FÍ MAT. Capítulo Módulo Módulo Módulo Módulo Módulo Módulo

FÍS M AT

QUÍ QUÍ QUÍ QUÍ QUÍ QUÍ QUÍ QUÍ QUÍ QUÍ QUÍ QUÍ QUÍ QUÍ QUÍ QUÍ QUÍ QUÍ

BIO

GEO LPO

FIL HIS

SOC

Química

231

232

RES

Parte do Grande Colisor de Hádrons (LHC) do CERN

Capítulo 14 ...182

Módulo 49 ...196

Módulo 50 ...199

Módulo 51 ...202

Módulo 52 ...205

Módulo 53 ... 208

Módulo 54 ...211

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1. Sais: definição e usos no cotidiano 184 2. Sais: reações de salificação

com neutralização total 188 3. Nomenclatura dos sais

neutros ou normais (IUPAC) 189 4. Solubilidade dos sais

neutros ou normais 190 5. Reações de salificação com

neutralização parcial de ácido e de base 191 6. Sais duplos ou mistos e sais hidratados 193

7. Organizador gráfico 195

Módulo 49 – Sais: definição

e usos no cotidiano 196 Módulo 50 – Sais: reações

de salificação com neutralização total 199 Módulo 51 – Nomenclatura dos

sais neutros ou normais (IUPAC) 202 Módulo 52 – Solubilidade dos

sais neutros ou normais 205 Módulo 53 – Reações de salificação com neutralização parcial de ácido e de base 208 Módulo 54 – Sais duplos

ou mistos e sais hidratados 211

Habilidades

• Reconhecer e nomear sais.

• Reconhecer o uso e a presença de sais no cotidiano.

• Representar quimicamente reações de neutralização parcial e total.

• Identifi car as nomenclaturas dos sais inorgânicos.

• Prever e descrever reações envolvendo ácidos, bases e sais.

• Conceituar e classifi car sais.

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183

O sal de mesa, muitas vezes chamado de "sal de cozinha" ou simplesmente “sal”, é amplamente utilizado como tempero ou, então, como conservante. No Brasil, sua obtenção ocorre por meio da evaporação da água do mar. A extração de sal no Brasil concentra-se no Rio Grande do Norte e no Rio de Janeiro. O clima no Rio Grande do Nor- te é perfeito para sua produção. Tem sol o ano todo, chove pouco, e os ventos fortes e constantes contribuem na evaporação da água do mar. Logo, o sal vai se precipitando.

Sal extraído do mar

(cloreto de sódio) 14

14 231 Química 184 Ciências da Natureza e suas T ecnologias

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1. Sais: definição e usos no cotidiano

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Gruta em Bonito-MS, Brasil

A maioria das pessoas, quando ouve a palavra sal, associa o nome ao sal de cozinha, o cloreto de sódio. Entretanto, se você disser a palavra sal para um químico, ele provavelmente lhe per- guntará de que sal você está falando. O sal de cozinha (NaCℓ) é apenas um exemplo dessa enorme classe de substâncias.

Sais são substâncias iônicas e, portanto, sólidas em tem- peratura ambiente, de sabor salgado (grande parte delas é venenosa), que, em presença de água, dissociam-se, liberan- do um íon positivo diferente do cátion hidrogênio, H⁺_(aq), e um íon negativo diferente do ânion hidroxila, OH^–_(aq).

Estão presentes em quase tudo que nos rodeia. Muitos sais são encontrados nas rochas e, como consequência, na água do mar, pois dissolvidos ou não, são arrastados nos lei- tos dos rios, que os levam ao mar.

Exemplos

Principais sais encontrados na água do mar:

NaCℓ, MgCℓ2, MgSO₄, CaSO₄, KCℓ, CaCO₃, KBr

No entanto, os sais também podem ser obtidos em labo- ratórios, por exemplo, por meio das reações de duplas-trocas entre ácidos e bases de Arrhenius em meio aquoso.

Essas reações são chamadas de reações de salificação (porque formam sais) ou reações de neutralização (porque também formam água). O ácido é neutralizado pela base, e vice-versa. O produto é sempre um sal e água.

Exemplo

HCℓ(aq) + NaOH_(aq) → NaCℓ(aq) + H₂O_(ℓ)

Ácido Base Sal Água

Observação

Na realidade, o que temos é uma interação entre solução aquosa de ácido clorídrico com quantidade equivalente de uma solução aquosa de hidróxido de sódio, produzindo uma solução aquosa de cloreto de sódio.

A. Regra geral de formulação dos sais normais A fórmula de um sal deve trazer a quantidade de átomos envolvidos. Nesse caso, segue a regra para a fórmula de qual- quer composto iônico:

A^x+ B^y– A_y B_x A = cátion qualquer (metal ou amônio) x = carga elétrica do cátion

B = ânion qualquer (com exceção do OH^–) y = carga elétrica do ânion

Exemplos

Aℓ³⁺NO₃^– = Aℓ(NO₃)₃ K⁺Br^– = KBr Mg²⁺Cℓ^– = MgCℓ2

B. Características dos sais

• São compostos iônicos.

• São sólidos em temperatura ambiente e pressão normal.

• Têm sabor salgado (muitos deles são venenosos, usa- dos em laboratórios e indústrias).

• Conduzem corrente elétrica quando fundidos ou em solução aquosa.

• Apresentam elevadas temperaturas de fusão e de ebulição.

• São armazenados em frascos de vidro ou de polie- tileno.

• Os sais de prata devem ser estocados ao abrigo da luz, pois sofrem fotodecomposição.

• A maioria dos sais que apresentam metais de transi- ção no cátion ou no ânion é colorida quando em solu- ção aquosa ou quando hidratada.

C. Usos dos principais sais no cotidiano C.1. Cloreto de sódio (NaCℓ)

É encontrado dissolvido na água do mar (sal marinho), de onde é extraído, ou em jazidas na crosta terrestre, rece- bendo o nome de sal-gema.

Principal constituinte do sal de cozinha, é amplamente utilizado na indústria, na alimentação, na conservação de carnes, manteigas e como espessante em xampus. A solu- ção aquosa que contém 0,92% de NaCℓ é conhecida como soro fisiológico.

