MÓDULO DE QUÍMICA 1 423 Autores: Eduardo Leite do Canto e Francisco (Tito) Miragaia Peruzzo MÓDULO 5 As transformações e reações inorgânicas TÓPICO Tipos de reações inorgânicas, 2 TÓPICO Reações de deslocamento, 6 TÓPICO TÓPICO 1 2 3 Reações de duplatroca, 10 4 Outras reações de importância, 18 A Química é a ciência da transformação. Podemos dizer que toda a atividade dos químicos, no mundo, consiste em estudar as propriedades das substâncias e as transformações químicas (ou reações químicas) das quais elas podem ou não tomar parte. O presente módulo oferece uma visão geral dos principais tipos de reações químicas envolvendo substâncias inorgânicas. Vamos iniciá-lo apresentando a divisão das reações inorgânicas em quatro grandes grupos: adição, decomposição, deslocamento e dupla-troca. Finalizaremos o módulo discutindo a respeito da poluição dos ambientes aquáticos e das etapas do tratamento da água. CID As conchas são produzidas por reações químicas envolvendo substâncias inorgânicas.
T Ó P I C O 1 1. No flash descartável, a de síntese, 2 2. No vulcãozinho de dicromato, a de decomposição, 2 3. No ataque do HCl ao ferro, a de deslocamento, 2 4. Na câmara de gás, a de dupla-troca, 3 Tipos de reações inorgânicas 424 425 Perceba que, no início, o ferro se apresentava na forma de substância simples e o hidrogênio, combinado com o cloro. Ao final, as situações se inverteram, ficando o ferro combinado e o hidrogênio na forma de substância simples. Um processo desse tipo é chamado de de simples troca ou de deslocamento. No exemplo em questão, dizemos que o ferro deslocou o hidrogênio. Fe 1 2 HCl uuq H 2 1 FeCl 2 o sulfato; ao final, ambos trocaram de parceiro. Esse tipo de processo é chamado pelos químicos de de dupla-troca. HCN 1. NO FLAH DECARTÁVEL, A REAÇÃO DE ÍNTEE Os flashes fotográficos descartáveis, bastante difundidos há alguns anos, são fabricados com um filamento de magnésio metálico que, na hora do clic, sofre uma com o oxigênio do ar: 2 Mg 1 O 2 uuq 2MgO 14243 123 Dois reagentes Um único produto Antes de utilizar o flash descartável, vemos um filamento feito de magnésio metálico que depois do uso se transforma, por com o oxigênio, em óxido de magnésio. Deve-se à energia liberada na a intensa luz branca que chega a ofuscar nossos olhos. Alguns foguetes sinalizadores de socorro para aviões e navios também se baseiam nesse processo. Trata-se do que os químicos chamam de de síntese ou de adição, aquela em que existem dois ou mais reagentes e um único produto. 2. NO VULCÃOZINHO DE DICROMATO, A REAÇÃO DE DECOMPOIÇÃO Uma de efeito visual muito bonito é a decomposição térmica do dicromato de amônio (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7. Você pode fazer essa colocando duas colheres (das de sopa) desse composto dentro de uma tampa de lata vazia. Aquecendo-a com uma lamparina a álcool, começa, em poucos minutos, uma que lembra a erupção de um vulcão. Apague as luzes quando a começar para melhor visualização. ATENÇÃO! Mantenha distância e faça a experiência longe de materiais combustíveis. A em questão pode ser representada pela seguinte equação química: (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 uuq N 2 1 Cr 2 O 3 1 4 H 2 O 14243 144424443 Um só reagente Três produtos Figura 1 Os químicos denominam um processo como esse, com um único reagente e dois ou mais produtos, de de decomposição ou de análise. 3. NO ATAQUE DO HCl AO FERRO, A REAÇÃO DE DELOCAMENTO Jogando um pequeno prego de ferro dentro de um copo com ácido clorídrico, verificamos a liberação de gás hidrogênio e, com o passar do tempo, o desaparecimento do prego. Prego de ferro Ácido clorídrico aquoso Figura 2 Bolhas de hidrogênio Prego desaparecendo (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 Lata Lamparina a álcool Esse processo pode ser equacionado da seguinte maneira: Fe 1 2 HCl uuq H 2 1 FeCl 2 Fe H 2 As bolhas saem da superfície do ferro O ferro desloca o hidrogênio 4. NA CÂMARA DE GÁ, A REAÇÃO DE DUPLA-TROCA O gás cianídrico (HCN) mata por asfixia. É o responsável pelas mortes em câmaras de gás. Pode ser obtido por meio da entre ácido sulfúrico concentrado e cianeto de potássio (chamado antigamente de cianureto): H 2 O 4 1 2 KCN uuq K 2 O 4 1 2 HCN 123 Troca de parceiros Produto gasoso Como você pode notar, no início, o potássio estava combinado com o cianeto, e o hidrogênio, com Atividades 1 Ao jogar uma moeda de cobre em uma solução de nitrato de prata, observa-se a formação de um depósito de prata metálica sobre a moeda. Uma análise química revela que também houve passagem do cobre da superfície da moeda para a solução, formando nitrato de cobre (II). a) Equacione essa. Inicialmente devemos ler atentamente o enunciado para descobrir quais são os reagentes e os produtos da. Devemos, a seguir, escrever suas respectivas fórmulas. Reagentes: Cobre metálico (moeda), Nitrato de prata, [Ag 1 ] 1 [NO 2 3 ] 1 Produtos: Prata metálica (depósito sobre a moeda), Ag Nitrato de cobre (II), [ 21 ] 1 [NO 3 2 ] 2 A seguir, escrevemos a equação química com essas fórmulas e fazemos o balanceamento: 1 2 AgNO 3 uq 2 Ag 1 (NO 3 ) 2 Confira que, de cada lado da equação balanceada, temos 1 átomo de cobre, 2 átomos de prata, 2 átomos de nitrogênio e 6 átomos de oxigênio (os átomos de nitrogênio e de oxigênio tomam parte dos íons nitrato, dois de cada lado). b) Classifique-a de acordo com seu tipo. É um processo do tipo X 1 YZ uq Y 1 XZ, ou seja, de deslocamento ou simples troca. v Figura 3 GÁ TÓXICO! (MORTE POR AFIXIA) ODOR DE AMÊNDOA AMARGA! Acabamos de mostrar os quatro principais tipos de reações dentro da Química Inorgânica. Podemos resumi-los de forma esquemática da seguinte maneira: Reação de síntese ou de adição: X 1 Y 1... uuq P Reação de decomposição ou de análise: R uuq X 1 Y 1... Reação de deslocamento ou de simples troca: X 1 YZ uq Y 1 XZ ou X 1 YZ uq Z 1 YX Reação de dupla-troca: XY 1 ZW uuq ZY 1 XW 2 Um método para obter gás nitrogênio em laboratório consiste em aquecer o sal nitrito de amônio. Ao aquecê-lo, ele se transforma no gás nitrogênio e em vapor de água. Equacione essa e classifique-a quanto a seu tipo. Inicialmente escrevemos as fórmulas de reagente e produtos: Reagente: Nitrito de amônio, [NH 4 1 ] 1 [NO 2 2 ] 1 Produtos: Gás nitrogênio, N 2 Vapor de água, H 2 O A seguir, escrevemos a equação utilizando essas fórmulas e fazemos o balanceamento: NH 4 NO 2 uq N 2 1 2 H 2 O Nesse processo um reagente origina mais de um produto (R uq X 1 Y). Portanto, é uma de decomposição. 3 Um método para obter gás hilariante (N 2 O) em laboratório consiste em aquecer o sal nitrato de amônio. Ao aquecê-lo, ele produz água e o gás mencionado. Equacione essa e classifique-a quanto a seu tipo. NH 4 NO 3 uq N 2 O 1 2 H 2 O, de decomposição
