a. Dalton - átomo: esférico, pequeno, indivisível, indestrutível, massa própria. Reação química: reorganização dos átomos, maciço.
b. Thomson - "Natureza elétrica da matéria". Átomo: esfera gelatinosa de carga positiva na sua superfície carga negativa. Modelo apelidado de: "pudim de ameixas".
c. Rutheford -
CONCLUSÃO: Átomo: núcleo: região central, densa, carga positiva. Eletrosfera: região contendo elétrons circulando em torno do núcleo. Modelo apelidado de "modelo planetário".
4. Bohr - Eletrosfera: 7 camadas (K, L, M, N, O, P, Q). A localização do elétron depende de sua energia. Alta energia (distante do núcleo), baixa energia (próximo do núcleo). Troca de camada quando sua energia é alterada. Recebe energia - salta para a camada externa, perde - salta para a camada interna.
- Orbital: região onde há maior probabilidade de se encontrar um elétron (e-0).
- Eletrosfera: nuvem eletrônica.
- Elétron: partícula-onda (dualidade).
(matéria/ energia)
- Descobertos prótons e nêutrons.
Funções Químicas
Ácidos - Características e os Principais Ácidos
Características
Quando em solução aquosa, os ácidos se ionizam, isto é, dão origem a íons, produzindo como cátion H+ . Em solução aquosa, os ácidos conduzem eletricidade. Isso ocorre porque os ácidos se desdobram em íons. Os ácidos têm sabor azedo. O limão, o vinagre, o tamarindo contêm ácidos; é por isso que eles são azedos. Os ácidos alteram a cor de certas substâncias chamadas indicadores. Os indicadores têm a propriedade de mudar a cor conforme o caráter ácido ou básico das soluções. O tornassol e a fenolftaleína são indicadores de ácidos e bases. A solução de fenolftaleína vermelha fica incolor em presença de um ácido. Já o papel de tornassol azul fica vermelho. Os ácidos reagem com as bases, formando sais e água. Essa reação se chama reação de neutralização.
Principais ácidos
Ácido Clorídrico (HCl)--> O HCl impuro é comercializado com o nome de ácido muriático e é utilizado principalmente na limpeza de pisos ou de superfícies metálicas antes da soldagem. O HCl é um componente do suco gástrico, conferindo a ele um pH adequado para a ação das enzimas digestivas gástricas.
Ácido Fluorídrico (HF) --> O HF tem a propriedade de corroer o vidro; por isso, é usado para fazer gravações em vidros e cristais. Ácidos Sulfúrico (H2SO4) --> É utilizado nas baterias de automóvel, na fabricação de corantes, tintas, explosivos e papel; é também usado na indústria de fertilizantes agrícolas, permitindo a fabricação de produtos como o sulfato de amônio.
Ácido Nítrico (HNO3) --> É usado na fabricação de explosivos como o trinitrotolueno (TNT) e a nitroglicerina (dinamite); é muito útil para a indústria de fertilizantes agrícolas, permitindo a obtenção do salitre. Ácido Cianídrico (HCN) --> Ácido utilizado em indústrias diversas, como nas de plásticos, acrílicos e corantes, entre outras. Mas ele tem também um destino sinistro: nos Estados Unidos, é usado nas "câmaras de gás" para executar pessoas condenadas à morte.
Hidrácidos: nos ácidos sem oxigênio a nomenclatura é bem simples, é só seguir a regra abaixo: Ácido .................. ídrico nome do elemento
Oxiácidos: os nomes dos ácidos com oxigênio são dados a partir das reações de ionização dos mesmos: Demonstração: faça a reação de ionização do ácido H2CO3.
H2CO3 → 2 H+ + CO3-2
Os nomes dos hidrácidos são formados acrescentando-se a terminação ídrico às primeiras letras do nome do elemento químico.
O ânion CO3-2 é denominado carbonato. A partir desse nome, estabeleça umacomparação seguindo o quadro abaixo:
Tabela de sufixos para Oxiácidos
Como a terminação de carbonato é ATO, a nomenclatura para o ácido da qual deriva esse ânion será ácido carbônico (sufixo – ico):
H2CO3→ 2 H+ + CO3-2 Ácido carbônico carbonato
Ânions
Sufixo
ITO
oso
ATO
ico
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
o É usado na fabricação de sais de sódio em geral. Exemplo: salitre. 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.
