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FUNÇÕES INORGÂNICAS

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  1. FUNÇÕES INORGÂNICAS Professor: Nilsonmar

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

  3. Ácidos Ácidos de ARRHENIUS: são substâncias compostas que em solução aquosa liberam como cátion o Hidrogênio ( H+) e um ânion qualquer. Equação de Ionização dos ácidos HCl H+ + Cl- H2O

  4. Conceito Moderno • Ácidos são compostos que quando em solução aquosa se ionizam, produzindo o íon hidrônio ou hidroxônio (H3O+) e um ânion qualquer. HCl + 22 H2O H3O+ + Cl- H2SO4 + H2O +SO4= H3O+

  5. Características gerais dos ácidos • Apresentam sabor azedo; • Desidratam a matéria orgânica; • Deixam incolor a solução alcoólica de fenolftaleína; • Neutralizam bases formando sal e água; • Conduzem a corrente elétrica quando em solução aquosa.

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

  7. De acordo com o número de hidrogênios ionizáveis • Monoácidos: produz apenas um H+ (HCl, HNO3, etc). • Diácidos: produz dois H+ (H2SO4, H2CO3, etc). • Triácidos: produz três H+ (H3PO4, H3BO3, etc). • Tetrácidos:produz quatro H+ (H4P2O7, H4SiO4, etc). CUIDADO! H3PO3 – diácido – apenas 2 H+; H3PO2 –monoácido – apenas 1 H+.

  8. De acordo com o Grau de ionização (α) • Ácidos fortes:quando α› 50% - HCl = 92%, H2SO4 = 61%. • Ácidos moderados: quando 5% < α< 50% - HF=8%, H3PO4 = 27%. • Ácidos fracos: quandoα < 5% - HCN=0,008%, H2CO3 = 0,18%. α 0% 100%

  9. Força dos Ácidos • Nos hidrácidos: • são fortes: HCl, HBr, HI; • é moderado: apenas HF; • são fracos: todos os demais.

  10. Nos oxiácidos, a força é tanto maior quanto maior for a seguinte diferença: (número de oxigênio) – (número de hidrogênio) HClO4 :4 – 1 = 3 muito forte HNO3 : 3 – 1 = 2 forte H3PO4 : 4 – 3 = 1 moderado H3BO3 : 3 – 3 = 0 fraco Cuidado! O ácido carbônico (H2CO3) é fraco α= 0,18%

  11. De acordo com a volatilidade • Ácidos fixos: ou são sólidos ou são líquidos pouco voláteis. • H2C2O4 é um sólido; • H2SO4 é um líquido – ferve a 338°C • Ácidos voláteis: ou são líquidos voláteis ou gases. • HNO3 é um líquido - ferve a 86°C • HCl, H2S, HCN são gases.

  12. Nomenclatura Oficial Hidrácidos Seguem a seguinte regra: Ácido + ídrico Radical do Elemento • HCl – ácido clorídrico • HI – ácido iodídrico • HCN – ácido cianídrico • H2S - sulfídrico

  13. Oxiácidos • Quando o elemento forma apenas um oxiácido, usa-se a terminação ico: Ácido _____________ + ICO Nome do Elemento H2CO3 – ácido carbônico H3BO3- ácido bórico

  14. ico (Noxmaior) Ácido _____________ + Nome do Elemento oso (Noxmenor) Quando o elemento forma dois oxiácidos: +5 HNO3- ácido nítrico +3 HNO2- ácido nitroso +6 H2SO4- ácido sulfúrico +4 H2SO3- ácido sulfuroso Obs.: Neste caso, o Noxmaior em geral coincide com o número da coluna onde o elemento está situado na Classificação Periódica e o menor Noxé igual a esse número menos dois. Frequentemente, o ácido em Noxmaior é o mais comum e o mais importante.