426 427 4 Os flashes fotográficos usados nos primórdios da fotografia (freqüentemente retratados em filmes de época) envolviam a combustão do magnésio. Neles, um pavio aceso desencadeava a entre pó de magnésio metálico e gás oxigênio, que produz óxido de magnésio. imultaneamente, é produzida intensa luz branca, usada para iluminar a cena fotografada. Equacione esse acontecimento químico e diga que tipo de é essa. 2 Mg 1 O 2 uq 2 MgO, de adição 5 Ao aquecer dicromato de amônio, (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7, ele se transforma em gás nitrogênio, trióxido de dicromo e água. É liberada uma luz alaranjada característica, que, por lembrar a erupção de um vulcão, fez com que essa experiência ficasse conhecida como o vulcãozinho de dicromato. Equacione essa transformação química e diga de que tipo de se trata. (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 uq N 2 1 Cr 2 O 3 1 4 H 2 O, de decomposição 6 Há um tipo de bomba incendiária que é feito dissolvendo-se fósforo branco (P 4 ) em sulfeto de carbono (C 2 ). Quando um frasco contendo essa solução é quebrado, assim que o sulfeto de carbono evapora completamente, o fósforo branco reage com o oxigênio do ar formando P 4 O 10 num processo chamado de combustão espontânea. Equacione essa combustão espontânea e diga de que tipo de se trata. P 4 1 5 O 2 uq P 4 O 10, de adição Exercícios 1 A fabricação do gás cloreto de hidrogênio (HCl) é feita por meio da entre gás hidrogênio e gás cloro. Equacione o processo de fabricação desse gás e diga que tipo de é essa. Comentário: O cloreto de hidrogênio é geralmente comercializado em solução aquosa. Nesse caso ele recebe o nome de ácido clorídrico ou ácido muriático. 2 O gás oxigênio pode ser obtido em laboratório mediante o aquecimento de clorato de potássio (KClO 3 ). O gás é coletado como mostra a figura, sendo que o outro produto também formado é um sal não-oxigenado. KClO 3 b) Classifique cada etapa de acordo com o tipo de. 8 A partir do NaHCO 3 (do exercício anterior), pode-se fabricar o composto X (cujo nome popular é soda ou barrilha). 2 NaHCO 3 uq X 1 CO 2 1 H 2 O Uma das aplicações de X é na obtenção de soda cáustica por meio da com a cal hidratada, Ca(OH) 2 : X 1 Ca(OH) 2 uq 2 NaOH 1 Y a) Escreva a fórmula e o nome de X e Y. Complementares Gás oxigênio Água 7 Uma das maneiras de obter industrialmente o NaHCO 3 é por meio do chamado Processo olvay, que consta da seguinte seqüência de reações: Primeira etapa: CaCO 3 uq CaO 1 CO 2 egunda etapa: CO 2 1 H 2 O 1 NH 3 uq NH 4 HCO 3 Terceira etapa: NaCl 1 NH 4 HCO 3 uq NaHCO 3 1 NH 4 Cl a) Dê nome ao NaHCO 3. b) Classifique as duas reações de acordo com seu tipo. Comentário: A segunda é chamada de caustificação da soda ( com cal). Daí surgiu a expressão soda cáustica para designar o hidróxido de sódio (NaOH), produto dessa. Bicarbonato de sódio (ou hidrogeno-carbonato de sódio ou, ainda, carbonato ácido de sódio). As três etapas são, respectivamente, decomposição, adição e dupla-troca. X é o carbonato de sódio, Na 2 CO 3, e Y é o carbonato de cálcio, CaCO 3. A primeira é decomposição e a segunda, dupla-troca. Exercícios complementares: 1 a 12 a) Equacione a em questão. b) Classifique-a segundo seu tipo. 3 A aparelhagem ilustrada abaixo permite realizar a química entre gás hidrogênio e óxido de cobre (II), O. Um dos produtos da é cobre metálico, que permanece no interior da aparelhagem, podendo ser identificado pela sua coloração avermelhada característica. O outro produto é água, que sai na forma de vapor. Equacione essa transformação química e diga de que tipo de se trata. Gás hidrogênio O Vapor de água 4 (Esan-P) Assinale a seqüência que representa, respectivamente, reações de síntese, decomposição, simples troca e dupla-troca: I. Zn 1 Pb(NO 3 ) 2 uq Zn(NO 3 ) 2 1 Pb II. Fe 1 2 HCl uq FeCl 2 1 H 2 III. 2 NaNO 3 uq 2 NaNO 2 1 O 2 IV. N 2 1 3 H 2 uq 2 NH 3 a) I, II, III, IV b) III, IV, I, II c) IV, III, I, II d) I, III, II, IV e) II, I, IV, III Enunciado comum às questões 5 a 7. Analise as seguintes equações químicas não balanceadas I. LiI 1 Cl 2 uq LiCl 1 I 2 II. O 4 1 Al uq Al 2 (O 4 ) 3 1 III. FeCl 2 1 H 2 O 4 uq FeO 4 1 HCl 5 (F. Visconde de Cairu-BA) Balanceando-se as equações químicas com os menores coeficientes estequiométricos inteiros, obtêm-se, respectivamente, em 01) I: 1, 2, 1, 2. 02) II: 3, 2, 1, 3. 03) III: 1, 1, 1, 1. 04) I e III: 2, 2, 1, 2. 05) II e III: 3, 2, 1, 1. 6 (F. Visconde de Cairu-BA) Com relação aos compostos, é correto afirmar: 01) LiI e LiCl são iônicos. 02) O 4 e Al 2 (O 4 ) 3 são moleculares. 03) FeCl 2 e HCl são ácido e sal, respectivamente. 04) Al e são substâncias com baixo ponto de fusão. 05) Cl 2 e I 2 são substâncias gasosas à temperatura ambiente. 7 (F. Visconde de Cairu-BA) As reações I e II podem ser classificadas como de 01) adição. 02) síntese. 03) neutralização. 04) dupla-troca. 05) simples troca. 8 (Mackenzie-P) 2NaOH 1 2NO 2 uq NaNO 2 1 H 2 O 1 NaNO 3 Dentre os reagentes e os produtos da equação acima, é correto afirmar que: a) estão representados somente óxidos. b) está representado um único sal. c) estão representados dois hidróxidos. d) estão representados dois ácidos oxigenados. e) estão representados uma base e dois sais. 9 (Mackenzie-P) O bromato de potássio, ao ser aquecido, decompõe-se em brometo de potássio e gás oxigênio. A equação dessa decomposição, corretamente balanceada, é: a) KBrO 3 uq KBr 1 O 3 b) 2 KBrO 3 uq 2 KBr 1 3 O 2 c) 3 KBrO 3 uq KBr 1 3 O 2 d) KBrO 3 uq KBr 1 O 2 e) 2 KBrO 3 uq KBr 1 3 O 2 10 (Mackenzie-P) I. 2 NaI 1 Cl 2 uq 2 NaCl 1 I 2 II. CaCO 3 uq CaO 1 CO 2 III. 3 CaO 1 P 2 O 5 uq Ca 3 (PO 4 ) 2 IV. O 3 1 H 2 O uq H 2 O 4 A respeito dos produtos obtidos pelas reações acima equacionadas, é incorreto afirmar que há: a) dois sais. b) dois óxidos. c) um gás. d) somente uma substância simples. e) dois ácidos. uq 11 (Mackenzie-P) O petróleo pode conter alto teor de enxofre, que deve ser removido nas refinarias de petróleo. Mesmo assim, na queima de combustíveis fósseis, forma-se dióxido de enxofre. Esse óxido liberado para a atmosfera é um dos poluentes que, da mesma forma que o pentóxido de dinitrogênio, causa a chuva ácida. Belos monumentos de mármore estão sendo destruídos pela corrosão causada pela chuva ácida. Dentre as equações