Tabela Periódica
Em Química, os critérios utilizados para a organização dos elementos químicos foram estabelecidos ao longo do tempo. No ano de 1869, Dimitri Mendeleev iniciou os estudos a respeito da organização da tabela periódica através de um livro sobre os cerca de 60 elementos conhecidos na época, cujas propriedades ele havia anotado em fichas separadas. Ao trabalhar com esses dados ele percebeu que organizando os elementos em função da massa de seus átomos, determinadas propriedades se repetiam diversas vezes, e com uma mesma proporção, portanto era uma variável periódica. Lembrando que periódico é tudo o que se repete em intervalos de tempo bem definidos, como é o caso das estações do ano e das fases da lua, por exemplo.
Ela foi criada com o intuito de organizar as informações já constatadas a fim de facilitar o acesso aos dados. Quando foi proposta muitos elementos ainda não haviam sido descobertos, muito embora seu princípio seja seguido até hoje com 118 elementos. Alguns outros modelos de tabela vêm sendo propostos, como por exemplo a que apresenta forma de espiral proposta por Philip Stewart com base na natureza cíclica dos elementos químicos, porém a mais utilizada ainda é a de Mendeleev.
Dimitri Ivanovich Mendeleev nasceu na Sibéria e era professor da Universidade de São Petersburgo quando descobriu a lei periódica. O elemento de número atômico 101 da tabela periódica tem o nome em homenagem a ele, o Mendelévio.
A tabela tem os elementos químicos dispostos em ordem crescente de número atômico e são divididos em grupos (ou famílias) devido a características que são comuns entre eles. Cada elemento químico é representado por um símbolo, por exemplo a prata é representada por Ag devido a seu nome no latim argentum. Cada elemento possui ao lado de seu símbolo o número atômico e o número de massa.
Classificação dos elementos
• Metais: São bons condutores de calor e eletricidade. São sólidos nas CNTP (com exceção do mercúrio), além de maleáveis e dúcteis.
• Não metais: São maus condutores de corrente elétrica e calor. Podem assumir qualquer estado físico na temperatura ambiente.
• Gases nobres: Apresentam baixa reatividade, sendo até pouco tempo considerados inertes.
Os elementos podem ser classificados em representativos ou de transição (interna e externa). Os representativos são aqueles cuja distribuição eletrônica termina em s ou p. Os elementos de transição externa são aqueles cuja distribuição acaba em d, e os de transição interna acabam em f. A localização de um elemento na tabela periódica pode ser indicada pelo seu grupo e seu período. Os elementos de transição interna são os que se encontram nas duas linhas bem embaixo na tabela e na verdade é como se estivessem localizados no no sexto e sétimo período do grupo três.
Cada linha no sentido horizontal da tabela periódica representa um período. Eles são em número de sete, e o período em que o elemento se encontra indica o número de níveis que possui. Por exemplo o sódio (Na) está no período três, o que significa que o seu átomo possui três camadas eletrônicas.
Já os grupos são as linhas verticais que apresentam elementos químicos que compartilham propriedades. Por exemplo o flúor (F) e o cloro (Cl) estão no grupo 17 (ou 7A) por possuírem alta tendência de receber elétrons, o que chamamos de eletronegatividade. Alguns grupos possuem nomes específicos como os listados abaixo e os demais recebem o nome do primeiro elemento de seu grupo.
Grupo 1: Metais alcalinos: esses elementos são muito reativos principalmente com a água. Esta reatividade aumenta conforme aumenta o número atômico e o raio do átomo. Todos os elementos desse grupo são eletropositivos, metais bons condutores de eletricidade, e formam bases fortes. São sólidos a temperatura ambiente, apresentam brilho metálico e quando expostos ao ar oxidam facilmente. São utilizados na iluminação no caso das lâmpadas de sódio, na purificação de metais e na fabricação de sabões sendo combinados com a gordura.
Grupo 2: Metais alcalino-terrosos: Possuem esse nome por serem geralmente encontrados na terra. São bastante reativos, porém menos que os metais do grupo 1. Também são eletropositivos e são mais duros e densos do que os metais alcalinos. São utilizados em ligas metálicas como é o caso por exemplo do Berílio (Be), na composição do gesso e do mármore sendo o caso do cálcio (Ca) e em fogos de artifício magnésio (Mg) e estrôncio (Sr).