LEVENT KONUK / SHUTTERSTOCK

O sal de cozinha consiste em uma mistura de diversos sais encontrados na água do mar. Entre eles está, em maior quantidade, o cloreto de sódio (NaCℓ).

C.2. Bicarbonato de sódio (NaHCO₃)

É utilizado como principal componente do fermento químico, pois, com o aquecimento, libera CO₂, fazendo a massa crescer.

2 NaHCO₃ →^∆ Na₂CO₃ + H₂O+ CO₂

É um antiácido estomacal, pois neutraliza o excesso de HCℓ no suco gástrico.

NaHCO₃ + HCℓ → NaCℓ + H₂O+ CO₂

14 231 Química 185 Ciências da Natureza e suas T ecnologias

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Também é utilizado na fabricação de extintores de espu- ma, que possuem, em compartimentos separados, NaHCO₃ e H₂SO₄, os quais se misturam quando o extintor é acionado, produzindo CO₂, capaz de apagar o fogo.

2 NaHCO₃ + H₂SO₄→ Na₂SO₄ + 2 CO₂ + 2 H₂O

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Bicarbonato de sódio – antiácido estomacal

C.3. Fluoreto de sódio (NaF)

É utilizado em cremes dentais e na fluoretação da água potável para prevenir cáries.

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Creme dental com fluoreto de sódio

C.4. Carbonato de cálcio (CaCO₃)

Encontra-se na natureza sob as formas de calcário, már- more, calcita, aragonita, conchas, pérolas etc. É um dos sais mais espalhados na crosta terrestre.

É utilizado na fabricação da cal viva ou cal virgem (CaO):

CaC Ca C

M rmore xido de c lcio G s carb nico

0₃ → 0 + 0₂

á Ó á á ô

Também entra na fabricação de vidro, adubos, cimento e cremes dentais.

Uma variedade mais pura de CaCO₃, chamada terra alba, é utilizada na indústria cerâmica.

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Pitágoras de Samos foi um importante filósofo grego, matemático, geômetra e músico teórico. Busto branco feito de mármore.

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Pérolas – outra variedade do CaCO₃

C.5. Sulfato de cálcio (CaSO₄)

É encontrado na natureza sob a forma de gipsita (CaSO₄ · 2 H₂O).

Constitui matéria-prima na fabricação de gesso, giz esco- lar e porcelana.

14 231 Química 186 Ciências da Natureza e suas T ecnologias

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RACORN / SHUTTERSTOCK

O gesso utilizado na ortopedia é sulfato de cálcio anidro endurecido.

C.6. Sulfito de sódio (Na₂SO₃)

É usado na conservação de alimentos, refinação de açú- car e como agente descolorante de lã e seda. O papel sulfite tem esse nome porque o seu tratamento final envolve o sulfi- to de sódio para clarificação da massa de celulose.

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Papel sulfite

C.7. Hipoclorito de sódio (NaCℓO)

É um sal amplamente utilizado no branqueamento da celulose; em produtos têxteis; na purificação e no tratamento da água, em piscinas; e também como alvejante doméstico;

como fungicida, na Medicina etc.

Ele foi empregado pela primeira vez para desinfetar a água na Inglaterra, em 1897, durante uma epidemia de tifo.

COLEMAN YUEN / PEARSON EDUCATION ASIA LTD

Hipoclorito de sódio utilizado para limpeza de verduras

C.8. Permanganato de potássio (KMnO₄)

Usado como oxidante; catalisador de reações orgânicas;

desodorizante; desinfetante e como corante, em processos de branqueamento.

TREVOR CLIFFORD / PEARSON EDUCATION LTD

Permanganato de potássio dissolvido em água

C.9. Nitrato de potássio (KNO₃)

Tem o nome comercial de salitre, sendo usado em explo- sivos, pirotecnia, propelentes, metalurgia, como fixador de cor em alimentos, como adubo, como oxidante etc.

PEARSON EDUCATION LTD

Adubo NPK

C.10. Iodeto de sódio (NaI)

O sal iodeto de sódio é adicionado ao sal de cozinha (NaCℓ), porque é um nutriente necessário, essencial ao nos- so organismo. No entanto, em várias regiões do mundo, é na- tural e permanente a incidência de Distúrbios por Deficiência de Iodo (DDI), o que leva a vários problemas graves de saúde.

O mais conhecido deles é o bócio (hipertrofia da glândula da tireoide), mostrado na figura a seguir:

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EMI-15-90 RACHELKRAMER / ISTOCKPHOTO.COM

Bócio, popularmente conhecido como papo ou papeira

01.

Associando as fórmulas das substâncias dadas na co- luna A com sua utilização descrita na coluna B, a sequência numérica correta, de cima para baixo, é:

A B

I. NaCℓ É uma das substâncias

constituintes das pastas de dentes.

Evita a formação de cáries.

II. CaC0₃ É adicionado ao sal de cozinha para evitar a formação do bócio.

III. NaF Principal constituinte do sal de cozinha.

IV. NaI É utilizado na fabricação de cal viva ou virgem (Ca0).

a. III, IV, I e II.

b. IV, III, II e I.

c. III, IV, II e I.

d. I, II, III e IV.

e. I, II, IV e III.

Resolução

NaCℓ – cloreto de sódio, principal constituinte do sal de cozinha

CaCO₃ – carbonato de cálcio, produção de cal viva NaF – fluoreto de sódio, evita a cárie.

NaI – iodeto de sódio, evita o bócio.

Alternativa correta: A

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Artista desenha celebridades usando apenas sal de cozinha.

BASHIR SULTANI

O artista Bashir Sultani, que nasceu no Afeganistão e mora hoje no Canadá, faz obras de arte incríveis, porém com pouca matéria-prima. Usando apenas sal de cozinha e um pedaço de papel afiado, ele cria retratos de diversas personalidades que admira, entre as quais figuram canto- res, atores e personagens do cinema e da televisão.

Disponível em: <http://revistagalileu.globo.com/

Revista/Common/0,,EMI247408-17778,00-ARTISTA +DESENHA+CELEBRIDADES+USANDO+APENAS+SA L+DE+COZINHA.html>. Acesso em: 12 maio 2015.

D. Classificação dos sais

Os sais são classificados adotando-se critérios já usados na classificação de ácidos e bases.