Teoria eletrônica de Lewis - Ácidos são receptores de pares de elétrons, numa reação química.
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
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".
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 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
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.
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)
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.
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
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.
Óxidos
Os óxidos classificam-se em óxidos simples, óxidos múltiplos, óxidos contendo hidroxila e hidróxidos. Dentro da estrutura da classificação, existem grupos minerais importantes, notadamente, os grupos da hematita, do espinélio e do rutilo. Cada um destes grupos contém um ou mais minerais de importância econômica.
Dentro da classe dos óxidos estão os principais minérios de ferro (hematita e magnesita), de cromo (cromita), de manganês (pirolusita, manganita e psilomelana), de estanho (cassiterita) e de alumínio (bauxita).
Zincita: D=4 a 4.5, d=5.6, ZnO, Brilho = Subadamantino, Cor = Vermelho intenso a amarelo alaranjado, Uso = minério de zinco, Ocorrência = Geralmente associada a franklita e a willenita.
Hematita: D=5.5 a 6.5, d=5.26, Fe2O3 , Brilho = Metálico, Cor = castanho avermelhado a preto, Uso = minério de ferro, Ocorrência = Ocorre nos depósitos metamórficos de contatoe nas rochas ígneas feldpáticas como o granito.
Ilmentita: D=5.5 a 6, d=4.7, FeTiO3 , Brilho = Metálico a submetálico, Cor = preto do ferro, Uso = minério de Titânio, Ocorrência = Ocorre em camadas e em massas lenticulares em gnaisses e associada a magnetita.
Rutilo: D=6 a 6.5, d=4.18 a 4.25, TiO3 , Brilho = Adamantino a submetálico, Cor = Vermelho, castanho avrmelhado a preto, Uso =revestimento de hastes de solda, Oxcorrência = Encontra-se o rutilo nos granitos, pegmatitos, gnaisses, mica xistos e associados a magnetita, zircão e monazita.
Pirolusita: D=1 a 2, d=4.75, MnO2 , Brilho = Metálico, Cor = preto do ferro, Uso = minério de manganês, Ocorrência = Encontrado em filões com quartzo e vários minerais metálicos.
Cassiterita: D=6 a 7, d=6.8 a 7.1, SnO2 , Brilho = adamantino a submetálico e fosco, Cor = Castanho ou preto, Uso = minério de estanho, Ocorrência = Encontrado em veios com cassiterita, turamlina, topázio, a fluorita e a apatita.
Goethita: D=5 a 5.5, d=4.37, HFeO2 , Brilho = Adamantino a opaco, Cor = Castanho amarelado a castanho escuro, Uso = minério de ferro, Ocorrência = Encontra-se grandes quantidades de goethita como mantos lateríticos residuais.
Magnetita: D=6, d=5.18, Fe3O2 , Brilho = Metálico, Cor = Preto do ferro, Uso = minério de ferro, Ocorrência = É um mineral com uma característica magnética e associada comumente com rochas metamórficas cristalinas.
Cromita: D=5.5, d=4.6, FeCr2O4 , Brilho = metálico e submetálico, Cor = Preto do ferro a preto acastanhado, Uso = minério de cromo, Ocorrência = A cromita é constituinte comum dos peridotitos e dos serpentinitos.
Columbita-tantalita: D=6, d=5.2 a 7.9, (Fe,Mn) (Nb,Ta)2O2 , Brilho = Submetálico, Cor = Preto do ferro, Uso = minério de tântalo e nióbio, Ocorrência = Ocorre em rochas graníticas e em diques pegmatito, associada aos minerais como quatzo, feldspato, mica, turmalina, berilo, espodumênio, cassiterita, wolframita e monazita.
Psilomelana: D=5 a 6, d=3.7 a 4.7, BAMn"Mn48 O16 (OH)4 , Brilho = Submetálico, Cor = preto, Uso = minério de manganês, Ocorrência = Ocorre geralmente com a pirolusita.