Grupo 16 (ou 6A): Calcogênios: Os elementos desse grupo recebem esse nome derivado do grego que significa “formadores de cobre”. Neste grupo pode-se perceber facilmente analisando todos os elementos do grupo a presença de características metálicas e não metálicas. Os elementos mais importantes deste grupo são o oxigênio (O) e o enxofre (S) sendo o primeiro o gás utilizado inclusive em nossa respiração e o último é responsável inclusive pelo fenômeno da chuva ácida.
Grupo 17 (ou 7A): Halogênios: São os elementos mais eletronegativos da tabela periódica, ou seja, possuem a tendência de receber elétrons em uma ligação. Podem se combinar com quase todos os elementos da tabela periódica. O flúor por exemplo possui aplicação na higiene bucal.
Grupo 18 (ou 8A): Gases nobres: possuem essa intitulação devido a ser constatado antigamente que não possuíam tendência alguma a formarem ligações. Isto ocorre devido à estabilidade de seus orbitais da camada mais externa completamente preenchidos. Hoje alguns compostos conseguiram ser preparados com estes elementos e incluem geralmente o Xenônio (Xe) que possui a primeira energia de ionização muito próxima do oxigênio.
A Tabela Periódica traz uma ordem crescente dos elementos químicos em função do seu número atômico (somatório dos prótons existente no núcleo do átomo), proposta por Henry Moseley em 1913.
CLASSIFICAÇÕES PRINCIPAIS
1°) Elementos naturais e artificiais:
Os elementos naturais são aqueles que se encontram constituindo a matéria do nosso mundo físico. Entre eles, talvez dois não mereçam tal classificação, pois até hoje não foram isolados em quantidades visíveis, que são o frâncio e o astato.
Os elementos artificiais são aqueles fabricados em laboratórios de pesquisa nuclear. São classificados em cisurânicos (encontram-se antes do urânio) e transurânicos (encontram-se depois do urânio). O urânio possui número atômico 92.
2°) Metais, não-metais, semi-metais e gases nobres:
a) Metais: Constituem 76% dos elementos da TP, são bons condutores de calor e eletricidade, dúcteis e maleáveis, e sólidos em condições ambientes, com exceção do mercúrio (Hg, Z=80), que é líquido.
b) Não-metais: Constituem 11% dos elementos da TP, mas são os mais abundantes na Natureza. São maus condutores de calor e eletricidade, não são dúcteis nem maleáveis. Sólidos: C, P, S, Se, I; líquido: Br; gasosos: H, N, O, F e Cl.
c) Semi-metais: Constituem cerca de 7% dos elementos da TP, apresentam propriedades intermediárias entre os metais e os não-metais. São todos sólidos em condições ambientes.
d) Gases-nobres: Constituem cerca de 6% dos elementos da TP. São elementos quimicamente inertes, não participam de ligações químicas. São encontrados na Natureza de forma isolada.
• A TABELA PERIÓDICA ESTÁ DIVIDIDA EM 18 COLUNAS E 7 LINHAS:
COLUNAS: As colunas recebem o nome de grupos ou famílias, e dividem-se em A e B. Os elementos localizados nas famílias A são chamados de elementos representativos.
FAMÍLIA NOME ELEMENTOS
1A Metais alcalinos Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
2A Metais alcalinos terrosos Be, Ca, Mg, Sr, Ba, Ra
3A Família do boro B, Al, Ga, In, Tl
4A Família do carbono C, Si, Ge, Sn, Pb
5A Família do nitrogênio N, P, As, Sb, Bi
6A Calcogênios O, S, Se, Te, Po
7A Halogênios F, Cl, Br, I, At
8A ou 0 Gases nobres He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn
LINHAS: As linhas recebem o nome de Períodos ou Níveis, e são em número de 7.
PERÍODO ESPECIFICAÇÕES
1° Curtíssimo (2 elementos)
2° Curtos (8 elementos cada)
3°
4° Longos (18 elementos cada)
5°
6° Muito longo (32 elementos)
7° Incompleto (19 elementos atualmente)
• LOCALIZAÇÃO DOS ELEMENTOS NA TABELA PERIÓDICA:
CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA × FAMÍLIAS
Famílias A Famílias B
...ns1 → 1A
...ns2 → 2A
...ns2 np1 → 3A
...ns2 np2 → 4A
...ns2 np3 → 5A
...ns2 np4 → 6A
...ns2 np5 → 7A
...ns2 np6 → 8A ou Grupo Zero
...ns2 nd1 → 3B
...ns2 nd2 → 4B
...ns2 nd3 → 5B
...ns2 nd4 → 6B
...ns2 nd5 → 7B
...ns2 nd6 → 8B
...ns2 nd7 → 8B
...ns2 nd8 → 8B
...ns2 nd9 → 1B
...ns2 nd10 → 2B
CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA × PERÍODOS
...nxy → n = período
Ex: ...5s2 → 5° período
...6p4 → 6° período
OBS: o período será o primeiro número quântico.