abaixo, a única que não representa qualquer passagem descrita é: a) CaCO 3 1 H 2 O 3 uq CaO 3 1 CO 2 1 H 2 O b) O 2 1 H 2 O uq H 2 O 3 c) 2 Ca 1 O 2 uq 2 CaO d) N 2 O 5 1 H 2 O uq 2 HNO 3 e) 1 O 2 uq O 2 12 (Cepet-PR) O século XX foi marcado por grandes transformações tecnológicas em todas as áreas do conhecimento humano. Uma das áreas que mais ganharam com esses avanços foi a indústria química, que já vinha se desenvolvendo desde meados do século anterior, principalmente na Alemanha, com a chamada escola de Liebig, formadora de grandes químicos que se preocupavam em aplicações industriais para as novas descobertas. O desenvolvimento da indústria química esteve intimamente ligado à pesquisa de novas substâncias que pudessem melhorar a produção agrícola, ou seja, obtenção de fertilizantes artificiais. Os fertilizantes artificiais são obtidos a partir de rochas fosfáticas que são compostas basicamente de fosfatos de cálcio. A rocha fosfática também é matéria-prima para a obtenção de ácido fosfórico, utilizado em protetores para corrosão, fermentos não-biológicos, acidulante alimentício etc. A de obtenção do ácido fosfórico, a partir da rocha fosfática pode ser simplificada pela : Ca 3 (PO 4 ) 2(s) 1 H 2 O 4(conc) 1 H 2 O (l) uq uq H 3 PO 4(l) 1 CaO 4 2H 2 O(s) A soma dos menores coeficientes estequiométricos da é igual a: a) 09 c) 15 e) 21 b) 12 d) 18
T Ó P I C O 2 1. Reações de deslocamento envolvendo metais, 6 2. Reações de deslocamento envolvendo não-metais, 7 1. REAÇÕE DE DELOCAMENTO ENVOLVENDO METAI Considere as seguintes experiências: colocar uma placa de zinco metálico numa solução aquosa de O 4 ; colocar uma placa de cobre metálico numa solução aquosa de ZnO 4. Observações macroscópicas Observa-se a formação de um depósito de cobre na superfície da placa. Uma análise mostra que ocorre também a passagem de zinco, na superfície da placa para a solução, na forma de ZnO 4. Não se observa evidência de. Figura 1 O 4(aq) ZnO 4(aq) Zn Análise microscópica 428 429 ZnO 4(aq) No primeiro caso, ocorreu uma química, na qual o zinco da placa passou para a solução e o cobre da solução, para a placa. Dizemos que o zinco deslocou o cobre. Zn 1 O 4 uuq 1 ZnO 4 O zinco consegue deslocar o cobre Já no segundo caso, o cobre da placa não desloca o zinco da solução: 1 ZnO 4 uuq não há O cobre não consegue deslocar o zinco Podemos executar uma experiência mais ampla, semelhante à que acabamos de descrever, mas que envolve outros metais. Assim, por exemplo, utilizando ZnO 4(aq) Reações de deslocamento placas de zinco, níquel e cobre e soluções de ZnO 4, NiO 4 e O 4, podemos, experimentalmente, construir a tabela a seguir: o l u ç õ e s ZnO 4 NiO 4 O 4 Placas metálicas Zn Ni Como podemos perceber, a placa de zinco possui maior tendência para reagir que as demais; já a de cobre possui a menor tendência das três. Zn. Ni. Aumenta a tendência de o metal reagir Vamos chamar de reatividade de um metal a capacidade que ele possui para deslocar outro em uma de deslocamento. Assim: Zn. Ni. Aumenta a reatividade do metal Zn 1 NiO 4 uq Ni 1 ZnO 4 Zn 1 O 4 uq 1 ZnO 4 Ni 1 ZnO 4 uq não ocorre Ni 1 O 4 uq 1 NiO 4 1 ZnO 4 uq não ocorre 1 NiO 4 uq não ocorre Reatividade Zn. Ni Reatividade Zn. Reatividade Ni, Zn Reatividade Ni. Reatividade, Zn Reatividade, Ni Figura 2 Ao mergulhar um fio de cobre numa solução aquosa de nitrato de prata, forma-se um depósito de prata metálica sobre o fio. A permite comparar a reatividade do cobre à da prata. É o tema da questão 3 (atividades). ANDREW YRED / CIENCE PHOTO LIBRARY-TOCK PHOTO Reações de metais com ácidos Considere quatro copos contendo soluções aquosas de HCl. Vamos colocar em cada um deles um metal diferente e observar se ele será ou não corroído pelo ácido. Observações macroscópicas Figura 3 Zn HCl (aq) Observa-se desprendimento de bolhas de gás hidrogênio da superfície do zinco e do ferro HCl (aq) Análise microscópica O que aconteceu nos quatro casos pode ser representado como segue, sendo que, onde ocorreu, podemos dizer que o hidrogênio do ácido em solução foi deslocado pelo metal. Zn 1 2 HCl uq H 2 1 ZnCl 2 Zinco e ferro Fe 1 2 HCl uq H 2 1 FeCl conseguem deslocar 2 o hidrogênio; cobre 1 2 HCl uq não ocorre e ouro, não. Au 1 2 HCl uq não ocorre Conclui-se facilmente com esses resultados experimentais que zinco e ferro são mais reativos que o hidrogênio, e cobre e ouro, menos. Através de muitas experiências desse tipo, os químicos puderam construir uma fila de reatividade envolvendo os metais e o hidrogênio. FILA DE REATIVIDADE DO METAI 144424443 Reatividade aumenta Li. K. Ca. Na. Mg. Al. Zn. Cr. Fe. Ni. n. Pb. H.. Hg. Ag. Au 144424443 Alcalinos e Metais mais comuns Metais nobres alcalino-terrosos no nosso cotidiano 14444444244444443 Reagem com HCl Não reagem com HCl Aumenta a nobreza Entende-se por nobreza a característica de um metal não apresentar tendência a tomar parte em reações de deslocamento. Assim, podemos dizer que nobreza é o oposto de reatividade. Au Fe Com cobre e ouro não se observa evidência de Os metais mais nobres (menos reativos) que o hidrogênio (, Hg, Ag, Au) não são deslocados por ele, ou seja, não reagem com ácidos como o HCl. 2. REAÇÕE DE DELOCAMENTO ENVOLVENDO NÃO-METAI Considere dois copos contendo soluções de NaBr e NaCl. Vamos adicionar Cl 2 ao primeiro e Br 2 ao segundo. Observações macroscópicas Água de cloro (amarelo-clara) Aqui aparecerá uma coloração alaranjada, evidenciando a formação de bromo (Br 2 ) Figura 4 Cl 2(aq) NaBr (aq) (incolor) Análise microscópica No primeiro copo ocorreu formando bromo (Br 2 ), comprovando-se que o cloro deslocou o bromo, sendo, portanto, mais reativo que ele: Cl 2 1 2 NaBr uq Br 2 1 2 NaCl Reatividade Cl. Br O cloro consegue deslocar o bromo Já no segundo copo não houve, evidenciando-se que o bromo é menos reativo que o cloro e, dessa forma, não consegue deslocá-lo: Br 2 1 2 NaCl uq não ocorre NaCl (aq) (incolor) Reatividade Cl. Br O bromo não consegue deslocar o cloro Fundamentados em experiências desse tipo, os químicos construíram uma fila de reatividade para os ametais. FILA DA REATIVIDADE DO NÃO-METAI F. O. Cl. Br. I. Reatividade aumenta Br 2(aq) Água de bromo (alaranjada) Aqui não se observará evidência de É muito importante você perceber que o que rege as reações de deslocamento se resume em duas filas de reatividade: a dos metais e a dos não-metais. Um membro de uma dessas filas, se for mais reativo, deslocará outro elemento, membro da mesma fila. Um membro de uma fila nunca deslocará um membro da outra.