Limonita: D=5 a 5.5, d=4.37, HFeO2 , Brilho = Adamantino a opaco, Cor = Castanho amarelado a castanho escuro, Uso = minério de ferro, Ocorrência = Encontra-se grandes quantidades de goethita como mantos lateríticos residuais.
Hidretos
São compostos que possuem o hidrogênio como o elemento mais eletronegativo
O nome de um hidreto é formado segundo o esquema abaixo
Hidreto + de + nome do elemento
KH hidreto de potássio (iônico) ASH3 hidreto de arsênio (covalente);
CAH2 hidreto de cálcio ( iônico) SIH4 hidreto de silício (covalente)
Os hidretos metálicos reagem com água de modo violento, liberando gás hidrogênio H2(g) e formando uma base do metal.
EX: 1KH + 1H2O___ 1KOH + 1H2 (g)
1CAH2 + 2H2O ___ 1CA (OH)2+ 2H2(g)
As Propriedades dos Hidretos
As fórmulas e entalpias padrão de formação de alguns hidretos dos elementos representativos estão mostradas na tabela.
A linha demarcatória separa, de maneira aproximada, os hidretos estáveis, dos hidretos instáveis termodinamicamente. Se olharmos novamente para as eletronegatividades de Pauling, poderemos ver que os hidretos instáveis são formados com os elementos cujas eletronegatividade são próximas das do hidrogênio. A molécula de hidrogênio apresenta ligação simples, tal que, ao contrário do O2 , nenhuma diferença extra de eletronegatividade é necessária para justificar sua energia de ligação. O fato que alguns hidretos apresentam positivos se deve à estabilidade dos elementos no estado padrão.
Entalpias Padrões de Formação de Alguns Hidretos
LiH
—90,5
BeH2
— 19,3
B2H6 (g)
35,6
CH4(g)
—74,8
NH3(g)
— 46,1
H2O(
-285,3
HF(g)
-271,1
NaH
—56,3
MgH2
— 75,3
AlH3
—46
SiH4(g)
34,3
PH3(g)
5,4
H2S(g)
—20,06
HCl(g)
—92,3
KH
—57,7
CaH2
_186,2
(GaH)
220,5
GeH4(g)
90,8
AsH3(g)
66,4
H2Se(g)
29,7
HBr(g)
—36,4
Rbh
— 52,3
SrH2
_180,3
(InH)
215,5
SnH4(g)
162,8
SbH3(g)
145,1
H2Te(g)
99,6
HI(g)
26,5
Csh
— 54,2
BaH2
-178,7
Existe apenas uma pequena diferença de eletronegatividade entre hidrogênio e muitos elementos; porém todos formam ligações com o hidrogênio. O boro e o hidrogênio formam uma ligação B -H com uma energia de ligação relativamente alta:
B—H(g) B(g) + H(g) Do = 295,1 KJ mol –1
Os hidretos instáveis mostrados na tabela não apresentam estabilidade extra em suas ligações para superar a estabilidade do elemento no estado padrão. Enquanto o N2 tem uma ligação tripla com estabilidade extra, as três ligações N-H são suficientemente fortes para fazer do NH3 uma molécula termodicamente estável. Na tabela de Pauling, o hidrogênio e o nitrogênio tem eletronegatividade suficientemente diferentes para justificar a estabilidade extra da ligação N-H. Para o PH3 , ASH3 e SbH3 , a estabilidade das ligações com hidrogênio não é suficiente para superar a estabilidade extra do fósforo, arsênio e antimônio no estado padrão. Uma diferença de eletronegatividade 0.5 unidades é suficiente para estabilizar a maioria dos hidretos com relação aos elementos no estado padrão. Para o CH4 , mesmo uma diferença de 0.4 unidades já proporciona uma maior estabilidade em relação ao grafite e ao H2(g).