quarta-feira, 21 de março de 2018
terça-feira, 24 de outubro de 2017
Funções inorgânicas: Ácido e Bases
Funções inorgânicas
Ácidos
Segundo a definição de Arrhenius, ácido é toda substância que se ioniza em presença de água e origina, como um dos íons, o cátion H+.
Quem nunca experimentou uma fruta cítrica e teve a sensação de acidez na boca?
Uma das características mais comuns nos ácidos é o sabor azedo. Essa propriedade está presente em inúmeros alimentos, para descobrir quais são ácidos, é só observar quais deles produzem salivação na boca. Esse fato se explica pela presença do cátion H+, que diante das células da língua produz mais saliva.
Veja a lista dos ácidos mais comuns e onde podem ser encontrados:
Ácido acético = vinagre.
Ácido tartárico = uva.
Ácido málico = maçã.
Ácido cítrico = laranja, acerola, limão.
Ácido fosfórico = usado na fabricação de refrigerantes à base de cola.
Esses são exemplos de ácidos orgânicos, que fazem parte de nossa alimentação. E você pode comer a vontade mesmo, porque te apresentarei a solução: o Ácido Clorídrico (HCl) que está presente em nosso estômago para ajudar a digerir os alimentos.
Mas existe uma classe de ácidos muito perigosos, que se forem ingeridos podem levar o indivíduo à morte. São os chamados ácidos inorgânicos, nesta categoria podemos encontrar o ácido sulfúrico que é encontrado na solução de bateria dos carros.
Outros exemplos:
Ácido nítrico = usado na identificação de amostras de ouro e ainda na fabricação de dinamites.
Ácido carbônico = sob a forma de gás carbônico, é um dos constituintes das águas minerais gaseificadas e dos refrigerantes.
Ácido sulfídrico= quando se apresenta na forma de gás sulfídrico tem cheiro de ovo podre.
Ácido cianídrico = pode liberar um gás extremamente tóxico.
Propriedades e classificação dos ácidos
Os ácidos apresentam propriedades que os caracterizam como:
Sabor ácido: é um sabor característico do limão, do abacaxi, e é devido à presença do cátion H+ que, diante das células da língua, produz essa acidez. Mas vale lembrar que jamais se deve experimentar um ácido, pois são altamente corrosivos.
Presença do elemento hidrogênio em sua fórmula: os ácidos apresentam à esquerda da fórmula o elemento hidrogênio.
Formação de sal e água quando reagem com bases: é a chamada reação de neutralização, que ocorre quando um ácido é neutralizado por uma base e a base pelo ácido.
HCl + NaOH → NaCl + H2O
Liberam hidrogênio quando reagem com metais: quando um ácido é colocado na presença de metais como o zinco, manganês (que são metais ativos) possui a propriedade de dissolvê-los, liberando gás hidrogênio.
2 HCl + Zn→ ZnCl2 + H2(g)
Condutores de corrente elétrica: uma solução se torna condutora de eletricidade quando contém um ácido dissolvido nela.
Classificação dos ácidos
Os ácidos podem ser classificados de acordo com sua força ácida e quanto ao número de hidrogênio ionizável:
Força ácida: O meio ácido é caracterizado pela presença de íons H+ que são gerados pela ionização. A facilidade com que os ácidos se ionizam em água e outros solventes é medida pela força do ácido, sendo que, ácidos fortes liberam H+com maior facilidade. Vejamos:
Ácidos fortes: HI (ácido iodídrico), HBr (ácido bromídrico) e HCl (ácido clorídrico).
Ácido semiforte: HF (ácido fluorídrico).
Ácido fraco: HCN (ácido cianídrico).
Classificação quanto ao número de hidrogênios ionizáveis:
Monoácidos: esses ácidos liberam um íon H+ por molécula.
Diácidos: dois íons H+ são liberados por molécula.
Triácidos: liberam três íons H+ por cada molécula.
Tetrácidos: são liberados até quatro íons H+ por molécula.
Nomenclatura dos Ácidos
Para que a nomenclatura dos ácidos seja realizada, o primeiro passo é classificá-los em: hidrácidos ou oxiácidos.
