Dissociação e Ionização. Dissociação iônica

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1 2ª Fase - Funções da química inorgânica Investigando caminhos As substâncias sejam da Química Orgânica ou Inorgânica são divididas em grupos denominados funções químicas. As substâncias que pertencem a uma mesma função apresentam propriedades químicas semelhantes. Os compostos inorgânicos estão divididos em várias funções químicas. Neste capítulo faremos uma caracterização geral das propriedades das quatro principais funções: óxidos, ácidos, bases ou hidróxidos e sais. O critério de classificação de uma substância em uma dessas funções é o tipo de íons que se formam quando ela é dissolvida em água. Dissociação e Ionização Dissociação iônica O que acontece quando colocamos um pouco de sal de cozinha em um copo de água? Como podemos explicar a solubilidade deste sal em água? O sal de cozinha, NaCl, é um sólido iônico formado por cátions e ânions que se atraem e se mantêm unidos e organizados em uma estrutura cristalina chamada de retículo cristalino. Estrutura cristalina do NaCl. Quando o sal de cozinha é colocado dentro da água, esta tem a capacidade de orientar suas moléculas solvatando os íons Na + e Cl -, fazendo com que esses íons escapem da rede cristalina e fiquem solúveis. A solubilização gera os íons Na + (aq) e Cl - (aq). O processo de solubilidade do NaCl em água é representado pela seguinte equação: Como o cloreto de sódio já é formado por íons, a água simplesmente provoca a separação dos íons existentes, então nesse

2 caso, o processo é chamado de dissociação iônica. As soluções aquosas, aquelas feitas em água, que apresentam íons que podem se movimentar, transportando a corrente elétrica são chamadas de soluções eletrolíticas. Ionização O HCl ao ser dissolvido em água, sofre uma quebra da sua ligação covalente e por isso formando os íons H + e Cl -. O processo de solubilidade do ácido clorídrico em água é representado pela seguinte equação: Como o HCl é um composto molecular, ou seja, é formado por compartilhamento de elétrons e por isso não é formado por cátions e ânions, quando colocado em água, esta promove o rompimento da ligação e a formação de íons, então nesse caso, o processo é chamado de ionização. Ácidos Os ácidos são muito comuns no nosso dia-a-dia. A figura abaixo mostra produtos que são usados normalmente e que contêm ácidos inorgânicos ou orgânicos na sua composição. Você sabia que o vinagre contém ácido acético? Que as frutas cítricas contêm ácido cítrico? Que a bateria de carro contém na água de bateria o ácido sulfúrico? Que o ácido muriático, solução usada para limpeza, contém o ácido clorídrico? E que alguns refrigerantes contêm ácido fosfórico utilizado como aditivo? (Leia mais) Conceito Exemplos: HCl H + (aq) + Cl - (aq) A função ácida se caracteriza por ter em sua estrutura o elemento hidrogênio ligado a um elemento muito eletronegativo. Exemplos: HCl, H 2 S, HNO 3, H 2 SO 4, H 3 PO 4, H 2 CO 3 Os ácidos inorgânicos podem ser classificados de acordo com a presença ou não do oxigênio na molécula: Exemplos: HCl, HBr, H 2 S, etc.

3 Exemplos: HNO 3, H 2 SO 4, H 3 PO 4, H 2 CO 3, etc. Não se preocupe, neste momento, com a nomenclatura dos hidrácidos e dos oxiácidos, pois a função ácido será estudada de uma forma mais detalhada posteriormente, quando a nomenclatura e outros itens serão discutidos. Ácidos mais comuns na química Ácidos mais comuns do seu dia-a-dia: ácido muriático, ácido fosfórico nos refrigerantes a base de cola e ácido acético no vinagre. Ácido clorídrico (HCl) Quando impuro é conhecido como ácido muriático e é utilizado na limpeza de pisos e de peças metálicas; É o ácido que compõe o suco gástrico (líquido altamente ácido responsável pela digestão dos alimentos no estômago). Ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) O maior consumo de ácido sulfúrico é na fabricação de fertilizantes; É utilizado nas baterias dos automóveis; Responsável pelas chuvas ácidas em ambientes poluídos com dióxido de enxofre (SO2). Ácido fosfórico (H 3 PO 4 ) É usado na produção de alguns refrigerantes à base de cola. Ácido acético (CH 3 COOH) É um líquido incolor de cheiro característico. É o principal componente do vinagre. Base ou hidróxido Até o momento você deve ter percebido quantas coisas são usadas e são feitas por você que utilizam ácidos, não é mesmo? Mas você se engana imaginando que sejam apenas os ácidos os seus parceiros da química. Dê uma olhada na figura abaixo e se surpreenda com mais estas informações. Na figura há exemplos de produtos que contêm bases ou hidróxidos. Conceito Bases são compostos iônicos que em solução aquosa se dissociam, produzindo como único íon negativo o ânion OH - (aq).