Com base nas propriedades químicas e físicas, incluindo estrutura, é possível classificar todos os hidretos como sendo iônicos, covalentes e de metais de transição. Os compostos de hidrogênio com os metais alcalinos e alcalinos-terrosos podem ser preparados pela combinação direta dos elementos em temperaturas elevadas, e constituem sólidos brancos, cristalinos. Quando algum desses hidretos for dissolvido em sais fundidos no anodo. Isto indica que o íon H está presente na mistura. As como, como LiCl e KCl, e depois eletrolisado, haverá desprendimento de hidrogênio medidas espectroscópicas têm mostrado que a molécula de hidreto de lítio gasoso é muito polar, onde o átomo de hidrogênio tem uma carga negativa. Os dados espectroscópicos disponíveis indicam que os hidretos dos grupos IA e IIA (1 e 2 ) contêm o íon hidreto, H. Por essa razão, esses compostos são denominados, com freqüência, Hidretos salinos.
É interessante comparar as energias de formação do íon hidreto com respeito aos valores correspondentes para o íon fluoreto:
Portanto, a formação do íon hidreto, gasoso, a partir do H é um processo endotérmico, enquanto a formação do íon fluoreto,m ou qualquer dos outros íons haletos gasosos, constitui um processo exotérmico. Visto que a formação do íon hidreto é bastante desfavorável sob o ponto de vista termodinâmico, não causa surpresa os hidretos iônicos serem formados apenas com os elementos muito eletropositivos dos grupos IA e IIA (1 e 2). As energias de ionização dos outros elementos são bastante elevadas para evitar a transferência de seus elétrons para os átomos de hidrogênio.
A instabilidade relativa do íon hidreto sugere que os hidretos salinos sejam bons agentes redutores. De fato, reações do tipo
NaH + CO2 HCOONa
4NaH + Na2SO4 Na2S + 4NaOH
ocorrem, demonstrando o poder redutor do íon hidreto. Além disso, o íon hidreto reage de forma rápida e completa com a água, ou outro doador de próton, como em
CaH2 + 2H2O Ca(OH)2 + 2H2
Portanto, podemos considerar o íon hidreto como um poderoso agente redutor e uma base muito forte.
Os elementos representativos dos grupos IVA (14 a 17), e o boro, do grupo IIIA (13), forma hidretos moleculares voláteis, nos quais as ligações com o hidrogênio têm um caráter bastante covalente. Várias tendências nas propriedades desses hidretos covalentes tem sido constadas. Na figura pode ser visto que a energia da ligação H-X dos hidretos binários cresce ao longo de qualquer período da tabela periódica. Além disso, para uma dada família, a energia da ligação H-X diminui com o aumento do número atômico. Essas tendências nas energias de ligação ajudam explicar a instabilidade dos hidretos dos elementos mais pesados dos grupos IVA e VA(14 e 15). Os compostos PbH4 e BiH3 são tão instáveis que só tem sido detectados em nível de traços.
Os hidretos iônicos constituem bases fortes. Ao longo de um dado período da tabela periódica, os hidretos covalentes apresentam acidez crescente com o aumento no número atômico. Assim, o CH4 quase não tem propriedades ácidas, porém o NH3 é capaz de doar um próton para uma base forte, formando NH2 ; o H2O perde prótons com bastante facilidade, e o HF é um ácido moderadamente forte. Essa tendência na acidez aparece de novo nos períodos seguintes da tabela periódica. Além disso, a acidez dos hidretos dos grupos VIA e VIIA (16 e 17) aumenta ã medida que descemos ao longo dessas famílias.
Enquanto os hidretos dos não-metais são compostos moleculares bem caracterizados, pouco se sabe sobre os hidretos de metais de transição. Muitos desses hidretos tem composição não_estequiométrica. O titâno e o vanádio metálico absorvem hidrogênio com liberação de calor, porém o arranjo dos átomos metálicos na estrutura permanece quase constante, com apenas um ligeiro aumento na distância entre os vizinhos mais próximos.