430 431 Atividades Exercícios Complementares 1 Preveja se as seguintes reações ocorrem ou não: a) Zn 1 2 AgNO 3 uq 2 Ag 1 Zn(NO 3 ) 2 Para responder a essa questão, devemos verificar se o elemento que está sendo deslocado é menos reativo que aquele que o está deslocando, pois essa é a condição necessária para a ocorrência de uma de deslocamento. Zn 1 2 AgNO 3 uq 2 Ag 1 Zn(NO 3 ) 2 O zinco está deslocando a prata Consultando a fila de reatividade dos metais, vemos que Zn é mais reativo que Ag. Assim, essa ocorre. b) 2 Ag 1 H 2 O 4 uq H 2 1 Ag 2 O 4 2 Ag 1 H 2 O 4 uq H 2 1 Ag 2 O 4 A prata está deslocando o hidrogênio Consultando a fila de reatividade dos metais, vemos que Ag não é mais reativa que H. Assim, essa não ocorre. 2 Faz parte da metodologia científica elaborar previsões baseadas em conceitos já estabelecidos. Preveja, consultando a fila de reatividade, se as seguintes reações podem ocorrer ou não: a) 1 NiCl 2 uq Ni 1 Cl 2 Não, pois cobre não é mais reativo que níquel. b) Mg 1 no 4 uq n 1 MgO 4 im, pois magnésio é mais reativo que estanho. c) Ni 1 HgCl 2 uq NiCl 2 1 Hg im, pois níquel é mais reativo que mercúrio. d) Mg 1 2 HCl uq MgCl 2 1 H 2 im, pois magnésio é mais reativo que hidrogênio. e) CaBr 2 1 2 Ag uq Ca 1 2 AgBr Não, pois prata não é mais reativa que cálcio. f) 6 Au 1 2H 3 PO 4 uq 3 H 2 1 2 Au 3 PO 4 Não, pois ouro não é mais reativo que hidrogênio. g) 2 HCl 1 n uq H 2 1 ncl 2 im, pois estanho é mais reativo que hidrogênio. 3 Analise a foto da página 6 e responda às questões. a) A ocorrência dessa permite comparar a reatividade do cobre à da prata. Compare-as sem recorrer à fila de reatividade. O cobre deslocou a prata e, portanto, o cobre é mais reativo que a prata. 4 Equacione as seguintes reações, caso ocorram: a) Mg 1 ZnO 4 uq Mg 1 ZnO 4 uq Zn 1 MgO 4 b) Au 1 NaCl uq, pois o ouro não é mais reativo que o sódio. c) Zn 1 Cr 2 (O 4 ) 3 uq 3 Zn 1 Cr 2 (O 4 ) 3 uq 2 Cr 1 3 ZnO 4 d) alumínio metálico 1 cloreto de cobre (II) uq 2 Al 1 3 Cl 2 uq 3 1 2 AlCl 3 e) zinco metálico 1 ácido clorídrico uq Zn 1 2 HCl uq H 2 1 ZnCl 2 f) cobre metálico 1 ácido fosfórico uq, pois o cobre não é mais reativo que o hidrogênio. g) ferro metálico 1 ácido bromídrico uq Fe 1 2 HBr uq H 2 1 FeBr 2 h) alumínio metálico 1 ácido clorídrico uq Informação necessária: Na de um metal com ácido, liberando hidrogênio, se o metal possuir duas cargas iônicas diferentes, ele aparecerá nos produtos com a carga menor. 2 Al 1 6 HCl uq 3 H 2 1 2 AlCl 3 5 Preveja, com base na fila de reatividade, se as seguintes reações podem ocorrer ou não: a) I 2 1 2 NaBr uq Br 2 1 2 NaI Não, pois iodo não é mais reativo que bromo. b) Br 2 1 2 KCl uq Cl 2 1 2 KBr Não, pois bromo não é mais reativo que cloro. c) Cl 2 1 Na 2 uq 2 NaCl 1 im, pois cloro é mais reativo que enxofre. d) 3 F 2 1 2 AlCl 3 uq 2 AlF 3 1 3 Cl 2 im, pois flúor é mais reativo que cloro. 6 Equacione as seguintes reações, caso ocorram (consulte a fila de reatividade): a) Cl 2 1 NaBr uq Cl 2 1 2 NaBr uq Br 2 1 2 NaCl b) Br 2 1 NaI uq Br 2 1 NaI uq I 2 1 2 NaBr c) I 2 1 KCl uq, pois iodo não é mais reativo que cloro. d) F 2 1 CaBr 2 uq F 2 1 CaBr 2 uq Br 2 1 CaF 2 1 Dispondo de soluções aquosas de (NO 3 ) 2, Mg(NO 3 ) 2 e Pb(NO 3 ) 2 e de placas dos metais cobre, magnésio e chumbo, um estudante fez experiências colocando as placas dentro das soluções. Com os resultados, ele montou a seguinte tabela: o l u ç õ e s (NO 3 ) 2 Mg(NO 3 ) 2 Pb(NO 3 ) 2 Placas metálicas Mg Pb Baseado na tabela (sem consultar a fila de reatividade): a) coloque esses metais em ordem crescente de reatividade; b) coloque esses metais em ordem crescente de nobreza. 2 A, B, C e D são quatro metais dos quais apenas A e B reagem com ácido clorídrico produzindo gás hidrogênio. abendo que, em reações de simples troca, C é capaz de deslocar D e B é capaz de deslocar A, determine qual desses metais é o: a) mais reativo; b) mais nobre. 3 (PUC-PR) Adicionando-se 10 ml de HCl (aq) em quatro tubos de ensaio contendo respectivamente Zn, Mg, e Ag conforme esquema a seguir: Zn A HCl 10 ml Mg HCl 10 ml Podemos afirmar que ocorre : a) somente nos tubos A, B e C. b) nos tubos A, B, C e D. c) somente nos tubos C e D. d) somente no tubo A. e) somente nos tubos A e B. B HCl 10 ml 4 (Fefisa-P) Considere as seguintes características de certas substâncias simples: é branca; conduz bem a eletricidade no estado sólido; possui brilho metálico; reage com HCl diluído produzindo H 2. C Ag D HCl 10 ml Essas características correspondem às da substância: a) cobre c) platina b) magnésio d) prata 5 (FMTM-MG) Uma demonstração utilizada em feiras de ciências é feita mergulhando-se um fio limpo de cobre metálico, dobrado no formato de um pinheiro, numa solução incolor de AgNO 3. Após algum tempo, observase a deposição de agulhas esbranquiçadas sobre o fio de cobre, formando um belo conjunto, semelhante a uma árvore de Natal. imultaneamente, observa-se que a solução, inicialmente incolor, adquire coloração azulada. a) Discuta o que ocorreu quimicamente no sistema. b) Identifique a substância que forma as agulhas brancas sobre o fio de cobre e a substância responsável pela coloração azulada conferida à solução. 6 (UEPG-PR) O cloro é largamente usado como anti-séptico na purificação da água para consumo, ou nas piscinas, onde habitualmente é aplicado na forma de hipoclorito de sódio. Podemos testar a presença de cloro na água utilizando o iodeto de potássio. obre essa é correto afirmar: a) Trata-se de uma de síntese, em que o produto obtido é o cloreto de potássio. b) A ação do cloro sobre o KI indica que o cloro apresenta maior reatividade que o iodo e tem a capacidade de substituí-lo em seus compostos. c) O cloreto de potássio formado é um sal insolúvel em água e, portanto, precipita. d) Haverá formação da substância simples I 2, comprovando ser uma de análise ou decomposição. e) É uma de dupla-troca. 7 (UEL-PR) O iodo pode ser obtido a partir dos iodetos naturais, tais como NaI, ao se tratar soluções aquosas do iodeto com a) cal extinta b) cloreto de sódio c) ácido clorídrico d) soda cáustica e) cloro 8 (Unimep-P) Quando introduzimos um pedaço de sódio em água, ocorre uma violenta, desprendendo-se um gás. O gás em questão é: a) oxigênio b) cloro c) cloridreto de hidrogênio d) óxido de sódio e) hidrogênio 9 (Uema) Uma de deslocamento simples, de cátion, é mostrada na equação: a) 2 KBrO 3 uq 3 O 2 1 2 KBr b) 2 KBr 1 Cl 2 uq 2 KCl 1 Br 2 c) O 3 1 H 2 O uq H 2 O 4 d) 1 2 AgNO 3 uq (NO 3 ) 2 1 2 Ag e) H 2 O 4 1 Ca(OH) 2 uq CaO 4 1 2 H 2 O b) Equacione a envolvida. 1 2 AgNO 3 uq 2 Ag 1 (NO 3 ) 2 Exercícios complementares: 1 a 9
436 437 Atividades Exercícios Complementares 4 Durante a década de 1990, um atentado não concretizado no metrô de Tóquio envolveu a tentativa de produzir um gás extremamente tóxico. Veja um texto de jornal da época: Duas malas com substâncias químicas usadas na produção de um gás venenoso foram encontradas ontem pela polícia japonesa no banheiro da estação hinjuku uma das mais movimentadas do metrô de Tóquio, com uma circulação diária de 1 milhão de passageiros. Uma das malas continha cianeto de sódio e a outra, ácido sulfúrico diluído substâncias que, se misturadas, produzem o gás de cianeto, altamente tóxico (O Estado de. Paulo, 6 maio 1995. p. A-11.). a) Equacione a mencionada. 8 Ao aquecermos em um tubo de ensaio uma mistura de NH 4 NO 3 e NaOH em solução, ocorre o desprendimento de um gás irritante, que consegue fazer um pedaço de papel úmido de tornassol vermelho ficar azul. Esse gás, dissolvido em água, faz a fenolftaleína passar de incolor a rósea. Equacione a envolvida e identifique o gás. NH 4 NO 3 1 NaOH uq NaNO 3 1 NH 4 OH ubstituindo NH 4 OH por NH 3 1 H 2 O, temos: NH 4 NO 3 1 NaOH uq NaNO 3 1 NH 3 1 H 2 O O gás liberado é a amônia (NH 3 ) que, ao se dissolver em água, produz solução alcalina (básica). Em solução alcalina, o tornassol fica azul e a fenolftaleína, rósea. 