4 Exemplos: Exemplos: NaOH Na + (aq) + OH - (aq) Nota: O OH - é o responsável pelas propriedades comuns a todas as bases. Bases ou hidróxidos são compostos em que o grupo hidróxido (OH - ) está ligado a um metal. Este metal pode ser dos grupos 1, 2 e 3 ou também um metal de transição. A única base que não apresenta metal em sua fórmula é o hidróxido de amônio (NH 4 OH). Exemplos: NaOH, Ca(OH) 2, Al(OH) 3, Fe(OH) 3, NH 4 OH Hidróxidos mais comuns na química Bases mais comuns do seu dia-a-dia: soda cáustica, desentupidor de pias, leite de magnésia e o hidróxido de amônio (amoníaco). Hidróxido de sódio (NaOH) Quando impuro é conhecido como soda cáustica; É um sólido branco, bastante tóxico e corrosivo; Suas soluções devem ser guardadas em frascos plásticos, pois reagem lentamente com o vidro; É usado na preparação de sabão e sabonete; Usado na fabricação de produtos desentupidores de pias e ralos. Hidróxido de magnésio (Mg(OH) 2 ) A sua suspensão, chamada de leite de magnésia, é um líquido branco e espesso, usado como laxante e antiácido estomacal. Hidróxido de amônio (NH 4 OH) É chamado de amoníaco e é usado em alguns produtos de limpeza. Sais

5 NaCl (s) Na + (aq) + Cl - (aq) NiSO4 (s) Ni 2+ (aq) + SO 4 2- (aq) KMnO4 (s) K + (aq) + MnO4 - (aq) Reação de neutralização Quando uma base e um ácido são misturados, ocorre uma reação de neutralização entre essas duas espécies, formando sal e água. Por exemplo: HCl + NaOH NaCl + H 2 O A reação chama-se neutralização, pois as propriedades do ácido (H+) e da base (OH-) são anuladas mutuamente porque um reage com o outro, formando água, enquanto o cátion da base se une ao ânion do ácido para formar o sal (NaCl). (Leia mais) Sais mais comuns na química Alguns produtos que contêm sais mais comuns: sal de cozinha, antiácido estomacal, giz escolar e hipoclorito de sódio. Usado na conservação da carne, pescado e peles; Faz parte do soro caseiro no combate à desidratação. Cloreto de sódio (NaCl) Bicarbonato de sódio (NaHCO 3 ) Usado como antiácido estomacal, neutralizando o excesso de ácido clorídrico do suco gástrico. Sulfato de cálcio (CaSO 4 ) O gesso é uma variedade do CaSO 4 hidratado (CaSO 4. H 2 O); Usado na fabricação de giz escolar. Hipoclorito de sódio (NaClO) Uma solução de hipoclorito é usada como desinfetante e alvejante (água sanitária). Óxidos Óxidos são compostos binários (possuem somente dois elementos) nos quais o oxigênio é o elemento mais eletronegativo.

6 Exemplos: CO 2, Fe 2 O 3, SO 2, CaO Os óxidos podem ser classificados como: básicos, ácidos, anfóteros, neutros e duplos. A classificação dos óxidos está relacionada com a natureza das ligações (iônica ou covalente) entre o oxigênio e o outro elemento que forma o óxido. Não se preocupe, neste momento, com a compreensão desta classificação e com a nomenclatura dos óxidos, pois a função óxido também será estudada de uma forma mais detalhada posteriormente, quando a nomenclatura e outros itens serão discutidos. Óxidos mais comuns na química Extintor de incêndio de CO 2, gelo seco (CO 2 no estado sólido), cal virgem e zarcão. Dióxido de carbono (CO 2 ) É um gás incolor, inodoro e mais denso que o ar. Por não ser combustível nem comburente, é usado como extintor de incêndios ; No estado sólido é conhecido como gelo seco ; Usado na gaseificação de refrigerantes e água mineral; Produzido na queima de combustíveis de materiais orgânicos, sendo o principal responsável pelo efeito estufa e pela chuva ácida. Óxido de cálcio (CaO) Também chamado de cal viva ou cal virgem, é usado na caiação (produzindo a cal extinta ou apagada); Usado na diminuição da acidez do solo; Usado na neutralização de ácido sulfúrico derramado em acidentes rodoviários ou em vazamentos industriais. Óxido de chumbo (Pb 3 O 4 ) Sua suspensão é chamada de zarcão, empregada como anticorrosivo (é aplicado em superfícies metálicas antes da pintura definitiva).