Assim o hidrogênio parece ocupar posições intersticiais na rede cristalina, de forma que esses compostos são chamados algumas vezes de hidretos intersticiais. Não está claro em muitas substâncias se os hidretos intersticiais devem ser considerados como compostos verdadeiros ou então soluções de hidrogênio no metal. Apesar da falta geral de conhecimento sobre a natureza dos sistemas formados pelo hidrogênio e os metais de transição , muitos deles são importantes no laboratório. O níquel, platina e o paládio absorvem quantidade variáveis de hidrogênio e nessa condição atuam como catalisadores de reações como
H2 + C2H4 C2H6Pt, Pd,Ni
onde o Hidrogênio se adiciona a outras moléculas.
Os hidretos de berílio, magnésio e alumínio, e dos elementos mais pesados do grupo IIIA (13) constituem sólidos não-voláteis, que parecem ter propriedades intermediárias entre as dos hidretos iônicos e as dos hidretos moleculares covalentes.
Existem também as tendências nos pontos de ebulição dos diversos haletos covalentes. Note que as temperaturas de ebulição do hélio e neônio são muito menores que as do criptônio e xenônio. Esses gases nobres são mantidos no estado líquido por meio de forças de van der Waals, que ficam mais fracas quando o número de elétrons diminui. As temperaturas de ebulição do NH3, HF e H2O são maiores que a dos hidretos situados abaixo na tabela periódica. Esses hidretos no estado líquido apresentam pontes de hidrogênio intermolecular relativamente fortes e que são maiores para os elementos mais leves da série. O fato do H2O apresentar a temperatura de ebulição mais elevada indica que a extensão das pontes de hidrogênio é máxima, dentro da série.
Exercícios de funções inorgânicas
1)(UEL-PR) X é uma substância gasosa nas condições ambientes. Quando liquefeita, praticamente não conduz corrente elétrica, porém forma solução aquosa que conduz bem a eletricidade. Uma fórmula provável para X é:
a) KBr.
b) HCl.
c) Ar.
d) N2.
e) O3.
2)Após a ionização de um ácido em água, observou-se que o número de moléculas ionizadas era o quádruplo do número de moléculas não-ionizadas. Com base nessa observação, a porcentagem de ionização do referido ácido era:
a) 25%.
b) 40%.
c) 70%.
d) 75%.
e) 80%.
3)Adicionando 500 moléculas de HCl à água, quantas estarão ionizadas sabendo-se que o grau de ionização é 0,9?
a) 500.
b) 450.
c) 360.
d) 50.
e) 400.
4)O grau de ionização do HCN é 0,00008. Quantas moléculas de HCN devem ser adicionadas à água que encontremos 160 ionizadas?
a) 2000000.
b) 200000.
c) 20000.
d) 2000.
e) 200.
5)O fato de uma solução permitir a passagem da corrente elétrica nos permite concluir que o soluto:
a) Também conduz a corrente elétrica quando puro.
b) Tem todas as suas moléculas ionizadas.
c) É iônico.
d) É molecular.
e) Pode ser iônico ou molecular.
6) Duas substâncias que, em solução aquosa, apresentam íons são:
a) Cloreto de sódio (NaCl) e álcool etílico (C2H6O).
b) Sacarose (C12H22O11) e álcool etílico (C2H6O).
c) Sacarose (C12H22O11) e ácido sulfúrico (H2SO4).
d) Ácido sulfúrico (H2SO4) e cloreto de sódio (NaCl).
e) Sacarose (C12H22O11) e cloreto de sódio (NaCl).
7)Dos seguintes sólidos:
I. glicose (C6H12O6).
II. Dióxido de silício (SiO2).
III. Óxido de magnésio (MgO).
IV. Acetato de sódio (H3CCOO-Na+).
Conduzem corrente elétrica no estado de fusão.
a) I e II.
b) I e III.
c) II e III.
d) II e IV.
e) III e IV.
8) O ácido clorídrico puro (HCl) é um composto que conduz muito mal a eletricidade. A água pura (H2O) é um composto que também conduz muito mal a eletricidade; no entanto, ao dissolvermos o ácido na água, formamos uma solução que conduz muito bem a eletricidade, o que se deve à:
a) dissociação da água em H+ e OH-.
b) ionização do HCl, formando H3O+ e Cl-.
c) transferência de elétrons da água para o HCl.
d) transferência de elétrons do HCl para a água.
e) reação de neutralização do H+ da água com o Cl- do HCl.