Mas como é feita a nomenclatura dos ácidos? Acompanhe os passos e aprenda a nomear essa enorme classe de compostos.
Primeiro é preciso classificar o ácido, que é dividido em dois grupos:
• ácidos sem oxigênio: hidrácidos;
• ácidos com oxigênio: oxiácidos.
Hidrácidos: nos ácidos sem oxigênio a nomenclatura é bem simples, é só seguir a regra abaixo:
Ácido ................................ ídrico
nome do elemento
Os nomes dos hidrácidos são formados acrescentando-se a terminação ídrico às primeiras letras do nome do elemento químico.
Exemplos:
HCl – ácido clorídrico
HBr – ácido bromídrico
HI – ácido iodídrico
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
O ânion CO3-2 é denominado carbonato. A partir desse nome, estabeleça uma comparação seguindo o quadro abaixo:
Tabela de sufixos para Oxiácidos
Ânions Sufixo
ITO oso
ATO ico
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
Veja mais exemplos:
Nomear corretamente os compostos: HClO e HNO2.
Reação de ionização
HClO → H+ + ClO-
Ácido hipoclorito
hipocloroso
HNO2 → H+ + NO-2
Ácido nitroso nitrito
Como se vê, o ânion hipoclorito dá origem ao ácido hipocloroso, e o ânion nitrito ao ácido nitroso.
Como toda regra tem exceção, veja como nomear os ácidos derivados do enxofre e fósforo:
H2SO3 – Ácido sulfuroso
Nos oxiácidos que contêm ânions do enxofre, coloca-se a sigla -ur antes do sufixo.
H3PO4 – Ácido fosfórico
Nos oxiácidos que contêm ânions do fósforo, coloca-se a sigla -or antes do sufixo.
Bases
Pela definição de Arrhenius: Base é toda substância que em solução aquosa, sofre dissociação iônica, liberando o ânion OH- (Hidróxido).
Mas o que seria a dissociação iônica? Ela está relacionada ao comportamento das bases na presença de água. Para exemplificar tomemos, por exemplo, a soda cáustica (NaOH), uma substância sólida que, em contato com a água, libera os íons Na+ e OH - que se dissolvem devido à atração pelos pólos negativos e positivos da molécula de H2O. Sendo assim, bases são substâncias compostas pela combinação de um cátion (geralmente de um metal) com o ânion OH-.
Uma das características das bases é seu sabor adstringente, que “amarra” a boca, ou seja, diminui a salivação. Veja outras características:
- Quando são dissolvidos em água, os hidróxidos têm seus íons separados. O cátion é em geral um metal; o ânion é o OH-.
- As bases também transferem correntes elétricas quando são dissolvidas em água.
- As bases sofrem reação a partir do contato com os ácidos, originando o NaCl (sal) e H2O (água).
Alguns exemplos de bases:
NaOH (hidróxido de sódio): Utilizado na fabricação de sabão provindo de óleos e gorduras. É conhecido popularmente como soda cáustica.
Mg (OH)2(hidróxido de magnésio): Faz parte da composição do leite de magnésia que é usado como antiácido estomacal.
Ca (OH)2 (hidróxido de cálcio): Usado nas construções para preparar argamassa, além de servir como cal, para pintura de casas.
NH4OH (hidróxido de amônio): É muito útil para a humanidade, pois a partir dele é que são produzidos os fertilizantes agrícolas que aumentam o rendimento da produção de alimentos.
Características e nomenclatura das Bases
O que distingue as bases é seu sabor adstringente, que “amarra” a boca, ou seja, diminui a salivação, mas para saber se um composto é ou não é básico provar não é a maneira mais indicada, pois existem substâncias tóxicas.
Veja como caracterizar uma base:
• Quando são dissolvidos em água, os hidróxidos têm seus íons separados. O cátion é um metal, o ânion é o OH -.
• As bases também transferem correntes elétricas quando são dissolvidas em água.
• As bases sofrem reação a partir do contato com os ácidos, originando o NaCl (sal) e H2O (água):
Através de indicadores:
Papel de tornassol: As bases reagem com indicadores. Esse método é muito usado para diferenciar compostos básicos dos ácidos, é feito através de um indicador ácido-base como o papel de tornassol vermelho, que em contato com uma solução básica muda de cor e se torna azul.
Solução de fenolftaleína: é uma solução incolor que ao entrar em contato com uma base se torna vermelha ou rósea.
