO₂ l) CO₂

d) Al₂O₃ h) NaOH m) Fe(OH)₂

Sais

Compostos formados por um metal como cátion e um âniom qualquer, diferente de (OH)1- _{ou O}2-_.

A fórmula geral de um sal é:

metal

_(ânion)

a-Os nomes dos compostos são dados como foi visto antes. Como exemplos podemos citar: Al (PO₄) ou fosfato de alumínio

Ca (HPO₃) ou fosfito de cálcio

Nos exemplos dados você pode observar que a carga elétrica do cátion e do ânion são iguais: Al3+ _(PO

4)3- e Ca2+ (HPO3)

2-E quando não forem iguais?

Neste caso serão necessários vários cátions e/ou ânions para equilibrar as ligações químicas, até que a carga elétrica total da molécula seja nula (cada ligação + tem uma correspondente -).

- sulfato de sódio Na1+ _(SO

4)2- faltam cargas "+",

portanto serão necessários dois átomos de sódio: Na ₂ 1+ _(SO

4) 2- onde 2 · (1+) ↔ (2-)

- nitrato de alumínio Al3+ _(NO

3)1- faltam cargas "-",

portanto serão necessários três ânions nitrato: Al3+ _(NO

3) 3 1- onde (3+) ↔ 3 · (1-)

- silicato de bário Ba2+ _(SiO

4)4- faltam cargas "+",

portanto será necessários dois átomos de bário: Ba ₂ 2+ _(SiO

4)4- onde 2 · (2+) ↔ (4-)

O parênteses somente será usado quando houver necessidade, assim como os sinais de carga elétrica. A fórmula química deverá ser a mais simples possível e é convenção internacional:

Na ₂ 1+ _(SO 4)2- ou Na2SO4 Al3+ _(NO 3) 3 1- ou Al(NO3)3 Ba 2+_{2 (SiO} 4)4- ou Ba2SiO4

Quando o cátion tiver duas ou mais valências, devemos indicá-la em algarismos romanos junto ao nome do metal:

Fe Cl₂, onde Fe2+ _Cl

2 1- , o nome será cloreto de ferro II.

Fe Cl₃, onde Fe3+ _Cl 3

1- _{, o nome será cloreto de ferro III.}

O nome dos compostos é dado pelo ânion. Por exemplo o ânion sulfato é (SO₄)2-_{. Junto a ele deverá}

existir um metal, como o cálcio. O nome do composto será “sulfato de cálcio”. Na fórmula química devemos obedecer uma convenção onde o ânion deve vir em segundo lugar: Ca (SO₄).

Os nomes dos ânions podem ser encontrados numa Tabela de Ânions. Consulte-a!

Observando os nomes dos ânions da tabela, você pode notar que todos terminam com os sufixos ...ato, ...ito ou ...eto (exceto o O2- _{e o (OH)} 1- _{: eles não são sais!). Observe ainda que:}

...ato = ânions com mais oxigênios ...ito = ânions com poucos oxigênios ...eto = ânions sem oxigênio.

Solubilidade

Uma das propriedades mais importantes dos sais refere-se a sua solubilidade, ou seja, sua capacida-de capacida-de dissolver-se em água (ou outro solvente qual-quer). Estes assunto pode ser explorado melhor nas apostilas de “Misturas” e de “Solubilidade”. Como regra geral podemos simplificar a solubili-dade dos sais de acordo com os ânions, conforme a tabela de “Solubilidade”.

Por exemplo: o gesso, ou sulfato de cálcio, é inso-lúvel. Pela tabela podemos verificar que os sulfa-tos são compossulfa-tos geralmente solúveis em água, com algumas excessões, como os metais alcalino terrosos (família 2A), do qual o cálcio faz parte; o sal comum, ou cloreto de sódio, é solúvel pois os cloretos são solúveis, assim como os compostos dos metais alcalinos, como o sódio.

Exercícios

1) Procure, na tabela de ânions, identificando sua composição, sua valência e seu nome: a) o ânion silicato

b) um ânion que tenha antimônio (Sb) c) um âniom sem oxigênio

d) faça as fórmulas e nomes de sais desses 3 ânions com o cátion Mg,2+

2) Dados os seguintes compostos

I. Cl₂O₇ V. Al(ClO₂)₃ IX. As₂O₅

II. H₃PO₄ VI. P₂O₃ X. K₂CO₃

III. Al(OH)₃ VII. HAlO₂ XI. Ca₃(PO₄)₂

IV. Cr₂O₃ VIII. NaOH XII. Fe(OH)₂

a) Identifique os sais entre os vários compostos citados.

b) Identifique as valências dos ânions que fazem parte destes sais. c) Dê os nomes dos sais identificados.

3) Dê os nomes dos seguintes sais:

a) K₂ SnO₃ = b) Cr SnO₂ = c) Pb F₄ =

4) Faça a composição química (fórmula) dos seguintes compostos:

a) bromato de prata = b) clorito de ouro III = c) ferrocianeto de estanho II = 5) Verifique se os sais dos exercícios anteriores (1 até 4) são solúveis ou não.