D.1. Quanto à presença de oxigênio

• Sais oxigenados ou oxissais: são sais derivados dos oxiácidos; logo, seus ânions contêm oxigênio.

Exemplos: NaCℓO₃, CaCO_3, MgSO₄

• Sais não oxigenados ou haloides: são sais derivados dos hidrácidos; logo, seus ânions não contêm oxigênio.

Exemplos: NaCℓ, NaI, KBr etc.

D.2. Quanto à presença de H⁺ ou OH^–

• Sais normais: são os que não produzem íons H⁺ ou OH^–, ou seja, são formados pela neutralização com- pleta entre um ácido e uma base.

H₂SO₄ + Ca(OH)₂ → CaSO₄ + 2 H₂O Sulfato de cálcio

HCℓ + NaOH → NaCℓ + H₂O

Cloreto de sódio

3 HCℓ + Fe(OH)₃ → FeCℓ3 + 3 H₂O

Cloreto de ferro III

Exemplos: CaSO₄, NaCℓ, FeCℓ3 etc.

• Sais ácidos: são aqueles que provêm da neutraliza- ção parcial de um ácido. Assim sendo, o sal ainda con- tém íons H⁺.

Exemplos: NaHCO₃, NaHSO₄

• Sais básicos: são aqueles que provêm da neutrali- zação parcial de uma base. Assim sendo, o sal ainda contém íons OH^–.

Exemplos: Ca(OH)Cℓ, Cr(OH)CO₃

14 231 Química 188 Ciências da Natureza e suas T ecnologias

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D.3. Quanto ao número de elementos constituintes

• Sal binário: apresenta dois elementos químicos em sua composição.

Exemplo: KI

• Sal ternário: apresenta três elementos químicos em sua composição.

Exemplo: Ca₃(PO₄)₂

• Sal quaternário: apresenta quatro elementos quími- cos em sua composição.

Exemplo: NaHCO₃

D.4. Quanto à presença de água em seu retículo cristalino

• Sal hidratado: apresenta molécula de água intercalada em seu retículo cristalino; a molécula de água constitui a chamada água de cristalização ou água de hidratação.

Exemplo: MgSO₄ · 7 H₂O (sal de Epson)

• Sal anidro: não apresenta água de hidratação no seu retículo cristalino.

Exemplo: KNO₃

01.

Classifique os sais:

a. K₃Fe(CN)₆ b. CaF₂ c. Ca(OH)Br d. KHCO₃ Resolução

a. K₃Fe(CN)₆ = sal não oxigenado, normal, quaternário e anidro

b. CaF₂ = sal não oxigenado, normal, binário e anidro c. Ca(OH)Br = sal não oxigenado, básico, quaternário

e anidro

d. KHCO₃ = sal oxigenado, ácido, quaternário e anidro

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2. Sais: reações de salificação com neutralização total

Classificam-se também os sais quanto à natureza dos íons presentes. Esse é o objetivo dos módulos a seguir.

Para que haja a neutralização total entre ácidos e bases, é necessário que o número de H⁺ ionizados do ácido seja igual ao número de OH^– dissociadas da base. Caso isso não ocorra, tor- na-se necessário acertar os coeficientes da equação para que esses números fiquem iguais, sendo também igual à quantida- de de matéria em mols de água formada (coeficiente da água).

H⁺ + OH^– → H₂O

O cátion da base se liga ao ânion do ácido, produzindo o sal neutro ou normal ou simples.

Exemplo +

Ácido +

+ +

Base

HC NaOH NaC

Salificação

H₂O

Neutralização

Sal Água

Na reação do HCℓ com o NaOH, será necessária a propor- ção 1: 1 (ácido/base) para que o total de H⁺ seja igual ao de OH^–.

HC_(aq) + NaOH_(aq) NaC_(aq)+ H₂O_() Reação de neutralização

As soluções de ácido clorídrico e de hidróxido de sódio fi- cam, respectivamente, amarelas e azuis em presença de azul de bromotimol. Quando misturadas, neutralizam-se comple- tamente, formando uma solução neutra de cloreto de sódio que, em presença desse indicador, fica verde.

Exemplos de sais normais:

NaCℓ, Na₃PO₄, CaCℓ2 etc.

Podemos observar mais detalhadamente como as rea- ções realmente ocorrem, por meio dos exemplos a seguir:

Na⁺OH^– + H⁺C^–

Simplificando: NaOH + HC → NaC + H₂O

Simplificando: 2 NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2 H₂O

Simplificando: 3 NaOH + H₃PO₄ → Na₃PO₄ + 3 H₂O

Simplificando: Ca(OH)₂ + 2 HC → CaC2 + 2 H₂O

Na⁺C^– + H⁺OH^–

Base + Ácido Sal + Água

Na⁺OH^–+H^{+ –}O Na⁺OH^–

O O H^{+ –}O

+ S + H⁺ OH^–

+ H⁺OH^– Na^{+ –}O

Na⁺

O O

–O S

Na⁺OH^–+H^{+ –}O Na⁺OH^–+H^{+ –}O O Na⁺OH^–+H^{+ –}O

P

Na^{+ –}O Na^{+ –}O O Na⁺

+ H⁺ OH^– + H⁺ OH^– + H⁺ OH^–

–O P

OH^– + H⁺ C^– OH^– + H⁺ C^–

Ca²⁺ C^– + H⁺OH^–

C^– + H⁺OH^– Ca²⁺

As reações de salificação, cuja base é o NH₄OH, também ocorrem com a amônia (NH₃). Nesses casos, não há elimina- ção de H₂O.

Exemplos

NH₄OH + HNO₃ → NH₄NO₃ + H₂O NH₃ + HNO₃ → NH₄NO₃

01.

Complete e balanceie as seguintes equações, supon- do que ocorra neutralização total do ácido:

a. NH₃ + H₂CO₃ → b. NH3 + H2SO4 → Resolução

a. 2 NH₃ + H₂CO₃ → (NH₄)₂CO₃ b. 2 NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄

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14 231 Química 189 Ciências da Natureza e suas T ecnologias

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Como neutralizar o sabor ácido do molho de tomate

O sabor ácido do molho de tomate pode ser neutralizado com fermento em pó ou bi- carbonato de sódio. O ketchup pode deixar o gosto mais adocicado, mas não chega a neu- tralizar por completo a acidez do tomate. Usar fermento em pó é o mais indicado para tirar a acidez, uma vez que ele não altera o sabor do molho.