ÁCIDOS DE ARRHENIUS
9) Dentre as espécies químicas, citadas, é classificado como ácido de Arrhenius:
a) Na2CO3
b) KOH
c) Na2O
d) HCl
e) LiH
10) O ácido que corresponde à classificação monoácido, oxiácido e forte é:
a) HNO3.
b) HCl.
c) H2SO4.
d) HCNO.
e) H3PO4.
11)Entre os oxiácidos H2SO3, H3BO3, HClO3 e HMnO4, a ordem crescente de força ácida para esses compostos é:
a) H2SO3, HClO3, H3BO3, HMnO4.
b) HClO3, HMnO4, H2SO3, H3BO3.
c) H3BO3, HClO3, H2SO3, HMnO4.
d) H3BO3, H2SO3, HClO3, HMnO4.
e) HMnO4, HClO3, H3BO3, H2SO3.
12)Considere uma substância cuja fórmula é H3PO4. Essa substância é composta por:
a) dois elementos.
b) três elementos.
c) oito elementos.
d) quatro elementos.
e) doze elementos.
13)Qual das substâncias a seguir apresenta sabor azedo quando em solução aquosa?
a) Na2S.
b) NaCl.
c) CaO.
d) HCl.
e) NaOH.
14) Sejam os produtos:
I . água de bateria.
II. água mineral com gás.
III. ácido muriático.
Os ácidos presentes nesses produtos são, respectivamente:
a) HCl, H2CO3, H2SO4.
b) H3PO4, H2SO4, HCl.
c) H2SO4, H3PO4, HCl.
d) HCl, H2CO3, HF.
e) H2SO4, H2CO3, HCl.
15) O vinagre tem caráter ácido, pois nele encontraremos predominantemente:
a) Ácido sulfúrico.
b) Ácido carbônico.
c) Ácido nítrico.
d) Ácido sulfônico.
e) Ácido acético.
16)Aos frascos A, B e C, contendo soluções aquosas incolores de substâncias diferentes, foram adicionadas gotas de fenolftaleína. Observou-se que só o frasco A passou a apresentar coloração rósea. Identifique a alternativa que indica substâncias que podem estar presentes em B e C.
a) NaOH e NaCl.
b) H2SO4 e HCl.
c) NaOH e Ca(OH)2.
d) H2SO4 e NaOH.
e) NaCl e Mg(OH)2.
17)Identifique a alternativa que apresenta somente diácidos:
a) H2S, H2SO4, H3PO4, H3PO3.
b) HCN, H2S, H3PO4, H3PO3.
c) H2S, H2SO4, H2CO3, H3PO3.
d) HCl, H2S, H2SO4, H3PO3.
e) H2SO4, H2SO3, HNO3, H3PO2.
18) O HCl, quanto ao n.º de hidrogênios ácidos, elementos químicos, presença do carbono, presença do oxigênio e estado físico, classifica-se, respectivamente, como:
a) monoácido, ternário, inorgânico, oxiácido, líquido.
b) monoácido, binário, inorgânico, hidrácido, gasoso.
c) biácido, binário, inorgânico, oxiácido, gasoso.
19)Considerando-se, exclusivamente, a diferença entre o número de oxigênios e o número de hidrogênios ionizáveis, em cada ácido, indique o par a seguir em que o ácido à esquerda é mais forte que o ácido à direita.
a) H3BO3 e HNO3.
b) HClO4 e H2SO4.
c) HClO e HClO4.
d) H3PO4 e HNO3.
e) H3PO2 e HNO3.
20)Na ionização total de um ácido, obtém-se íons HPO3– 2 e hidroxônio. Para a fórmula do ácido e para o número total de íons hidroxônio temos, respectivamente:
a) H3PO3 e 2.
b) H3PO3 e 1.
c) HPO3 e 2.
d) H3PO3 e 2.
e) H3PO3 e 3.
21) Um dos compostos responsável pela chuva ácida é o HNO3, o qual pode-se dizer que:
a) Chama-se ácido nitroso.
b) É um triácido.
c) É um ácido moderado.
d) Possui grau de ionização maior que 50%.
e) Denomina-se óxido de nitrogênio.