  15. +7 +6,+5 Menos Oxigênios +4,+3,+2 +1 Quando o elemento forma três ou quatro oxiácidos • Ácido Per..... ico • Ácido ..... ico • Ácido ..... oso • Ácido Hipo ..... oso Ex: H3PO2 – ácido Hipofosforoso HClO4 – ácido Perclórico HClO2 – ácido cloroso

  16. GRAU DE HIDRATAÇÃO • Certos elementos formam vários oxiácidos que diferem entre si, não pelo Nox do elemento central, e sim pelo chamado GRAU DE HIDRATAÇÃO. • Neste caso, usam-se os prefíxos: • Orto • Piro • Meta Indicando quantidade de água decrescente

  17. 2 x H3PO4 equivale a H6P2O8 • Exemplo: • H3PO4 , H4P2O7 e HPO3 , onde o Nox do fósforo é sempre o mesmo (+5) • O H3PO4 chama-se ácido ortofosfórico, pois é o mais hidratado dos três (o prefíxo orto é optativo). • O H4P2O7 chama-se pirofosfórico, pois: subtraindo H2 O temos H4P2O7

  18. H3PO4 H2 O • O HPO3 chama-se ácido metafosfórico, pois: HPO3 O HPO3 é sem dúvida, o menos hidrtado dos três, pois subtraímos uma molécula de água de apenas uma molécula de ácido H3PO4. Obs. Para treinar a formulação e a nomenclatura dos ácidos, veja a tabela dos radicais negativos, apresentada na aula de Nox.

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

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

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

  22. Bases ou Hidróxidos De acordo com Arrhenius, base ou hidróxido é toda substância que, dissolvida em água, dissocia-se fornecendo como ânion exclusivamente OH- (hidroxila ou oxidrila). H2O Ca(OH)2 Ca2+ + 2 OH- H2O Al(OH)3 Al3+ + 3 OH-

  23. Características gerais das bases • Apresentam sabor cáustico e adstrigente; • Estriam a matéria orgânica; • Deixam vermelha a solução alcoólica de fenolftaleína; • Neutralizam ácidos formando sal e água; (exceção) • Possuem OH- (direita); • Metais; • Lig. Iônicas; • Sólidas; • Fixas. * NH3 + H2O  NH4OH • Ametal; • Lig. covalentes; • Solução aquosa; • Volátil.

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

  25. Quanto ao grau de dissociação • Bases fortes: são formadas por metais alcalinos (NaOH, KOH, etc) e dos metais alcalinos terrosos (Ca(OH)2, Mg(OH)2,,etc.) • Bases fracas: hidróxido de amônio (NH4OH) e hidróxidos de metais em geral (AgOH, Fe(OH)2, etc.) – excluídos os metais alcalinos e alcalino-terrosos.

  26. Quanto a solubilidade em água. • Solúveis – metais alcalinos – NaOH, KOH, etc. e hidróxido de amônio -NH4OH (única base solúvel e fraca). • Pouco solúveis – alcalino-terrosos - Ca(OH)2, Ba(OH)2,,etc. • Obs.: As bases Be(OH)2,Mg(OH)2, por apresentarem solubilidade muito pequena, são consideradas praticamente insolúveis. • Praticamente insolúveis – todos os demais - Au(OH)3, Pb(OH)2

  27. Nomenclatura Quando o elemento forma apenas 1 base Hidróxido de _________________ Nome do Elemento • NaOH hidróxido de sódio • Al(OH)3 hidróxido de alumínio

  28. Quando o elemento forma duas bases ico (Nox maior) oso (Nox menor) Hidróxido ______________ Nome do Elemento Fe(OH)2 - hidróxido ferroso Fe(OH)3 - hidróxido férrico Sn(OH)4 - hidróxido estânico Sn(OH)2 - hidróxido estanoso Fe(OH)2 - hidróxido de ferro II Fe(OH)3 - hidróxido de ferro III Sn(OH)4 - hidróxido de estanho IV Sn(OH)2 - hidróxido de estanho II