1 Ao misturar soluções aquosas de Pb(NO 3 ) 2 e NaCl, observa-se a formação de um precipitado. Equacione essa, identificando nela o precipitado. Comentário: Ao contrário dos problemas anteriores, este e os próximos envolvem o conhecimento da tabela de solubilidade. Consulte uma. 2 Ao misturar soluções aquosas de AgNO 3 e KCl, observase a formação de um precipitado. Equacione essa, identificando nela o precipitado. 3 Ao misturar soluções aquosas de Pb(NO 3 ) 2 e (NH 4 ) 2 O 4, observa-se a formação de um precipitado. Equacione essa, identificando nela o precipitado. 8 (Fuvest-P) Para realizar um experimento, em que é produzido CO 2 pela de um carbonato com ácido clorídrico, foi sugerida a aparelhagem da figura a seguir. suporte água carbonato ácido clorídrico 2 NaCN 1 H 2 O 4 uq 2 HCN 1 Na 2 O 4 b) O que é o gás de cianeto? Por que é perigoso? É o HCN (gás cianídrico), gás que mata por asfixia. 5 O ácido fosfórico é obtido industrialmente por meio da de um minério chamado apatita (fosfato de cálcio) com ácido sulfúrico. a) Escreva a fórmula da apatita. Ca 3 (PO 4 ) 2 b) Equacione a em questão. Ca 3 (PO 4 ) 2 1 3 H 2 O 4 uq 2 H 3 PO 4 1 3 CaO 4 6 Quando uma solução de ácido é derrubada sobre uma bancada, num laboratório, é procedimento usual eliminá-lo jogando bicarbonato de sódio em pó sobre o líquido. Equacione a envolvida, considerando que o ácido derramado é o clorídrico. HCl 1 NaHCO 3 uq NaCl 1 H 2 CO 3 ubstituindo H 2 CO 3 por H 2 O 1 CO 2, temos: HCl 1 NaHCO 3 uq NaCl 1 H 2 O 1 CO 2 Professor: Esse exercício permite mostrar aos alunos uma importante conclusão: bicarbonatos reagem com ácidos, liberando gás carbônico. 7 É muito comum o uso de ácido muriático (HCl comercial) para lavar pisos e paredes. No entanto, pisos e paredes de mármore (carbonato de cálcio) não podem ser lavados com esse ácido, pois ele reage com o carbonato de cálcio, liberando um gás. Equacione essa e diga qual é o gás liberado. Comentário: É por isso que você não deve deixar cair líquidos ácidos (suco de limão, vinagre etc.) em pias de mármore. 2 HCl 1 CaCO 3 uq CaCl 2 1 H 2 CO 3 ubstituindo H 2 CO 3 por H 2 O 1 CO 2, temos: 2 HCl 1 CaCO 3 uq CaCl 2 1 H 2 O 1 CO 2 O gás liberado é o gás carbônico (CO 2 ). Professor: Esse exercício permite mostrar aos alunos uma importante conclusão: carbonatos reagem com ácidos, liberando gás carbônico. 9 Três frascos sem rótulo contêm líquidos incolores. abese que um desses líquidos é água, outro é uma solução de AgNO 3 e outro, uma solução de Na 2 CO 3. Explique como você faria para descobrir qual solução está em cada frasco, utilizando tubos de ensaio e solução de ácido clorídrico. Ao misturar um pouco de solução de ácido clorídrico com amostras dos três líquidos, teríamos evidências visuais diferentes nos três casos, que nos permitiriam identificar os líquidos. As evidências são: liberação de gás (CO 2 ) no caso do Na 2 CO 3 e formação de precipitado (AgCl) no caso do AgNO 3. Não se observaria precipitação nem liberação de gás no caso da água. As equações das duas reações envolvidas são: 2 HCl 1 Na 2 CO 3 uq 2 NaCl 1 H 2 O 1 CO 2 HCl 1 AgNO 3 uq AgCl b 1 HNO 3 10 Três frascos sem rótulo contêm líquidos incolores. abese que um desses líquidos é água, outro é uma solução de CaCl 2 e outro, uma solução de Na 2 CO 3. Explique como você faria para descobrir qual solução está em cada frasco, utilizando tubos de ensaio e solução de ácido sulfúrico. Ao misturar um pouco de solução de ácido sulfúrico com amostras dos três líquidos, teríamos evidências visuais diferentes nos três casos, que nos permitiriam identificar os líquidos. As evidências são: liberação de gás (CO 2 ) no caso do Na 2 CO 3 e formação de precipitado (CaO 4 ) no caso do CaCl 2. Não se observaria precipitação nem liberação de gás no caso da água. As equações das duas reações envolvidas são: H 2 O 4 1 Na 2 CO 3 uq Na 2 O 4 1 H 2 O 1 CO 2 H 2 O 4 1 CaCl 2 uq CaO 4b 1 2 HCl Exercícios complementares: 9 a 26 v v 4 Dois frascos sem rótulo contêm líquidos incolores. abese que um desses líquidos é uma solução aquosa de NaCl e o outro, uma solução aquosa de CaCl 2. Qual dos seguintes reagentes você poderia utilizar para descobrir qual solução está em cada frasco? I. olução aquosa de KBr. II. olução aquosa de AgNO 3. IV. olução aquosa de Na 2 O 4. 5 (Unicamp-P) O tratamento da água é fruto do desenvolvimento científico que se traduz em aplicação tecnológica relativamente simples. Um dos processos mais comuns para o tratamento químico da água utiliza cal virgem (óxido de cálcio) e sulfato de alumínio. Os íons alumínio, em presença de íons hidroxila, formam o hidróxido de alumínio que é pouquíssimo solúvel em água. Ao hidróxido de alumínio formado adere a maioria das impurezas presentes. Com a ação da gravidade, ocorre a deposição dos sólidos. A água é então separada e encaminhada a uma outra fase de tratamento. a) Que nome se dá ao processo de separação acima descrito que faz uso da ação da gravidade? b) Por que se usa cal virgem no processo de tratamento da água? Justifique usando equação(ões) química(s). c) Em algumas estações de tratamento de água usa-se cloreto de ferro (III) em lugar de sulfato de alumínio. Escreva a fórmula e o nome do composto de ferro formado nesse caso. 6 (Fuvest-P) Para distinguir uma solução aquosa de ácido sulfúrico de outra de ácido clorídrico, basta adicionar a cada uma delas: a) um pouco de solução aquosa de hidróxido de sódio. b) um pouco de solução aquosa de nitrato de bário. c) raspas de magnésio. d) uma porção de carbonato de sódio. e) gotas de fenolftaleína. 7 (Vunesp) de precipitação quando se misturam: a) soluções aquosas de cloreto de potássio e de hidróxido de lítio. b) solução aquosa de ácido nítrico e carbonato de sódio sólido. c) soluções aquosas de cloreto de bário e de sulfato de potássio. d) soluções aquosas de ácido clorídrico e de hidróxido de sódio. e) solução aquosa diluída de ácido sulfúrico e zinco metálico. Com essa aparelhagem, I. não será adequado usar carbonatos solúveis em água. II. o experimento não funcionará porque o ácido clorídrico deve ser adicionado diretamente sobre o carbonato. II. parte do CO 2 desprendido ficará dissolvido na água. IV. o gás recolhido conterá vapor d água. Dessas afirmações, são corretas, apenas a) I, II e III c) II e IV e) III e IV b) I, III e IV d) II e III 9 (Ceeteps-P) Recentemente, ocorreu a morte de muitas pessoas que realizaram exames radiológicos, após a ingestão de uma suspensão aquosa que deveria ser de sulfato de bário (BaO 4 ), não tóxico. Testes posteriores mostraram que a suspensão utilizada continha grande quantidade de carbonato de bário (BaCO 3 ) uma substância altamente venenosa. obre esse episódio, são feitas as seguintes afirmações: I. O sulfato de bário é praticamente insolúvel em água (e, portanto, também nos fluidos corpóreos), enquanto o carbonato de bário é solúvel. II. O que provocou a morte das pessoas foi a presença, em solução, dos íons carbonato (CO 3 22 ), e não a presença dos íons de bário (Ba 21 ). III. ulfato de bário pode ser produzido por precipitação, adicionando-se solução aquosa diluída de ácido sulfúrico (H 2 O 4 ) sobre uma solução de carbonato de bário. Dessas afirmações a) somente II é correta. b) somente I e II são corretas. c) somente II e III são corretas. d) somente I e III são corretas. e) I, II e III são corretas. 10 (Mackenzie-P) Dispõe-se de 5 tubos de ensaio, contendo respectivamente: I. H 2 O II. solução aquosa de NaCl III. solução aquosa de NaNO 3 IV. solução aquosa de NaCO 3 V. solução aquosa de Na 2 O 4 Adicionando-se HCl (gota a gota) a cada um dos tubos, observa-se que somente em um deles ocorre efervescência. Essa efervescência é conseqüência da do HCl com: a) a solução IV. d) a água pura. b) a solução III. e) a solução II. c) a solução V.