Para tirar a acidez de molho de tomate ca- seiro, basta pegar uma canequinha e colocar um dedo de água. A seguir, encha uma colher (chá) de fermento em pó e dissolva na água da canequinha.

Quando o molho estiver quase pronto, mis- ture a água com o fermento dissolvido. Mexa bem e desligue o fogo.

Disponível em: <http://www.assimsefaz.

com.br/sabercomo/como-neutralizar- o-sabor-acido-do-molho-de-tomate>.

Acesso em: 12 maio 2015.

3. Nomenclatura dos sais neutros ou normais (IUPAC)

Para darmos o nome aos sais normais, devemos observar as seguintes regras internacionais:

A. Número de oxidação (Nox) fixo

Escreve-se primeiro o nome do ânion do ácido de origem, a preposição de e depois o nome do cátion da base de origem.

Observe a formulação a seguir:

(nome do ânion) de (nome do cátion) Exemplos

Cátion Ânion Sal

Na⁺ (sódio) Cℓ^–(cloreto) NaCℓ (cloreto de sódio) K⁺ (potássio) SO₄^2– (sulfato) K₂SO₄ (sulfato de potássio)

Ca²⁺ (cálcio) NO₃^– (nitrato) Ca(NO₃)₂ (nitrato de cálcio)

B. Cátions com Nox diferentes

Caso um metal forme cátions com Nox distintos, seu Nox deve ser exibido por meio de algarismos romanos (sistema Stock), escrito imediatamente após o nome do elemento para indicar os estados de oxidação e evitar ambiguidade.

• Oficial

(nome do ânion) de (nome do cátion) Nox em algarismo romano

Exemplos

Fe²⁺SO₄^{2 –} → FeSO₄ = sulfato de ferro II Fe³⁺SO₄^{2 –} → Fe₂(SO₄)₃ = sulfato de ferro III

• Usual

( )

( )

( )

( )

(Nome )

( )

( do )

( )

( nion)

( )

(Nome )

( )

( do )

( )

( c t )

( )

( io )

( )

( n)

( )

ico mo m(((((((((( aiorNox)))))))))) ou oso mo m(((((((( enorNox))))))))

( â )

( )

( â )

( )

( c t )

( â )

( c t )

( + )















Exemplos

Fe²⁺SO₄^{2 –} → FeSO₄ = sulfato ferroso Fe³⁺SO₄^{2 –} → Fe₂(SO₄)₃ = sulfato férrico Observação

O número de oxidação representa a carga do elemento na abordagem iônica. Por exemplo: o íon Fe³⁺ está no estado de oxidação +3.

Devemos lembrar que os nomes dos ânions são obtidos por meio das trocas dos sufixos dos nomes dos ácidos que lhes deram origem. Assim, temos:

Nome do ácido Nome do ânion

– elemento ídrico troca – elemento eto

hipo elemento oso troca hipo elemento ito

– elemento oso troca – elemento ito

– elemento ico troca – elemento ato

per elemento ico troca per elemento ato

Exemplos

HCℓ = ácido clorídrico HNO₂ = ácido nitroso H₂CO₃ = ácido carbônico Cℓ^– = cloreto

NO₂^– = nitrito CO₃^2– = carbonato

01.

O cátion magnésio, Mg²⁺, o cátion cálcio, Ca²⁺ e o cátion potássio, K⁺, podem apresentar-se sob a forma de cloretos Cℓ^–, nitratos NO₃^– e hidrogenofosfatos HPO₄^2–. Monte a fór- mula de todos os sais neutros possíveis formados entre os íons acima.

Resolução

Mg²⁺Cℓ^– → MgCℓ2

Mg²⁺NO₃⁻ → Mg(NO₃)₂ Mg²⁺HPO₄^{2 –} → MgHPO₄ Ca²⁺Cℓ^– → CaCℓ2

Ca²⁺NO₃⁻ → Ca(NO₃)₂ Ca²⁺HPO₄^{2 –} → CaHPO₄ K⁺Cℓ^– → KCℓ K⁺NO₃⁻ → KNO₃ K⁺HPO₄^{2 –} → K₂HPO₄

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14 231 Química 190 Ciências da Natureza e suas T ecnologias

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Sulfato de bário (BaSO₄)

O sulfato de bário (BaSO₄) é um sal for- mado pelo cátion Ba²⁺ (bário) e pelo ânion poliatômico SO₄^2- (sulfato). É o principal responsável pela formação do mineral barita, que apresenta uma estrutura cristalina ortorrômbica.

Ele foi inicialmente encontrado na cal, em 1779, por Carl Scheele. Dele derivam muitos compostos de bário, constituindo a principal fonte de obtenção do bário metálico. A Chi- na é o país que detém a maior reserva de barita do mundo e é a maior produtora tam- bém. De uma forma bem modesta, o Brasil participa com somente 0,3% das reservas e 1,0% da produção mundial. A barita é fre- quentemente usada para aumentar a densi- dade dos fluidos de perfuração em poços de petróleo, servindo como um agente selador.

Ela é um insumo de grande importância na indústria de petróleo e gás. Nas indústrias si- derúrgicas, químicas, de papel, de borracha e de plásticos, vários produtos são prepa- rados utilizando-se os compostos de bário, desde cerâmicas até lubrificantes. Outras aplicações da barita incluem a fabricação de concreto pesado, processo no qual atua como um escudo contra a radiação.

Em seu estado puro, o sulfato de bário é um pó fino branco. Ele já foi empregado na produção de cosméticos. Porém, devido à má aderência à pele e à transparência insuficiente, caiu em desuso. É usado como um componen- te do pigmento branco em tintas e em fórmu- las pirotécnicas em virtude da emissão de luz verde quando o bário é queimado.

O sulfato de bário é muito utilizado como um meio de contraste em exames radiológi- cos. Ele funciona como um marcador tecidual que permite verificar a integridade da muco- sa de todo o trato gastrointestinal, delineando cada segmento. É em razão de sua alta densi- dade que a análise pode ser feita.