Respostas: 1) a critério do aluno; 2a) V, X, X!; 2b) 1-,2-, 3-; 2c) clorito de aluminio, carbonato de potássio, fosfato de cálcio; 3a) estanito de potássio; 3b) estanito de cromo II; 3c) fluoreto de chumbo IV; 4a) AgBrO₄, 4b) Au(ClO₃)₃, 4c) Sn₂[Fe(CN)₆], 5) questão 1 = variável, questão 2 = V insolúvel, X solúvel, XI insolúvel, questão 3 = todos insolúveis, questão 4 = todos insolúveis.

SOLUBILIDADE DOS COMPOSTOS

ÍON amôneo (NH₄)1+ metais alcalinos nitratos permanganatos percloratos nitritos acetatos cloretos brometos iodetos sulfatos sulfetos bases ácidos outros SOLÚVEL todos todos todos todos terrosos (pouco sol.) alcalinas todos alcalinos INSOLÚVEL K ClO₄ Ag1+ Ag1+ Pb2+ Hg1+ terrosos (Pb2+ _{pouco sol.)} todos todos (terrosos pouco sol.)

Ácidos

Os ácidos são compostos também formados pelos ânions vistos porém o cátion não é um metal propria-mente dito: é o hidrogênio, representado por H1+_.

De um modo geral, a fórmula química de um ácido é

H

(ânion)

Para dar o nome ao ácido, fazemos uma pequena alteração no sufixo do nome do ânion: ...ato passa a ser ...ico

...ito passa a ser ...oso ...eto passa a ser ídrico Como exemplos temos:

H ₄ 1+ _(SiO

4)4- do ânion silicato ficará com o nome ácido silícico: H4 SiO4

H 1+ _{2 (SnO}

2)2- do ânion estanito ficará com o nome ácido estanoso: H2 SnO2

H1+_(CN)1- _{do ânion cianeto ficará com o nome ácido cianídrico: H CN}

Os ânions derivados do fósforo terão o acréscimo de uma sílaba (or): fosfato = fosfórico, fosfito = fosforoso

Os ânions do enxofre (sulfur) terão a sílaba ur: sulfato = sulfúrico, hipossulfito = hipossulfuroso.

O nome também pode ser formado como no caso dos sais: H₄ SiO₄ silicato de hidrogênio

H₂ SnO₂ estanito de hidrogênio H CN cianeto de hidrogênio

Coeficiente de ionização

Inicialmente a ligação entre o hidrogênio e o restante do ânion é feita por ligação covalente (reveja os

conceitos). Porém, quando o ácido é misturado com água, esta provoca a ionização desta ligação, de modo que o hidrogênio torna-se cátion (H1+_).

Nem todas as moléculas são ionizadas, mas apenas uma parte (ou porcentagem), que depende do tipo do ácido, das proporções de água e da temperatura.

Esta porcentagem ionizada é o coeficiente de ionização do ácido e designada por ααααα (alfa). Por exemplo, em soluções diluídas e a 25°C:

ácido sulfúrico: α = 0,68 ou 68% ácido clorídrico: α = 0,95 ou 95%

A “atividade química” de um ácido depende da sua capacidade de ionização e a chamamos de “força” do ácido. De um modo geral classificamos os ácidos em fracos, moderados e fortes:

No caso dos oxiácidos (aqueles que possuem oxigênio) podemos considerar que a “força” depende da

diferença entre o número de átomos de oxigênio e de hidrogênio: ácidos fracos: diferença menor que 1 como o H₂SnO₂ ou o H₃SbO₃ ácidos moderados: diferença de 1 como o H₃PO₄ ou o HClO₂ ácidos fortes: diferença de 2 como o H₂SO₄ ou o HBrO₃

ácidos muito fortes: diferença maior que 2 como o HClO₄ ou o H₄P₂O₇

Volatilidade

Outra propriedade química importante dos ácidos é no que se refere a sua volatilidade, ou seja, a capaci-dade de passar ao estado gasoso (evaporar). Em temperatura ambiente podemos dizer que os ácidos são em geral fixos, isto é, não evaporam facilmente.

Como excessões a esta regra temos os seguintes ácidos, considerados voláteis: fluorídrico, clorídrico,

bromídrico, iodídrico, cianídrico, sulfídrico, cianidrico, nitroso, nítrico, acético e fórmico. Você pode consultar estas propriedades nas tabelas de química.

Exercícios

1) Dados os seguintes compostos

I. Cl₂O₇ V. Al(ClO₂)₃ IX. As₂O₅

II. H₃PO₄ VI. P₂O₃ X. K₂O

III. Al(OH)₃ VII. HAlO₂ XI. CO₂

IV. Cr₂O₃ VIII. NaOH XII. Fe(OH)₂

a) Identifique os ácidos entre os vários compostos citados.

b) Identifique as valências dos ânions que fazem parte destes ácidos. c) Dê os nomes dos ácidos identificados.

2) Monte a fórmula química e o nome de 3 ácidos de cada família dos ânions (terminados em ato, eto e ito respectivamente), excluidos os que estão nestes exercícios.