438 439 11 (Mackenzie-P) CaCO 3 1 H 2 O 4 uq H 2 O 1 CO 2 1 CaO 4 A equação acima representa a transformação que ocorre quando o mármore das estátuas reage com o ácido sulfúrico presente na chuva ácida. Dessa, é correto afirmar que: a) é de simples troca. b) produz somente substâncias sólidas. c) um dos produtos é o sulfato de cálcio. d) é de decomposição. e) é de adição. 12 (Funrei-MG) As chuvas ácidas compreendem um dos mais sérios problemas ecológicos da sociedade contemporânea. Em alguns lugares, como nos países da Escandinávia, ela já matou os peixes dos lagos e rios e, na Alemanha, dizimou florestas. Em Atenas, na Grécia, a superfície de mármore do Parthenon foi transformada em gesso. Que equação química, abaixo, corresponde ao que ocorreu no Parthenon? a) 2HCl 1 CaO 4 uq H 2 O 4 1 CaCl 2 b) H 2 O 4 1 CaCO 3 uq CaO 4 1 H 2 O 1 CO 2 c) Na 2 CO 3 1 H 2 O 4 uq Na 2 O 4 1 H 2 O 1 CO 2 d) Ca(OH) 2 1 2 HCl uq CaCl 2 1 2 H 2 O 13 (PUC-R) O hidrogeno-carbonato de sódio, conhecido comercialmente como bicarbonato de sódio, é usado como antiácido estomacal por ser capaz de reagir com o excesso de ácido clorídrico, presente no suco gástrico, resultando em um sal e um gás responsável pela eructação ( arroto ). O nome do sal e a função química do gás são, respectivamente: a) cloreto de sódio e óxido b) carbonato de sódio e ácido c) clorato de sódio e sal d) carbeto de sódio e base e) clorito de sódio e ácido 14 (Unicamp-P) Antiácido é um produto farmacêutico utilizado para reduzir a acidez estomacal provocada pelo excesso de ácido clorídrico, HCl. Esse produto farmacêutico pode ser preparado à base de bicarbonato de sódio, NaHCO 3. Escreva a do bicarbonato com o ácido clorídrico. 15 (Vunesp) A soda, Na 2 CO 3, é um composto utilizado na indústria têxtil como mordente, fixando a tinta ao tecido. Ocasionará a formação de um gás a deste composto com solução aquosa de a) PbCl 2 d) NaOH b) Ba(OH) 2 e) H 2 O 4 c) KNO 3 16 (Fuvest-P) Ácido clorídrico pode reagir com diversos materiais, formando diferentes produtos, como mostrado no esquema abaixo: produtos solução aquosa de AgNO 3 I produtos b HCl (aq) III v raspas de Al produtos II suspensão aquosa de Mg(OH) 2 Os seguintes sinais evidentes de transformações químicas: liberação de gás, desaparecimento parcial ou total de sólido e formação de sólido são observáveis, respectivamente, em: a) I, II e III b) II, I e III c) II, III e I d) III, I e II e) III, II e I Instruções: Para responder às questões de 17 a 19, considere as substâncias químicas representadas pelas fórmulas: I. Mg(OH 2 ) II. NaHCO 3 III. NaOH IV. HCl V. KCl 17 (Uesb-BA) ão classificadas como sais somente as substâncias a) I e II b) II e III c) II e V d) III e IV e) IV e V 18 (Uesb-BA) ão empregadas em medicamentos antiácidos estomacais as substâncias a) I e II b) I e IV c) II e V d) III e IV e) III e V 19 (Uesb-BA) Observa-se efervescência, quando reagem entre si soluções aquosas concentradas das substâncias a) I e II b) I e III c) II e IV d) II e V e) IV e V 20 (Vunesp) Quando se coloca ácido clorídrico sobre uma concha do mar, ela é totalmente dissolvida e há desprendimento de um gás. Este gás é o mesmo exalado na respiração animal. Portanto, o sal insolúvel que constitui a carapaça da concha do mar é a) CaCO 3 b) CaO 4 c) CaF 2 d) Ca(NO 3 ) 2 e) Ca(OH) 2 21 (Mackenzie-P) A fórmula molecular do gás incolor e inodoro que não é combustível nem comburente e, portanto, pode ser usado para apagar incêndios, é: a) H 2 b) O 2 c) H 2 d) CO 2 e) CH 4 22 (UFCar-P) Dentre as substâncias cujas fórmulas são fornecidas a seguir NaHCO 3, Mg(OH) 2 e CH 3 COOH, pode(m) ser empregada(s) para combater excesso de acidez estomacal a) NaHCO 3, apenas. b) Mg(OH) 2, apenas. c) CH 3 COOH, apenas. d) NaHCO 3 e Mg(OH) 2, apenas. e) NaHCO 3, Mg(OH) 2 e CH 3 COOH. 23 (UFPE) Três frascos A, B e C, contendo soluções incolores ácida, básica e neutra, não estão identificados. Para identificar tais soluções, um analista fez alguns testes, usando fenolftaleína e carbonato de sódio. O resultado dos testes está na tabela abaixo. Em presença de olução Carbonato de sódio Fenolftaleína A Não há liberação de gás Adquire cor rósea B Não há liberação de gás Permanece incolor C Há liberação de gás Permanece incolor Podemos afirmar que: a) a solução A é ácida e a B é básica. b) a solução A é neutra e a C é básica. c) a solução B é neutra e a A é ácida. d) a solução B é ácida e a C é neutra. e) a solução C é ácida e a A é básica. 24 (F. Belas Artes-P) Aquecendo a solução resultante da mistura de soluções aquosas de KOH e NH 4 I o gás desprendido é o: a) HI c) O 2 b) NH 3 d) I 2 25 (Enem-MEC) A água do mar pode ser fonte de materiais utilizados pelo ser humano, como os exemplificados no esquema abaixo. cloro água sanitária água do mar cloreto de sódio I hipoclorito de sódio soda cáustica II fermento em pó carbonato de sódio bicarbonato de sódio IV solução fisiológica a) II III IV b) III I IV c) III IV I d) II III I e) I IV III III Os materiais I, II, III e IV existem como principal constituinte ativo de produtos de uso rotineiro. A alternativa que associa corretamente água sanitária, fermento em pó e solução fisiológica com os materiais obtidos da água do mar é:
T Ó P I C O 1. Poluição do ambiente aquático, 18 2. Reações químicas na forma iônica, 19 3. Outras reações de importância, 19 4 1. POLUIÇÃO DO AMBIENTE AQUÁTICO Ao contrário do que se fala popularmente, água potável não é sinônimo de água pura. Entende-se por pura uma amostra de água que contenha apenas moléculas de H 2 O sem nenhuma outra substância misturada. Já água potável significa aquela que pode ser ingerida sem riscos à saúde. Na água potável há muitas substâncias dissolvidas, entre elas sais minerais, muitos deles necessários ao bom funcionamento do nosso organismo. As águas dos rios, lagos e mares vizinhos às regiões metropolitanas são, em geral, poluídas porque contêm substâncias que tornam sua ingestão prejudicial à saúde. Os principais tipos de poluentes do ambiente aquático aparecem na tabela a seguir. Tipo Restos em decomposição Microrganismos Compostos orgânicos Nutrientes de algas Íons metálicos Pb 21 e Hg 21 Materiais em suspensão Tratamento da água Exemplos Fezes, restos de plantas e animais Vírus, bactérias e parasitas Agrotóxicos, sabões e detergentes Fosfatos (aditivos de detergentes) Terra e areia Para que a água possa ser consumida pela população, ela precisa passar por um processo que elimine todos os poluentes nela contidos. O tratamento da água possui fundamentalmente duas fases: o tratamento primário e o secundário. Outras reações de importância filtração: com sucessivas camadas de areia e cascalho para remover partículas menores; aeração: na qual o ar é borbulhado através da água, retirando H 2, óleos voláteis e outras substâncias que possam conferir mau cheiro à água. Tratamento secundário Os poluentes são eliminados por processos que envolvem reações químicas: coagulação ou floculação: adiciona-se