Disponível em: <http://qnint.sbq.org.

br/qni/popup_visualizarMolecula.

php?id=Dh PSau00d84bKchSw XinFZXIOF2SOo59eUJyUp 0VWJNxW8uXN_

u1WilOsrL01abVWD-ikTItdU00zdq8gEseog>.

Acesso em: 12 maio 2015.

4. Solubilidade dos sais neutros ou normais

Em água a 25 °C e pressão normal, a solubilidade dos sais pode ser prevista por meio das regras de solubilidade.

Solubilidade em água

Solúveis (como regra) Insolúveis (principais exceções à regra) Nitratos (N0₃^–)

Acetatos (CH3C 00^–) e claratos (Cℓ0₃^–)

Cloretos (Cℓ^–) AgCℓ, PbCℓ2, Hg2Cℓ2

Brometos (Br^–) AgBr, PbBr₂, Hg₂Br₂ Iodetos (I^–) AgI, PbI2, Hg2I2

Sulfatos (S0₄^2–) CaS0₄, SrS0₄, BaS0₄, PbS0₄ Sais de metais alcalinos e de amônio

Insolúveis (como regra)

Solúveis (principais exceções à regra) Sulfetos (S^2–) Os dos metais alcalinos, alcalinoterrosos

e de amônio. Exemplos: K2S, CaS, (NH4)2S Hidróxidos (OH^–) Os dos metais alcalinos, os

alcalinoterrosos e os de amônio.

Exemplos: Na0H, K0H, NH₄0H

Carbonatos (C032–) Os dos metais alcalinos e os de amônio.

Exemplos: Na₂C0₃, K₂C0₃, (NH₄)₂CO₃ Fosfatos (P043–) Os dos metais alcalinos e os de amônio.

Exemplos: Na₃P0₄, K₃P0₄, (NH₄)₃P0₄ Ânions não citados Os dos metais alcalinos e os de amônio

A. Regra prática para solubilidade dos sais Sais de metais alcalinos e de amônio são solúveis.

Os nitratos, cloratos e acetatos também são.

Haletos^* e sulfatos são os que apresentam exceções.

Exceções

Haletos: Ag⁺, Hg₂²⁺ e Pb²⁺

Sulfatos: Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ e Pb²⁺

*Haletos são ânions dos halogênios (grupo VIIA ou 17).

Exemplos

KNO₃ = sal solúvel (Os nitratos são todos solúveis, sem exceção.)

AgCℓ = sal insolúvel (Os cloretos, Cℓ^– são solúveis, exceto os de: Ag⁺, Pb²⁺ e Hg₂²⁺)

Na₂SO₄ = sal solúvel (Os sais de metais alcalinos são to- dos solúveis, sem exceção.)

Como já estudamos em ligações químicas, os sais são compostos iônicos, portanto suas soluções são eletrolíticas.

Sua solubilidade em água, entretanto, é variável.

A solubilidade varia de acordo com a temperatura.

Observe os seguintes exemplos a seguir:

Sal Quantidade máxima que se dissolve em 100 g de H₂O Sr(NO3)2 A 40 °C – 40 g

A 100 °C – 100 g

LiBr A 0 °C – 143 g

A 100 °C – 266 g MgCℓ2 · 6 H2O A 0 °C – 281 g

A 100 °C – 918 g

14 231 Química 191 Ciências da Natureza e suas T ecnologias

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01.

Um sal insolúvel é um dos principais constituintes dos cálculos renais (“pedras nos rins”). Esse composto precipi- ta e se acumula nos rins provocando dores terríveis. Esse sal é o:

a. fosfato de sódio.

b. fosfato de potássio.

c. fosfato de cálcio.

d. fosfato de amônio.

e. fosfato de lítio.

Resolução

Todos os fosfatos são insolúveis, exceto os fosfatos de metais alcalinos e o fosfato de amônio. Das alternativas, a única que não se encaixa é o fosfato de cálci: (Ca₃(PO₄)₂).

Alternativa correta: C

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32

Solubilidade

Solubilidade, por definição, é a concen- tração de soluto dissolvido em um solvente em equilíbrio com o soluto não dissolvido à temperatura e pressão especificadas, ou seja, é a medida da quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvida em um determinado solvente. O tamanho molecular (ou iônico), a polaridade (ou carga), forças dispersivas e dipolares, ligações de hidrogênio e a tempe- ratura são fatores que se destacam na deter- minação da solubilidade e devem ser consi- derados no seu entendimento.

Disponível em: <http://quimicanova.sbq.

org.br/imagebank/pdf/Vol27No6_1016_28- ED03231.pdf>. Acesso em: 13 maio 2015.

5. Reações de salificação com neutralização parcial de ácido e de base

A. Reação de neutralização parcial de ácido: hidrogenossal

Ocorre principalmente quando se neutraliza uma par- te dos hidrogênios ionizáveis do ácido (H⁺) pelas hidroxilas (OH^–) da base.

Exemplo

H SO_{2 4} LiOH

2 ons H 1 ons OH

4 Hidroxissulfato de l tio

í + í

í

+ → +

−

LiSO HH₂0

Vejamos os mecanismos:

KOH

KOH + H₂SO₄ KHSO₄ + H₂O

+ →

→

S + HOH

H — O H — O

O O

S K⁺ — O

H — O O O

KOH

KOH + H₃PO₄ KH₂PO₄+ H₂O

+ →

→

P + HOH

H — O K⁺ — O

H — O — HO —

H — O

O P O

H — O

Base + Ácido → Sal ácido + Água

B. Nomenclatura dos hidrogenossais (IUPAC) Quando os sais resultam da neutralização parcial de áci- dos polipróticos, acrescentamos a indicação da quantidade de hidrogênios por meio dos prefixos mono-hidrogeno, di-hi- drogeno ou tri-hidrogeno, quando necessário.

Vejamos:

(mono, di tri...) hidrogeno

Nome do ânion de Nome do cátion

Outra forma de dar nomes a esses sais é usar as expres- sões: monoácido, diácido e triácido.