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

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

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

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

  33. Propriedades Funcionais

  34. A medida do caráter ácido e do básico Para medir a temperatura, usamos um termômetro, ou melhor, uma escala termométrica. Para medir a acidez ou a basicidade de uma solução, usamos uma escala denominada escala de pH. O pH será estudado, com maiores detalhes, pelo meu irmão e amigo GARTZ, entretanto, podemos dizer, desde já, que o pH varia de zero (soluções muito ácidas) até 14 (soluções muito básicas); o valor pH = 7 indica uma solução neutra (nem ácida nem básica) . Entre um corpo “muito quente” e um corpo “muito frio”, a temperatura pode variar gradativamente. Da mesma forma, entre um solução “ácida” e uma solução “básica”, a acidez e a basicidade (ou alcalinidade) também podem variar gradativamente.

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

  36. Classificação dos SAIS • Quanto a presença de oxigênio: • sais oxigenados ou oxi-sais: Na2SO4 , K3PO4, etc • sais não-oxigenados ou halóides: NaCl, CaBr2, etc. • Quanto ao número de elementos químicos • sais binários: K2S, PtCl4, etc. • sais ternários: Li2SO4, Al2(SO4)3, etc. • sais quaternários: NaCNO, K4[Fe(CN) 6], etc.

  37. Os SAIS ainda podem ser: • Normais: não apresentam H+ nem (OH)- - CaCl2, KI, etc. • Ácidos ou hidrogeno-sais: apresentam H+- NaHSO4, etc. • Básicos ou hidroxi-sais: apresentam (OH)– - Al(OH)SO4, etc.

  38. Outros SAIS • Duplos ou mistos: são formados por 2 cátions ou 2 ânions diferentes. • KNaSO4, CaBrCl, etc. • Hidratados: são cristalizados com uma ou mais moléculas de água. • CuSO4 .5 H2O

  39. Propriedades funcionais dos SAIS Não tendo um RADICAL FUNCIONAL comum, os sais, logicamente não terão PROPRIEDADES FUNCIONAIS bem-definidas. Todavia, podemos assinalar que os sais, em geral: • tem sabor “salgado” (é redundante mais tudo bem) – cuidado, pois os sais quase sempre são venenosos; • são sólidos, cristalinos, que fundem e fervem em temperaturas elevadas; • são compostos tipicamente iônicos, isto é, formados por aglomerados de íons, e não por moléculas; portanto conduzem a corrente elétrica tanto em solução aquosa como fundidos.

  40. Outro fato importante a considerar é a solubilidade dos sais na água; a tabela seguinte apresenta os casos principais ( em destaque , os casos de grande solubilidade): Obs.: Na apostila resumo tem uma tabela mais completa

  41. Nomenclatura Obedece : (nome do ânion) de (nome do cátion) Sufixo do ácido Sufixo do ânion ídrico eto icoato oso ito oxigenados Com o clorídriconão me meto Bicode pato Formosoperiquito H2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2H2O Sulfato de cálcio (gesso)

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

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

  44. 3) NaNO3 – Nitrato de sódio (Salitre do Chile) É um sólido cristalizado, além de ser um ótimo oxidante para reações químicas. É usado na fabricação de fertilizantes e explosivos.

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

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

  47. Classificação • Óxidos Básicos • Óxidos Ácidos • Óxidos Anfóteros • Óxidos Neutros • Óxidos Duplos • Peróxidos • Superóxidos

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

  49. Características dos óxidos básicos • São formados por metais com números de oxidação baixo (+1, +2 ou +3). • São compostos sólidos, iônicos e apresentam pontos de fusão e de ebulição elevados. • Os óxidos dos metais alcalinos e alcalino-terrosos reagem com água; os demais óxidos básicos são pouco solúveis em água.

  50. Nomenclatura dos óxidos básicos • Quando o elemento forma apenas um óxido: Óxido de ................................... (nome do elemento) Na2O – óxido de sódio CaO – óxido de cálcio Al2O3 – óxido de alumínio