cal hidratada [Ca(OH) 2 ] à água e, a seguir, sulfato de alumínio [Al 2 (O 4 ) 3 ]. a seguinte química de dupla-troca: Al 2 (O 4 ) 3 1 3 Ca(OH) 2 uq 2 Al(OH) 3 1 3 CaO 4 O Al(OH) 3 formado, que é insolúvel em água, tem o aspecto de flocos de algodão. Esse composto retém em sua superfície muitas das impurezas presentes na água, arrastando-as consigo para o fundo do tanque, onde a é feita. desinfecção: a adição de hipoclorito de sódio (NaClO) livra a água dos microrganismos presentes, pois o íon ClO 2 é bactericida (mata bactérias) e fungicida (mata fungos). A água está pronta para ser consumida. CID 440 441 Tratamento caseiro da água O ato de filtrar a água consiste em uma operação muito importante para a eliminação de partículas ou bactérias que eventualmente tenham entrado na água após sua saída da estação de tratamento. Os fabricantes costumam colocar dentro da vela do filtro pedaços de carvão ativo, preparado para reter em sua superfície substâncias que causam mau cheiro à água. Uma maneira ainda mais segura de eliminar microrganismos presentes na água é fervê-la (principalmente se ela provém de poço). Outro modo consiste em usar um ozonizador. Através de faíscas elétricas esse aparelho transforma o oxigênio do ar (O 2 ) em ozônio (O 3 ), que é borbulhado na água. 3 O 2 uq 2 O 3 O ozônio é um bactericida muito eficiente. Apesar disso, ele não costuma ser utilizado nas estações de tratamento, pois seu efeito não é muito prolongado, ao contrário do ClO 2, cuja ação se estende mesmo depois de a água ter saído da estação de tratamento. Figura 2 Carvão ativo Entrada da água suja aída da água limpa Esquema de uma vela de filtro. Parede porosa (retém areia e outras partículas) 2. REAÇÕE QUÍMICA NA FORMA IÔNICA Voltemos a um exemplo já discutido anteriormente: Como você pode perceber, os íons O 4 22 não participaram efetivamente da. Assim, não há necessidade de colocá-los na equação química. Zn (s) 1 O 4(aq) 14243 Placa olução Placa olução Essa última equação química é chamada de equação iônica. Nela aparecem os verdadeiros participantes da : a placa de zinco e os íons 21 como reagentes e o cobre metálico e os íons Zn 21 como produtos. Zn (s) 1 2 ( 1 aq) uq (s) 1 Zn 2 ( 1 aq) Equação iônica Para reações químicas que envolvam íons em solução aquosa, a equação iônica é a melhor maneira de representar o processo. Outros exemplos são: Zn (s) 1 2 HCl (aq) uq H 2(g) 1 ZnCl 2(aq) Zn 1 2 H 1 1 2 Cl 2 uq H 2 1 Zn 21 1 2 Cl 2 Zn (s) 1 2 H 1 (aq) uq H 2(g) 1 Zn 2 1 ( aq) Equação iônica AgNO 3(aq) 1 NaCl (aq) uq NaNO 3(aq) 1 AgCl (s) Ag 1 1 NO 2 3 1 Na 1 1 Cl 2 uq Na 1 1 NO 2 3 1 AgCl Ag 1 (aq) 1 Cl 2 (aq) uq AgCl (s) 3. OUTRA REAÇÕE DE IMPORTÂNCIA Equação iônica Os metais alcalinos e alcalino-terrosos (exceto Mg) reagem rapidamente com a água, à temperatura ambiente, produzindo hidrogênio gasoso e liberando muito calor. Trata-se de uma na qual esses metais muito reativos deslocam o hidrogênio da água: 2 Na 1 2 HOH uq 2 NaOH 1 H 2 Reatividade Na. H Ca 1 2 HOH uq Ca(OH) 2 1 H 2 uq (s) 1 ZnO 4(aq) 14243 Zn 1 21 1 O 22 4 uq 1 Zn 21 22 1 O 4 Zn (s) 1 2 ( aq) 1 uq (s) 1 Zn 2 ( aq) 1 144243 144243 144243 Reatividade Ca. H Tratamento primário Os poluentes são eliminados por processos que não envolvem reações químicas, isto é, processos físicos: peneiramento: para remover grandes objetos; sedimentação: consiste em deixar que os grãos maiores de sujeira se depositem lentamente no fundo do recipiente; Figura 1 Utilizando métodos físicos e químicos apropriados, as estações de tratamento de água conseguem o milagre de transformar água contaminada em água potável. Figura 3 Zn (s) 1 O 4(aq) uq (s) 1 ZnO 4(aq) 2+ O 2 4 O 2 4 Zn Zn 2+ O magnésio e os metais mais comuns em nosso cotidiano (o zinco e o ferro, por exemplo) reagem com a água quando aquecidos, formando óxido e liberando hidrogênio. Mg 1 H 2 O uq MgO 1 H 2 Zn 1 H 2 O uq ZnO 1 H 2 3 Fe 1 4 H 2 O uq Fe 3 O 4 1 4 H 2
442 443 Metais nobres, como ouro, por exemplo, não reagem com a água nem quando aquecidos. A seguir, aparece um resumo esquemático da tendência de os metais reagirem com ácidos, vapor de água e água fria. Aumenta a nobreza Reatividade aumenta Li K Ca Na Mg Al Zn Cr Fe Ni n Pb H Hg Ag Pt Au Deslocam o H de ácidos como o clorídrico (HCl) Deslocam o H do vapor de água Deslocam o H da água, a frio Metais menos reativos que o H, isto é, mais nobres que o H METAI ALCALINO EXPLOIVO EM CONTATO COM A ÁGUA Figura 4 Metais alcalinos (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) são muito ativos e devem ser guardados mergulhados em querosene, para evitar contato com oxigênio e água, com os quais reagem imediatamente. Frascos feitos com metais mais reativos que o H não podem, obviamente, ser utilizados para guardar ácidos, pois são corroídos por eles. Já os metais nobres, como, Ag e Au, que não são atacados por ácidos, são muito caros para serem usados com tal finalidade. Bases também podem ser acondicionadas em frascos plásticos, mas não em frascos de vidro, pois reagem com ele (o io 2 presente no vidro é um óxido ácido). Frascos de zinco, alumínio, estanho e chumbo também não podem ser usados. Figura 5 Reações de hidretos iônicos com água HF GÁ TÓXICO CORRÓI O VIDRO Hidretos são compostos formados por hidrogênio e um outro elemento. Os hidretos de metais alcalinos e alcalino-terrosos são iônicos, apresentando o hidrogênio com carga 21. Essa carga é fácil de entender se percebermos que o hidrogênio é um elemento mais eletronegativo que os metais e, portanto, recebe um elétron ao se combinar com eles. O sódio é alcalino Atividades 1 O cromato de chumbo (II), pigmento amarelo usado em tintas, é um precipitado que se forma quando são misturadas uma solução contendo íons chumbo (II) e uma solução contendo íons cromato (CrO 4 22 ). Equacione a envolvida. Reagentes: Os íons Pb 21 e CrO 22 4 em solução Produto: O sal [Pb 21 ] 1 [CrO 22 4 ] 1 sólido Portanto, a equação balanceada é: Pb 21 22 (aq) 1 CrO 4(aq) uq PbCrO 4(s) 2 O sulfeto de zinco, pigmento branco utilizado na fabricação de tintas, é obtido por precipitação ao se misturar uma solução que contenha cátions zinco e outra contendo ânions sulfeto. Equacione a de precipitação. Zn 2 ( 1 aq) 1 2 ( 2 aq) uq Zn (s) 5 Íons carbonato (CO 3 22 ), em solução, também reagem com soluções ácidas provocando a liberação de gás carbônico. Escreva a equação que representa esse fenômeno. CO 2 3 2 (aq) 1 2 H 1 (aq) uq H 2 O (l) 1 CO 2(g) 6 Equacione, na forma iônica, a química entre: a) magnésio metálico e ácido bromídrico; Mg (s) 1 2 HBr (aq) uq H 2(g) 1 MgBr 2(aq) Mg (s) 1 2 H 1 (aq) 1 2 Br 2 (aq) uq H 2(g) 1 Mg 2 ( 1 aq) 1 2 Br 2 (aq) Mg (s) 1 2 H 1 (aq) uq H 2(g) 1 Mg 2 ( 1 aq) Há alguns metais que, além de reagir com ácidos, são também capazes de reagir com bases, através de reações um tanto complicadas de entender. Exemplos são o zinco, o alumínio, o estanho e o chumbo. [Na 1 ] 1 [H 2 ] 1 B NaH B O cálcio é alcalino-terroso [Ca 21 ] 1 [H 2 ] 2 B B 3 Um dos constituintes das pedras dos rins é o fosfato de cálcio, que se forma, sob determinadas condições, por meio da entre íons cálcio e íons fosfato dissolvidos no plasma sangüíneo. Equacione a em questão. 