Nome do ânion (mono, di tri...) ácido de Nome do cátion

Exemplos

KHSO₄ = (mono) hidrogenossulfato de potássio ou sulfa- to (mono)ácido de potássio

KH₂PO₄ = di-hidrogenofosfato de potássio ou fosfato diá- cido de potássio

O prefixo mono pode ser omitido.

Observação

Na nomenclatura usual, quando o hidrogenossal for originário de um ácido com dois hidrogênios ionizáveis (diácido), poderemos substituir o prefixo di por bi.

Exemplos

NaHCO₃ = bicarbonato de sódio NaHSO₃ = bissulfito de sódio NaHSO₄ = bissulfato de sódio

14 231 Química 192 Ciências da Natureza e suas T ecnologias

EMI-15-90

01.

Faça a reação de neutralização parcial de um mol de ácido carbônico com um mol de hidróxido de sódio, e dê o nome oficial do sal formado.

Resolução

NaOH + H₂CO₃ → H₂O + NaHCO₃ NaHCO₃: hidrogenocarbonato de sódio 02.

A reação de um mol de ácido antimônico com dois mols de hidróxido de potássio produz:

a. dois mols de K₃SbO₄. b. um mol de K₂HSbO₄. c. três mols de KH₂SbO₄. d. dois mols de K₃SbO₃.

e. um mol de KH₂SbO₂ e um mol de K₂HSbO₃. Resolução

H₃Sb0₄ + 2 K0H → K₂HSb0₄ + 2 H₂0 H⁺ 0H^– H0H H⁺ 0H^– H0H H⁺

Alternativa correta: B

APRENDER SEMPRE

33

C. Reação de neutralização parcial de base: hidroxissal

Ocorre quando uma parte das hidroxilas (OH^–) da base é neutralizada pelos íons H⁺ do ácido. Os sais resultantes dessa neutralização são chamados de hidroxissais.

Exemplo

H SO_{2 4} H (OH) A OH SO

2 ons H

3 3 ons OH

4 Hidroxissulfa

í + í

+ →

( )

−

tto de alum nio í +2 0H₂ Veja os mecanismos:

Base + Ácido → Sal básico + Água

(0H)^– Cℓ^–

Ca²⁺ + H – Cℓ → Ca²⁺ + H0H

(0H)^– (0H)^–

Simplificando: Ca(0H)2 + HCℓ → Ca(0H) Cℓ + H20

(0H)^– H – Cℓ Cℓ^–

Aℓ³⁺ (0H)^– + H – Cℓ → Aℓ³⁺ Cℓ^– + H0H

(0H)^– (0H)^– H0H

Simplificando: Aℓ(0H)₃ + 2 HCℓ → Aℓ(0H) Cℓ + 2 H₂0

D. Nomenclatura dos hidroxissais (IUPAC) Utilizam-se as mesmas regras de nomenclatura dos sais normais, acrescentando-se a indicação da quantidade de hi- droxilas presentes na fórmula por meio dos prefixos mono-hi- droxi, di-hidroxi ou tri-hidroxi. Vejamos:

(mono, di tri...) hidroxi

Nome do ânion de Nome do cátion

Outra forma é utilizar as expressões monobásico, dibási- co ou tribásico; esta regra, porém, tende ao desuso.

Exemplos

Ca(OH)Cℓ = hidroxicloreto de cálcio ou cloreto básico de cálcio

Aℓ(OH)Cℓ2 = hidroxicloreto de alumínio ou cloreto básico de alumínio

Pb(OH)₃Br = tri-hidroxibrometo de chumbo (IV) ou tri-hi- droxibrometo plúmbico ou brometo tribásico de chumbo (IV) ou brometo tribásico plúmbico.

Observação

Em conformidade com o Livro Vermelho: Nomenclatura de Química Inorgânica – Recomendações da IUPAC 2005, o hífen (-) é empregado nas fórmulas e nos nomes dos com- postos para promover separação e clareza.

01.

Escreva a equação da reação entre ácido sulfúrico e hidróxido férrico, na proporção de 1 : 1, e dê o nome do sal formado.

Resolução

H₂S0₄ + Fe(0H)₃ → Fe(0H)S0₄ + 2 H₂0 H⁺S0₄^2– Fe³⁺0H^– Hidroxissulfato de ferro (III) (férrico) H⁺ 0H^– Sulfato básico de ferro (III) (férrico)

0H^–

02.

Equacione as reações de neutralização e dê o nome do sal formado nas seguintes reações:

a. 1 mol de ácido sulfúrico e 1 mol de hidróxido de po- tássio.

b. 1 mol de ácido antimônico e 1 mol de hidróxido de sódio.

c. 1 mol de ácido clorídrico e 1 mol de hidróxido de bário.

d. 1 mol de ácido nítrico e 1 mol de hidróxido de alumínio.

Resolução

a. H₂S0₄ + K0H → KHS0₄ + H₂0

KHS

Sulfato cido depot ssio Hidrogenossulfato depot ssio B

0₄ −

−−

á á

o cá á

o cidáááá ido do depepototáááá á iissulfato depot ssioá













b. H₃Sb0₄ + Na0H → NaH₂Sb0₄ + H₂0 NaH Sb Antimoniato di cid dio

2 4

H S_{2 4} H Sb₂₂₂ b00₄₄₄ −

− i ci cidááááá ido do de se sóóóóó Di-hidrogenoantimoniato ddeo ddeo d s dios ds dóó

{

c. HCℓ + Ba (0H)₂ → Ba(0H)Cℓ + H₂0 Ba H C Cloretob sico deb rio Hidroxicloreto deb rio ( )H C

( )H C ( )0 ( ) ℓ −

{

− ^{ááááásisicoco dedeb rb rb rb rááááááá} d. HN0₃ + Aℓ(0H)₃ → Aℓ(0H)₂N0₃ + H₂0

A H Nitrato dib sico de nio Di hidroxinitrato de al ℓ

A Hℓ A H( ) A H( ) A H( )( )000 NN000 A H( ) A H0 0 A H( ) A H0000 ₂₂₂NNNN0000₃₃₃ −

− áááááásisicoco dede alalumumíííííí -hidroxinitrato u -hidroxinitrato de u

- de alu

- alumu

- uum

- u nioí

{

APRENDER SEMPRE

³⁴

14 231 Química 193 Ciências da Natureza e suas T ecnologias

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Miniestação de tratamento de água – Coagulação

A água, ao chegar à estação de tratamento, possui inúmeras substâncias dissolvidas e sus- pensas. O método de retirada destas substân- cias se dá por meio da clarificação, formada pela coagulação, floculação e decantação. Se- gundo Mihelcic e Zimmerman (2012), a coa- gulação é a neutralização da carga que envol- ve as partículas suspensas e dissolvidas, com o auxílio de coagulantes adicionados à água.