22)Considere os seguintes ácidos, com seus respectivos graus de ionização, a 18°C e usos:
I. H3PO4 (27%), usado na preparação de fertilizantes e como acidulante em bebidas e refrigerantes.
II. H2S (7,6 x 10 – 2 %), usado como redutor.
III. HClO4 (97%), usado na medicina, em análises químicas e como catalisador em explosivos.
IV. HCN (8,0 x 10– 3 %), usado na fabricação de plásticos, corantes e fumigantes para orquídeas e poda de árvores.
Podemos afirmar que é correto:
a) HClO4 e HCN são triácidos.
b) H3PO4 e H2S são hidrácidos.
c) H3PO4 é considerado um ácido semiforte.
d) H2S é um ácido ternário.
e) O HCN é o mais forte de todos os ácidos citados.
23)(UFPE) Vinagre caseiro é essencialmente uma solução de ácido acético a 4% em água. Esta solução diferentemente de água pura, conduz eletricidade razoavelmente bem. O vinagre pode ilustrar idéias importantes, tais como:
24)Todas as substâncias azedas estimulam a secreção salivar, mesmo sem serem ingeridas. Esse é o principal motivo de se utilizar vinagre ou limão na preparação de saladas, pois o aumento da secreção salivar facilita a ingestão. No vinagre e no limão aparecem substâncias pertencentes à função:
a) Base ou hidróxido.
b) Sal.
c) Óxido.
d) Aldeído.
e) Ácido.
25)Admitindo-se 100% de ionização para o ácido clorídrico em solução aquosa, pode-se afirmar que essa solução não contém a espécie:
a) HCl.
b) OH – .
c) H3O+.
d) H2O.
e) Cl – .
Fenômenos químicos
Fenômeno é toda e qualquer transformação que ocorre com a matéria, na qual ocorrem mudanças qualitativas na composição. Um fenômeno pode ser classificado em físico ou químico
Fenômeno químico é todo aquele que ocorre com a formação de novas substâncias. Um fenômeno químico, como a combustão, transforma uma substância em outra, com diferentes propriedades químicas.
Fenômeno Químico: Queimando o papel ele deixa de ser papel;
Fenômenos físicos são todas as transformações da matéria sem ocorrer alteração de sua composição química. É todo fenômeno que ocorre sem que haja a formação de novas substâncias.
Fenômeno Fisico: Quando rasgamos o papel ele continua sendo papel mesmo tendo mudado sua forma. Gases.
O estado gasoso é o estado fluido da matéria, para estudar esse estado físico precisamos levar em consideração as seguintes grandezas: temperatura (T), pressão (P), volume (V).
Um gás pode passar por três transformações distintas: isobárica, isovolumétrica ou isotérmica. Vejamos por que:
Transformação isobárica: acontece quando a pressão é constante e o volume e a temperatura variam.
Se aumentarmos a temperatura de um gás e mantivermos constante sua pressão, observaremos um aumento do volume ocupado pelo gás.
V = k T
A relação entre volume e temperatura pode ser demonstrada pela fórmula:
V1 = V2 T1 T2
Essa relação representa a Lei de Charles Gay-Lussac, este nome é uma homenagem aos fundadores desta lei: os químicos franceses Jacques A. César Charles (1746-1823), e Joseph Gay-Lussac (1778-1850).
Transformação isovolumétrica: nesse caso o volume permanece constante e a pressão e temperatura é que variam. Um aumento na temperatura de um gás influi no aumento da pressão por ele exercida, de forma que o quociente seja constante.
P = K T
Logo se estabelece a relação:
P1 = P2 T1 T2
Transformação isotérmica: a temperatura permanece constante e as variáveis são a pressão e o volume.
Quando aumentamos a pressão sobre um gás, o volume ocupado por ele diminui, o que faz com que o produto dessas grandezas seja constante: PV=K. K= constante
Essa transformação foi observada de forma experimental pelo químico Robert Boyle (1627-1691) e ficou conhecida como Lei de Boyle.