3 Ca 2 ( 1 aq) 1 2 PO 3 4 2 (aq) uq Ca 3 (PO 4 ) 2(s) b) zinco metálico e nitrato de prata. Zn (s) 1 2 AgNO 3(aq) uq 2 Ag (s) 1 Zn(NO 3 ) 2(aq) Zn (s) 1 2 Ag 1 (aq) 1 2 NO 2 3(aq) uq 2 Ag (s) 1 Zn 2 ( 1 aq) 1 2 NO 2 3(aq) Zn (s) 1 2 Ag 1 (aq) uq 2 Ag (s) 1 Zn 2 ( 1 aq) 2 NaOH 1 Zn uq Na 2 ZnO 2 1 H 2 (analogamente reagem n e Pb) 2 NaOH 1 2 Al 1 2 H 2 O uq 2 NaAlO 2 1 3 H 2 Acondicionamento correto de ácidos e bases CaH 2 Esses hidretos iônicos são sólidos cristalinos brancos, que reagem violentamente com a água, liberando gás hidrogênio e muito calor: NaH 1 HOH uq NaOH 1 H 2 CaH 2 1 2 HOH uq Ca(OH) 2 1 2 H 2 4 Íons bicarbonato (HCO 3 2 ), em solução, reagem com soluções ácidas provocando a liberação de gás carbônico. Escreva a equação que representa esse fenômeno. Ácidos podem ser guardados em frascos de vidro, pois, com exceção do HF, não reagem com ele. Já o HF, devido à capacidade de corroer o vidro, deve ser guardado em frascos plásticos. Atualmente há vários tipos de plástico que não são atacados por ácidos e, portanto, podem também ser usados para acondicioná-los. Essas reações, especialmente com hidretos de metais alcalinos, chegam a ser explosivas. H 2 : Íon hidreto presente nos hidretos iônicos. HCO 2 3(aq) 1 H 1 (aq) uq H 2 O (l) 1 CO 2(g) Exercícios complementares: 1 a 7
444 445 22 QUÍMICA A TRANFORMAÇÕE E REAÇÕE INORGÂNICA REPOTA Exercícios 1 (Vunesp) O magnésio pode ser obtido da água do mar. A etapa inicial desse processo envolve o tratamento da água do mar com óxido de cálcio. Nessa etapa, o magnésio é precipitado na forma de: a) MgCl 2 d) MgO 4 b) Mg(OH) 2 e) Mg metálico c) MgO 2 (Unifor-CE) A formação de hidróxido de alumínio resultante da de um sal desse metal com uma base pode ser representada por: a) Al 1 1 OH 2 uq Al(OH) b) Al 21 1 2 OH 2 uq Al(OH) 2 c) Al 31 1 3 OH 2 uq Al(OH) 3 d) Al 41 1 4 OH 2 uq Al(OH) 4 e) Al 51 1 5 OH 2 uq Al(OH) 5 3 (UF-E) Há formação de precipitado quando uma solução diluída de ácido clorídrico é adicionada a uma solução que contém íons: a) H 1 (aq) d) Mg 2 1 ( aq) b) Ag 1 (aq) e) Na 1 (aq) c) Ca 2 1 ( aq) 4 (PUC-Campinas-P) Cátions de metais pesados como Hg 21 e Pb 21 são alguns dos agentes da poluição da água de muitos rios. Um dos processos de separá-los pode ser pela precipitação como hidróxido (OH 2 ) e cromato (CrO 4 22 ). As fórmulas desses precipitados são: a) Hg 2 (OH) 2 e Pb 2 CrO 4 b) Hg 2 OH e PbCrO 4 c) Hg(OH) 3 e Pb 2 (CrO 4 ) 3 d) Hg(OH) 2 e Pb(CrO 4 ) 2 e) Hg(OH) 2 e PbCrO 4 5 (ITA-P) Quando soluções aquosas de sulfeto de sódio e de nitrato de prata são misturadas, observa-se uma lenta turvação da mistura, que com o passar do tempo é sedimentada na forma de um precipitado preto. Qual das equações químicas é mais indicada para descrever a transformação química que ocorre? a) Na 2 1 2 AgNO 3 uq 2 NaNO 3 1 Ag 2 b) Na 1 (aq) 1 NO 2 3(aq) uq NaNO 3(s) c) 2 2 ( aq) 1 2 Ag 1 (aq) uq Ag 2 (s) d) 2 Na 1 (aq) 1 2 2 ( aq) 1 2 Ag 1 (aq) 1 2 NO 2 3(aq) uq uq 2 NaNO 3(s) 1 Ag 2 (s) e) Na 2 1 2 AgNO 3 uq 2 NaNO 3 1 Ag 2 b Complementares 6 (UniFEI-P) Têm-se quatro tubos de ensaio contendo, respectivamente, soluções com íons dos seguintes metais: Al,, Mg e Zn. Uma amostra de um desses metais é dividida em quatro partes, que são colocadas nos tubos de ensaio citados. Observou-se com precipitação de metal em três tubos de ensaio. A amostra escolhida é do metal: a) Al b) Mg c) Zn d) e) Não dá para determinar. 7 (Fuvest-P) Em um tubo de ensaio contendo água, dissolveu-se NaI, KOH, LiCl e NH 4 NO 3 e cobriu-se a superfície da solução com uma camada de benzeno, conforme o esquema abaixo. Benzeno olução Adicionando algumas gotas de água de cloro (Cl 2(aq) ) e agitando bem o tubo de ensaio, notamos que a fração correspondente ao benzeno se torna roxa. Assinale a alternativa que contém, respectivamente, a espécie química que reagiu com o cloro e a que coloriu o benzeno. a) I 2 e HI b) I 2 e I 2 c) NO 2 3 e NO 2 d) Cl 2 e ClO 2 e) KOH e HI Comentário dos autores: O benzeno é um líquido incolor, formado por moléculas apolares. TÓPICO 1 Tipos de reações inorgânicas Exercícios complementares 1. H 2 1 Cl 2 uq 2 HCl, de adição. 2. a) 2 KClO 3 uq 2 KCl 1 3O 2 b) Reação de decomposição. 3. H 2 1 O uq 1 H 2 O, de deslocamento. 4. c 7. 05 10. e 5. 02 8. e 11. c 6. 01 9. b 12. c TÓPICO 2 Reações de deslocamento Exercícios complementares 1. a), Pb, Mg b) Mg, Pb,, pois nobreza é oposto da reatividade. 2. a) B é o mais reativo b) D é o mais nobre (menos reativo) 3. e 4. b 5. a) u uma química entre o nitrato de prata da solução, AgNO 3(aq), e o cobre metálico, (s), do fio. Nesse processo, o cobre deslocou a prata, de acordo com a equação: (s) 1 2 AgNO 3(aq) uq 2 Ag (s) 1 (NO 3 ) 2(aq) b) A prata metálica formada, Ag (s), se deposita sobre o fio, correspondendo às agulhas brancas observadas. O nitrato de cobre, também produzido, fica dissolvido na água, conferindo à solução a coloração azulada. 6. b 7. e 8. e 9. d BIBLIOGRAFIA TÓPICO 3 Reações de dupla-troca Exercícios complementares 1. Pb(NO 3 ) 2 1 2 NaCl uq 2 NaNO 3 1 PbCl 2b 2. AgNO 3 1 KCl uq KNO 3 1 AgCl b 3. Pb(NO 3 ) 2 1 (NH 4 ) 2 O 4 uq 2 NH 4 NO 3 1 PbO 4b 4. Usando I nada se observará; usando II se observará precipitação em ambos os casos, usando III se observará precipitação em apenas um dos casos (CaCl 2 1 Na 2 O 4 uq 2 NaCl 1 CaO 4b ), permitindo a diferenciação. 5. a) edimentação ou decantação. b) CaO (s) 1 H 2 O (l) uq Ca(OH) 2(aq) ; 3 Ca(OH) 2(aq) 1 Al 2 (O 4 ) 3(aq) uq 2 Al(OH) 3(s) 1 CaO 4(s) c) Fe(OH) 3, hidróxido de ferro (III) ou hidróxido férrico. Fe 3 1 ( aq) 1 3 OH 2 (aq) uq Fe(OH) 3(s) 6. b 8. b 10. a 12. b 7. c 9. d 11. c 13. a 14. H 1 (aq) 1 HCO 2 3(aq) uq H 2 O (l) 1 CO 2(g) 15. e 18. a 21. d 24. b 16. c 19. c 22. d 25. c 17. c 20. a 23. e TÓPICO 4 Outras reações de importância 1. b 5. c 2. c 6. b 3. b 7. b 4. e Exercícios complementares CIPRIANI, J.; HAMONAY, H. Cours de chimie. Paris: Vuibert, 1986. COCH, N. K.; EBBING, D. D. General chemistry. Boston: Houghton Mifflin, 1993. FAUGHN, J.; FREEMANTLE, M. Chemistry in action. London: Macmillan, 1987. GARRITZ, A.; CHAMIZO, J. A. Química. Wilmington: Addison-Wesley, 1994. JOETEN, M. D.; WOOD, J. L. World of chemistry. Orlando: aunders, 1996. KOTZ, J. C. et al. The chemical world. Orlando: aunders, 1994. KOTZ, J. C.; TREICHEL, P. M. Chemistry & chemical reactivity. Orlando: aunders, 1996. MATERTON, W. L.; HURLEY, C. N. Chemistry principles & reactions A core text. Orlando: aunders, 1997. MATERTON, W. L. et al. Princípios de química. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1990. RUEL, J. B. Química geral. ão Paulo: McGraw-Hill, 1994. NYDER, C. H. The extraordinary chemistry of ordinary things. New York: John Wiley, 1995. TOKER, H.. Chemistry A science for today. New York: Macmillan, 1989.