Como Silva (2008) relata, a coagulação ocorre por dois fenômenos, sendo eles: a) químico:

ocorre a reação entre o coagulante e a água formando espécies hidrolisadas com carga positiva; b) físico: transporte das partículas com carga positiva para que entrem em contato com as outras substâncias presentes na água. A reação entre a água e o coagulante ocorre instantaneamente, por isso, segundo Brasil (2006), a mistura desses componentes deve ocorrer em uma área com agitação, para que todo o coagulante se dissolva na água. O mecanismo dessa mistura pode ser hidráulico ou mecanizado. Em uma estação de tratamen- to de água é possível utilizar inúmeros tipos de coagulantes. Conforme Pádua (2010), os prin- cipais compostos que possuem essa proprie- dade são: sulfato de alumínio, cloreto férrico, sulfato ferroso clorado, sulfato férrico e o hi- droxicloreto de alumínio (HCA ou PAC).

Disponível em: <http://www.ceavi.

udesc.br/arquivos/id_submenu/708/

mini_estacao_relatorio_final_1.pdf>.

Acesso em: 28 maio 2015.

6. Sais duplos ou mistos e sais hidratados

São os sais que apresentam duas variedades de cátions (exceto o hidrogênio ionizável H⁺) ou de ânions (exceto a hidroxila dissociável OH^–). São sólidos de composição bem definida.

Exemplos NaKSO₄ e CaCℓNO₃ Forma iônica dos sais:

NaKSO₄ → Na⁺ + K⁺ + SO₄^{2 –} CaCℓNO₃ → Ca²⁺ + Cℓ^– + NO₃^–

A. Sais com dois cátions diferentes:

sais duplos de cátions

São sais resultantes da neutralização total entre duas ba- ses diferentes e um ácido.

Exemplo

NaOH + KOH + H₂CO₃→ NaKCO₃ + 2 H₂O Base Base Ácido Sal duplo Água de cátion

B. Nomenclatura dos sais duplos de cátions Em consoante com as normas da IUPAC, se vários cátions estiverem presentes, os nomes deverão ser citados em or- dem alfabética.

Exemplo

KMgCℓ3 = cloreto de magnésio e potássio

Outra maneira de nomear os sais duplos trivialmente é:

Nome do ânion duplo de

Nome do cátion Exemplo

NaKCO₃ = carbonato duplo de potássio e sódio C. Sais com dois ânions diferentes:

sais duplos de ânions

São sais resultantes da neutralização total entre dois áci- dos diferentes e uma base.

Exemplo

HCℓ + HNO₃ + Mg(OH)₂→ MgCℓNO₃ + 2 H₂O Ácido Ácido Base Sal duplo Água de ânion

D. Nomenclatura dos sais duplos de ânions Em conformidade com as normas da IUPAC, se existirem dois ânions, estes devem ser citados em ordem alfabética na nomenclatura do sal.

Nomes do ânions de

Nome do cátion Exemplo

MgCℓNO₃ = cloreto nitrato de magnésio E. Sais hidratados

Alguns sais, quando se cristalizam, retêm moléculas de água nos seus retículos cristalinos. São chamados de sais hidratados, e a água neles presente é chamada água de cris- talização ou água de hidratação.

F. Nomenclatura dos sais hidratados (IUPAC) Seguindo as normas da IUPAC, quando há moléculas de água associadas ao sal, elas devem ser indicadas por um ponto, à média altura, na fórmula do composto e como fração no final da nomenclatura. A fração corresponde à quantidade de moléculas do sal com a quantidade de moléculas de água.

Exemplos

AℓK(SO₄)₂ · 12 H₂O = sulfato de alumínio e potássio – água 1

( )

12 , conhecido popularmente como alúmen ou alú- men de potássio (pedra-ume).

NiSO₄ · 7 H₂O = sulfato de níquel (II) – água 1

( )

7 ^. A nomenclatura anterior às normas da IUPAC de 2005 se- gue esta conformidade:

Nome do ânion (prefixo de n^o, molécula de água ) + hidratado

14 231 Química 194 Ciências da Natureza e suas T ecnologias

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Exemplos

CaSO₄· 2 H₂O = sulfato de cálcio di-hidratado (gesso) NaNH₄HPO₄· 4 H₂O = hidrogenofosfato de amônio e sódio tetra-hidratado

GABOR NEMES / KINO.COM.BR

Galinho de umidade

O cloreto de cobalto II é um sal higroscópio, isto é, com capacidade de absorver umidade. Quando está anidro, CoCℓ2, é azul; enquanto di-hidratado, CoCℓ2 · 2 H₂O, é rosa. Assim, o conhecido galinho do tempo, que é feito de gesso, revestido de tecido com cola, sobre a qual se coloca o sal de cobalto, é de uso popular para indicar a proximidade de chuva. A “predi- ção miraculosa” baseia-se na equação:

CoCℓ2 + 2 H₂0  CoCℓ2 ·2 H₂0

Cloreto de Cloreto de cobalto II cobalto II di-hidratado

Aumentando a umidade do ar (chuva), o cloreto de cobal- to II se hidrata e o galinho fica rosa. Em dias secos, a água é eliminada, prevalecendo a cor azul. A tonalidade cinza apare- ce quando a umidade é tal que existem quantidades aproxi- madamente iguais dos compostos azul e rosa.