3) Verifique a força e a volatilidade dos ácidos que você fez nos exercícios 6 e 7.

Respostas: 1a) II, VII; 2) a critério do aluno; 3) a critério do aluno

"FORÇA" DOS ÁCIDOS

oxigenados não oxigenados H_aEO_b HE

fraco b-a=0 HCN, H₂S, H₂Se moderado b-a=1 HF

forte b-a=2 HBr muito forte b-a>2 HI, HCl

VOLATILIDADE

Os compostos inogânicos são fixos, exceto: Ácidos: HF, HCl, HBr, HI, H₂S, HCN, HNO₂, HNO₃, (H₃CCO₂₎H, (HCO₂₎H

Bases: (NH₄)OH

Óxidos: dos halogêneos, do S, do N e do C

Óxidos

São compostos binários (dois elementos químicos diferentes) com o oxigênio. A fórmula obedece as mesmas regras já vistas. O ânion O2- _{chama-se óxido e o nome do composto será:}

ÓXIDO DE NOME DO ELEMENTO (VALÊNCIA OU NOx) . O outro elemento pede ser um metal e o óxido ser iônico. Exemplos:

Na1+ _O2- _{ficará Na}

2O ou óxido de sódio

Co2+ _O2- _{ficará CoO ou óxido de cobalto II (deve ser indicado pois também tem cobalto III).}

Pb4+ _O2- _{ficará PbO}

2 ou óxido de chumbo IV (para não confundir com chumbo II = Pb2+)

Os óxidos também podem ser formados por elementos não metálicos, através das ligações covalentes

(reveja estes conceitos na apostila de “Ligações Químicas”).

O enxofre, por exemplo, possui Número de Oxidação 2-, 2+, 4+ e 6+ formando os seguintes óxidos:

S2+ _O2- _{fica SO ou óxido de enxofre II}

S₄₊ O_2- fica SO₂ ou óxido de enxofre IV S6+ _O2- _{fica SO}

3 ou óxido de enxofre VI

Exercícios

1) Dados os seguintes compostos

I. Cl₂O₇ V. Al(ClO₂)₃ IX. As₂O₅

II. H₃PO₄ VI. P₂O₃ X. K₂O

III. Al(OH)₃ VII. HAlO₂ XI. CO₂

IV. Cr₂O₃ VIII. NaOH XII. Fe(OH)₂

a) Identifique os óxidos entre os vários compostos citados, classificando-os como metálico ou não. b) Identifique as valências (ou Nox) dos elementos que fazem parte destes óxidos, representando-as

simbolicamente.

c) Dê os nomes dos óxidos identificados.

2) Monte a fórmula e o nome de todos os óxidos do cloro e do arsênio.

3) Faça as fórmula químicas dos óxidos do potássio, da prata, do ferro III, do estanho IV e do zinco. 4) Dê o nome dos seguintes compostos: CuO, Cu₂O, PtO, PtO₂, CaZnO₂

Respostas: 1a) I não metálico, IV metálico, VI não metálico, IX anfótero, X metálico, XI não metálico; 1b) 7+, 3+, 3+, 5+, 1+,4+; 1c) óxido de cloro VII, óxido de cromo III, óxido de fósforo III, óxido de arsênio V, óxido de potássio; 3) K₂O, Ag₂O, Fe₂O₃, SnO₂, ZnO; 4) óxido de cobre II, óxido de cobre I, óxido de platina II, zincato de cálcio

Bases ou hidróxidos

São compostos metálicos formados com o ânion (OH)1-_{, ou hidroxila. A fórmual geral é dada por:}

metal

_(OH)

b 1- O nome será: hidróxido de (metal) (+valência)

Exemplos:

K (OH) ou KOH, hidróxido de potássio

Fe(OH)₂, hidróxido de ferro II (lembre-se que também há o ferro III, que seria Fe(OH)₃) Pb(OH)₄, hidróxido de chumbo IV.

1) Dados os seguintes compostos

I. Cl₂O₇ V. Al(ClO₂)₃ IX. As₂O₅

II. H₃PO₄ VI. P₂O₃ X. K₂O

III. Al(OH)₃ VII. HAlO₂ XI. CO₂

IV. Cr₂O₃ VIII. NaOH XII. Fe(OH)₂

a) Identifique as bases entre os vários compostos citados. b) Dê os nomes das bases identificadas.

c) Verifique a solubilidade destas bases.

2) Faça a fórmula química e o nome de todas as bases dos metais que possuam a letra s em seu símbolo químico.

Respostas: 1a) III, VIII, XII; 1b) hidróxido de alumínio, hidróxido de sódio, hidróxido de ferro II; 1c) insolúvel, solúvel, insolúvel; 2) a critério do aluno.

RESUMINDO AS FUNÇÕES

FUNÇÃO CARACTERÍSTICA NOMENCLATURA

ácido H_a1+ _(ânion)a- _{ácido ânion (+ ico, oso, ídrico)}

base (metal)_ba+ _(OH)

a1- hidróxido de cátion (+ valência)

óxido (elemento)₂e+ _O

e2- óxido de elemento (+ valência)

sal (cátion)_ba+ _(ânion)