Indicador ácido-base: que pode ser feito em casa, é preparado através da Flor de hibisco. Esta flor vai se transformar em uma solução que em meio básico muda da cor vermelha para a verde.
O nome das bases é obtido a partir da seguinte regra:
Hidróxido de .......................(nome do cátion)
Veja alguns exemplos:
NaOH
Hidróxido de sódio
Al (OH)3
Hidróxido de alumínio
Ca (OH)2
Hidróxido de cálcio
Existem elementos que estabelecem mais de um hidróxido. Para dar nomes, basta certificar a valência do cátion e acrescentar em algarismo romano o número de carga do íon.
Exemplos:
Fe(OH)3:
Hidróxido de ferro (III)
Cobre (Cu):
Hidróxido de cobre (I)
Cu (OH)2:
Hidróxido de cobre (II)
Principais bases
No nosso cotidiano, existem várias bases com importantes aplicações. A seguir veremos as principais delas:
Hidróxido de sódio
Essa base é conhecida comercialmente como soda cáustica, pois pode corroer e destruir os tecidos vivos, causando queimaduras graves na pele. Por isso, é muito utilizada em limpezas pesadas e em produtos para desentupir pias e ralos, mas seu uso deve ser feito com luvas apropriadas.
É sólida à temperatura ambiente, branca, cristalina, de ponto de fusão 318 ºC, bastante solúvel em água e é uma substância deliquescente, o que significa que ela é higroscópica, pois absorve água do meio ambiente e com o tempo pode se tornar um líquido incolor.
Ela reage lentamente com o vidro, sendo guardada em frascos de plástico. Sua principal aplicação é na produção de sabões – conseguida a partir de sua reação com gorduras e óleos, como o sebo animal.
O hidróxido de sódio também é usado pela indústria petroquímica em uma das etapas da fabricação de papel, celulose, tecidos, corantes e produtos de uso doméstico.
Sua fonte de obtenção é a reação de eletrólise de uma solução aquosa de cloreto de sódio (NaCl), conforme mostrado na reação a seguir:
2 NaCl + 2 H2O → 2 NaOH + H2 + Cl2
Hidróxido de cálcio (Ca(OH)2)
Sólido branco, pouco solúvel em água, também chamado de cal hidratada, cal extinta ou cal apagada, porque sua preparação se dá pela hidratação do óxido de cálcio (CaO), que é conhecido como cal virgem ou cal viva.
Quando essa substância é misturada com água, ela é chamada de leite de cal ouágua de cal.
A cal é aplicada principalmente em construções, na preparação de argamassa para assentar tijolos, para recobrir paredes e na pintura de paredes (caiação). Outros usos são em inseticidas, fungicidas e no tratamento de águas e esgotos.
Hidróxido de magnésio (Mg(OH)2):
O hidróxido de magnésio também é um sólido branco, pouco solúvel em água. A sua principal aplicação se dá na forma de leite de magnésia, que é usado como laxante e antiácido e é conseguido misturando-se o hidróxido de cálcio em água numa proporção de 7% em massa.
Hidróxido de amônio (NH4OH):
É obtido ao se borbulhar amônia (NH3) em água, conforme a reação abaixo:
NH3 + H2O ↔ NH4+ (aq) + OH- (aq)
Assim, não existe uma substância hidróxido de amônio, mas sim soluções aquosas de amônia interagindo com a água, originando os íons amônio (NH4+ ) e hidróxido (OH-).
O hidróxido de amônio é conhecido comercialmente por amoníaco, sendo muito utilizado na produção de ácido nítrico para a produção de fertilizantes e explosivos.
Ele também é usado em limpeza doméstica, na produção de compostos orgânicos e como gás de refrigeração.
Ácidos
Segundo a definição de Arrhenius, ácido é toda substância que se ioniza em presença de água e origina, como um dos íons, o cátion H+.
Quem nunca experimentou uma fruta cítrica e teve a sensação de acidez na boca?
Uma das características mais comuns nos ácidos é o sabor azedo. Essa propriedade está presente em inúmeros alimentos, para descobrir quais são ácidos, é só observar quais deles produzem salivação na boca. Esse fato se explica pela presença do cátion H+, que diante das células da língua produz mais saliva.
Veja a lista dos ácidos mais comuns e onde podem ser encontrados:
Ácido acético = vinagre.
Ácido tartárico = uva.
Ácido málico = maçã.
Ácido cítrico = laranja, acerola, limão.