A partir das equações relacionadas acima, que relatam as três transformações gasosas, é que se chegou à equação que aborda as três variáveis de estado (P, V e T):
Através das três Transformações gasosas (isotérmica, isobárica, isovolumétrica) representadas respectivamente pelas equações: PV = K, V/T = K, P/T = K é que se chegou à Equação geral dos gases:
Observe que a equação aborda as três variáveis de estado (P, V e T). Sendo assim, é possível conhecer o volume, a temperatura e pressão de um gás se nos basearmos nessa equação.
O valor da constante depende da temperatura e da quantidade de gás na amostra. O gráfico de V versus P na Figura 2a mostra o tipo de curva obtida para determinada quantidade de gás a uma temperatura fixa. Uma relação linear é obtida quando se traça um gráfico de V versus 1/P (Figura 2b).
Relação temperatura-volume: lei de Charles
Os balões de ar quente sobem porque o ar expande-se à proporção que é aquecido. O ar mais quente é menos denso que o ar da vizinhança mais fria à mesma pressão. Essa diferença na densidade faz com que o balão suba. De maneira inversa, um balão encolhe quando um gás dentro dele é resfriado, como visto na Figura 3:
figura 3. À medida que nitrogênio líquido (-196 ºC) é derramado sobre um balão, o gás no balão diminui.
A relação entre volume de gás e temperatura foi descoberta em 1787 pelo cientista francês Jacques Charles (1746-1823). Charles descobriu que o volume de certa quantidade fixa de gás à pressão constante aumenta linearmente com a temperatura. Alguns dados típicos estão mostrados na Figura 4. Observe que a linha que está tracejada e extrapolada (estendida) passa pelo valor de -273 ºC. Observe também que se supõe que o gás tenha volume zero a essa temperatura. Entretanto, essa condição nunca é possível, porque todos os gases se liquefazem ou se solidificam antes de atingir essa temperatura.
-1) (FUVEST – SP) Um recipiente indeformável, hermeticamente fechado, contém 10 litros de um gás perfeito a 30 ºC, suportando a pressão de 2 atmosferas. A temperatura do gás é aumentada até atingir 60º C. a) Calcule a pressão final do gás. b) Esboce o gráfico pressão versus temperatura da transformação descrita.
Solução:
Letra a) Considerando-se que o volume do gás é constante, temos que a transformação é isocórica. Assim, P1= 2atm
P2= ?
T1= 30°C
T2= 60°C
Substituindo os valores fornecidos pelo problema na equação da transformação isocórica, temos:
P1 =P2
T1 T2
2=P2
303 333
666 = P2
303
P2 = 2,2atm.
Assim, podemos concluir que a pressão e a temperatura são grandezas diretamente proporcionais.
Letra b) A partir da resolução do item anterior, podemos esboçar o gráfico da pressão em função da temperatura (pressão x temperatura).
2) Um gás de volume 0,5m³ à temperatura de 20ºC é aquecido até a temperatura de 70ºC. Qual será o volume ocupado por ele, se esta transformação acontecer sob pressão constante?
É importante lembrarmos que a temperatura considerada deve ser a temperatura absoluta do gás (escala Kelvin) assim, o primeiro passo para a resolução do exercício é a conversão de escalas termométricas:
Lembrando que:
Então:
3) Um gás que se encontra à temperatura de 200K é aquecido até 300K, sem mudar de volume. Se a pressão exercida no final do processo de aquecimento é 1000Pa, qual era a pressão inicial?
Equação de Clapeyron
Relacionando as Leis de Boyle, Charles Gay-Lussac e de Charles é possível estabelecer uma equação que relacione as variáveis de estado: pressão (p), volume (V) e temperatura absoluta (T) de um gás.
Esta equação é chamada Equação de Clapeyron, em homenagem ao físico francês Paul Emile Clapeyron que foi quem a estabeleceu.
Onde:
p=pressão;
V=volume;
n=nº de mols do gás;
R=constante universal dos gases perfeitos;
T=temperatura absoluta.
4) Qual é o volume ocupado por um mol de gás perfeito submetido à pressão de 5000N/m², a uma temperatura igual a 50°C?