CHARLES D. WINTERS / PHOTORESEARCHERS / LATINSTOCK

Cloreto de cobalto II di-hidratado

Preparação de compostos de alumínio a partir da bauxita

O alumínio pode ser considerado um elemento bastante “popular”, pois está presente em quase todas as esferas da atividade humana. As inúmeras aplicações em diversos setores da indústria (transportes: automó- veis, aeronaves, trens, navios; construção civil: portas, janelas, fachadas; eletroeletrônico: equipamentos elé- tricos, componentes eletrônicos e de transmissão de energia; petroquímica, metalurgia e outros) e a frequente presença no nosso dia a dia (móveis, eletrodomésticos, brinquedos, utensílios de cozinha, embalagens de alimentos, latas de refrigerantes, produtos de higiene, cosméticos e produtos farmacêuticos) ilustram bem a sua importância econômica no mundo contemporâneo. A própria reciclagem de embalagens de alumínio, se- tor no qual o Brasil se destaca, tem papel relevante do ponto de vista econômico, social e ambiental. Embora hoje a forma mais conhecida do alumínio seja a metálica, o metal já foi considerado tão raro e precioso antes das descobertas de Charles Martin Hall e Paul-Louis-Toussaint Héroult (1888), que chegou a ser exibido ao lado de joias da coroa e utilizado em lugar do ouro em jantares da nobreza no século XIX. Os compostos de alumínio, por outro lado, servem à humanidade há mais de 4 000 anos. Os egípcios já empregavam o alúmen como mordente e os gregos e os romanos também o usavam para fins medicinais, como adstringente, na Anti- guidade. Diversos compostos de íons Aℓ³⁺ apresentam relevância industrial no mundo atual, como, por exem- plo: Aℓ(OH)₃, Aℓ2O₃, Na[Aℓ(OH)₄], Aℓ2(SO₄)₃ e haletos de alumínio, dos quais os dois primeiros, usados para a produção do metal, são os de maior importância econômica. Dentre as principais aplicações dos compostos de alumínio, destacam-se o tratamento para obtenção de água potável, o tingimento de tecidos, a manufatura de produtos de higiene, medicamentos, refratários e catalisadores. O alumínio não ocorre na forma elementar na natureza. Devido à alta afinidade pelo oxigênio, ele é encontrado como íon Aℓ³⁺, na forma combinada, em rochas e minerais. Embora constitua apenas cerca de 1% da massa da Terra, é o primeiro metal e o terceiro elemento químico (O = 45,5%; Si = 25,7%; Aℓ = 8,3%; Fe = 6,2%; Ca = 4,6%; outros = 9,7% em massa) mais abundante da crosta, ou seja, da superfície que pode ser economicamente explorada pelo homem. O alumínio é encontrado em rochas ígneas, como os feldspatos (aluminossilicatos tridimensionais) e as micas (silicatos lamelares); em minerais como a criolita (Na₃[AℓF₆]), o espinélio (MgAℓ2O₄), a granada ([Ca₃Aℓ2(SiO₄)₃]) e o berilo (Be₃Aℓ2[Si₆O₁₈]); e no coríndon (Aℓ2O₃) que é o mineral que apresenta o maior teor de Aℓ (52,9%). Muitas pedras preciosas contêm alumínio e algumas são formadas pelo próprio óxido (coríndon) – rubi e safira, por exemplo, são formas impuras de Aℓ2O₃ contendo os íons Cr³⁺ e Fe³⁺, que conferem às gemas as cores vermelha e amarela, respectivamente.

Disponível em: <http://quimicanova.sbq.org.br/imagebank/

pdf/Vol25No3_490_23.pdf>. Acesso em: 13 maio 2015.

14 231 Química 195 Ciências da Natureza e suas T ecnologias

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7. Organizador gráfico

A. Substância inorgânica iônica

Apenas texto

Ânion proveniente

de ácido

Características

Tema Tópico Subtópico Subtópico destaque

Reações de neutralização ou salificação

Sais duplos, mistos e hidratados

Definição Sais no

cotidiano Solubilidade

Sofrem dissociação iônica

Sais Substância inorgânica

iônica

Liberando

Cátion proveniente

de base

Liberando ISARESCHEEWIN / ISTOCKPHOTO.COM – JENS MAYER / SHUTTERSTOCK

14 231 Química 196 Ciências da Natureza e suas T ecnologias

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Módulo 49

Sais: definição e usos no cotidiano

Exercícios de Aplicação

01.

Assinale a alternativa que só apresenta sais.

a. NaOH, Ca₃(PO)₂, NaCℓ b. NaCℓ, CaSO₄, FePO₄ c. HCℓ, H₂O, Ca₃(PO)₂ d. NaOH, HCℓ, H₂O₂ e. HCℓ, CaSO₄, FePO₄

03. Vunesp

Um elemento metálico M forma um sulfato de fórmula MSO₄. A fórmula de seu fosfato é:

a. M₃(PO₄)₂ b. MPO₄ c. M₂PO₄ d. M(PO₄)₂ e. M₂(PO₄)₃

Exercícios Extras

04. Mackenzie-SP

Combinando-se entre si dois dos íons: Na⁺, NO₂^–, Ca²⁺, H⁺, Cℓ^– e OH^–, o número máximo de compostos pertencentes res- pectivamente às funções inorgânicas base, ácido e sal é:

a. 2, 2 e 1 b. 1, 1 e 1 c. 2, 2 e 4 d. 3, 2 e 2 e. 2, 2 e 2

05.

Qual é o sal que está presente na natureza como estalac- tites, estalagmites, conchas, corais e cascas dos ovos?

02.

Monte as fórmulas moleculares de possíveis sais nor- mais associando os íons Mg²⁺, K⁺, Aℓ³⁺, Cℓ^–, NO₃^– e SO₄ ^2–.

Resolução MSO^{2 2}₄

+ −

M²⁺ P0₄^3– → M3(P0₄)₂ Alternativa correta: A Habilidade

Reconhecer e nomear sais.

Resolução

NaCℓ: sal, CaSO₄: sal, FePO₄: sal Alternativa correta: B

Resolução Mg²⁺ Cℓ^– = MgCℓ2

Mg²⁺ NO₃^– = Mg(NO₃)₂ Mg²⁺ SO₄^2– = MgSO₄ K⁺ Cℓ^– = KCℓ K⁺ NO₃^– = KNO₃ K⁺ SO₄^2– = K₂SO₄ Aℓ³⁺ Cℓ^– = AℓCℓ3

Aℓ³⁺ NO₃^– = Aℓ(NO₃)₃ Aℓ³⁺ SO₄^2- = Aℓ2(SO₄)₃