7 Nesta sessão serão estudadas as quatro principais funções da QUÍMICA INORGÂNICA, para que o assunto seja bem compreendido, antes de tudo deve-se pensar nas respostas das seguintes perguntas: O que é Química Inorgânica? Qual a diferença entre Química Orgânica e Química Inorgânica? A Química Orgânica é a parte da química que estuda a maioria dos compostos que contêm carbono. É chamada de orgânica porque antigamente os cientistas acreditavam que estes compostos de carbono só poderiam ser encontrados nos seres vivos. Entretanto, hoje, sabe-se que um grande número de compostos de carbono é produzido pelo homem, por exemplo, medicamentos, polímeros, detergentes e sabões. A Química Inorgânica ou mineral é a parte da química que estuda os elementos químicos e as substâncias de origem mineral, dentre os quais se encontram alguns compostos simples de carbono. Dentre esses compostos podemos citar o CO 2 (g) (dióxido de carbono), CO (g) (monóxido de carbono), HCN (g) (cianeto de hidrogênio), H 2 CO 3 (aq) (ácido carbônico), grafite, diamante e dos sais carbonatos e dos sais cianetos.

8 A partir do conhecimento dos procedimentos que os químicos utilizam para classificar as substâncias em funções químicas é possível realizar um conjunto de experimentos com produtos que facilmente encontramos em nossa casa. Conheça estes experimentos acessando:

9 A teoria da dissociação iônica foi proposta por Arrhenius, que observou, após vários experimentos, que determinadas substâncias, quando dissolvidas em água, davam origem a íons positivos e negativos, e que por isso, algumas soluções aquosas apresentavam a propriedade de conduzir corrente elétrica. Svant August Arrhenius.

10 Estes alimentos apresentam sabor azedo! Todos estes compostos apresentam algo em comum na sua estrutura química. Estes compostos quando em presença de água sofrem ionização liberando o íon H + (aq). Esse íon é o responsável pelo sabor azedo.

11 Por que o suco gástrico, responsável pela digestão, não digere o estômago? O órgão possui células que o recobrem internamente e produzindo um muco, uma forração gelatinosa. Ela funciona como um escudo para inibir a autodigestão "porque protege as paredes do estômago das pepsinas (uma enzima) e do ácido clorídrico, principais substâncias do suco gástrico", diz o fisiologista Francisco Gacek, da Universidade de São Paulo. Por ser alcalino, o muco neutraliza o ácido clorídrico, um potente corrosivo. As pepsinas, que precisam de um meio ácido para trabalhar, também não conseguem atingir a parede do órgão. Mas quando alguém está estressado, o organismo pode aumentar a concentração de ácido clorídrico ou bloquear a produção do muco, provocando a formação das úlceras pépticas. Ref.: (17de junho/2009)

12 Evidências de uma reação química: Você se surpreendeu por não ter observado nada? Pois é, a ocorrência de uma reação química nem sempre é fácil de ser percebida. Muitas reações ocorrem sem nenhuma transformação que seja perceptível ao olho humano. Entretanto para aquelas que apresentam evidências perceptíveis, as evidências mais comuns são: mudança de cor, liberação de gás, mudança ou formação de cheiro (odor), liberação de luz ou calor, etc.

13 O Bicarbonato de Sódio é muito útil, veja onde ele pode ser utilizado: Branquear os dentes e a combater a carie dentária e aftas; Antiácido para aliviar dor de estomago; Remoção de odores de geladeira e freezer; Limpeza de utensílios de inox e panelas queimadas; Desentupir o cano da pia; Remover o mofo das cortinas do chuveiro, de ladrilhos e cerâmicas; Remover a corrosão da bateria; Tirar manchas de ferrugem ou amareladas nos tecidos. Veja as dicas completas em

14 Embora o CO 2 esteja sofrendo com a má fama ultimamente, ele é uma das substâncias mais importantes na Terra. Além de proporcionar temperaturas mais quentes, ele é também o fertilizante mais importante do mundo. Plantas, fitoplânctons e algas necessitam do gás para sua fotossíntese, destinada a produzir açúcar e crescer. Ao fazê-lo, eles absorvem e ligam dióxido de carbono, produzindo oxigênio. Eis por que as florestas são um dos mais importantes reservatórios de CO 2 do mundo. Teoricamente, os aumentos dos níveis de CO 2 podem ser compensados por plantas e algas. Até uma determinada concentração, mais CO 2 significa mais fotossíntese e mais crescimento. Infelizmente, sob condições de calor e seca, muitas plantas fecham seus poros para impedir a perda de água e mudam para um processo denominado fotorrespiração, durante o qual consomem oxigênio e produzem dióxido de carbono. Níveis assim elevados de CO 2 somente levarão ao crescimento superior em áreas com precipitação pluviométrica suficiente e solos férteis.

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