Ácido fosfórico = usado na fabricação de refrigerantes à base de cola.
Esses são exemplos de ácidos orgânicos, que fazem parte de nossa alimentação. E você pode comer a vontade mesmo, porque te apresentarei a solução: o Ácido Clorídrico (HCl) que está presente em nosso estômago para ajudar a digerir os alimentos.
Mas existe uma classe de ácidos muito perigosos, que se forem ingeridos podem levar o indivíduo à morte. São os chamados ácidos inorgânicos, nesta categoria podemos encontrar o ácido sulfúrico que é encontrado na solução de bateria dos carros.
Outros exemplos:
Ácido nítrico = usado na identificação de amostras de ouro e ainda na fabricação de dinamites.
Ácido carbônico = sob a forma de gás carbônico, é um dos constituintes das águas minerais gaseificadas e dos refrigerantes.
Ácido sulfídrico= quando se apresenta na forma de gás sulfídrico tem cheiro de ovo podre.
Ácido cianídrico = pode liberar um gás extremamente tóxico.
Propriedades e classificação dos ácidos
Os ácidos apresentam propriedades que os caracterizam como:
Sabor ácido: é um sabor característico do limão, do abacaxi, e é devido à presença do cátion H+ que, diante das células da língua, produz essa acidez. Mas vale lembrar que jamais se deve experimentar um ácido, pois são altamente corrosivos.
Presença do elemento hidrogênio em sua fórmula: os ácidos apresentam à esquerda da fórmula o elemento hidrogênio.
Formação de sal e água quando reagem com bases: é a chamada reação de neutralização, que ocorre quando um ácido é neutralizado por uma base e a base pelo ácido.
HCl + NaOH → NaCl + H2O
Liberam hidrogênio quando reagem com metais: quando um ácido é colocado na presença de metais como o zinco, manganês (que são metais ativos) possui a propriedade de dissolvê-los, liberando gás hidrogênio.
2 HCl + Zn→ ZnCl2 + H2(g)
Condutores de corrente elétrica: uma solução se torna condutora de eletricidade quando contém um ácido dissolvido nela.
Classificação dos ácidos
Os ácidos podem ser classificados de acordo com sua força ácida e quanto ao número de hidrogênio ionizável:
Força ácida: O meio ácido é caracterizado pela presença de íons H+ que são gerados pela ionização. A facilidade com que os ácidos se ionizam em água e outros solventes é medida pela força do ácido, sendo que, ácidos fortes liberam H+com maior facilidade. Vejamos:
Ácidos fortes: HI (ácido iodídrico), HBr (ácido bromídrico) e HCl (ácido clorídrico).
Ácido semiforte: HF (ácido fluorídrico).
Ácido fraco: HCN (ácido cianídrico).
Classificação quanto ao número de hidrogênios ionizáveis:
Monoácidos: esses ácidos liberam um íon H+ por molécula.
Diácidos: dois íons H+ são liberados por molécula.
Triácidos: liberam três íons H+ por cada molécula.
Tetrácidos: são liberados até quatro íons H+ por molécula.
Nomenclatura dos Ácidos
Para que a nomenclatura dos ácidos seja realizada, o primeiro passo é classificá-los em: hidrácidos ou oxiácidos.
Mas como é feita a nomenclatura dos ácidos? Acompanhe os passos e aprenda a nomear essa enorme classe de compostos.
Primeiro é preciso classificar o ácido, que é dividido em dois grupos:
• ácidos sem oxigênio: hidrácidos;
• ácidos com oxigênio: oxiácidos.
Hidrácidos: nos ácidos sem oxigênio a nomenclatura é bem simples, é só seguir a regra abaixo:
Ácido ................................ ídrico
nome do elemento
Os nomes dos hidrácidos são formados acrescentando-se a terminação ídrico às primeiras letras do nome do elemento químico.
Exemplos:
HCl – ácido clorídrico
HBr – ácido bromídrico
HI – ácido iodídrico
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
O ânion CO3-2 é denominado carbonato. A partir desse nome, estabeleça uma comparação seguindo o quadro abaixo:
Tabela de sufixos para Oxiácidos
Ânions Sufixo
ITO oso
ATO ico
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
Veja mais exemplos:
Nomear corretamente os compostos: HClO e HNO2.
Reação de ionização
HClO → H+ + ClO-
Ácido hipoclorito
hipocloroso
HNO2 → H+ + NO-2
Ácido nitroso nitrito
Como se vê, o ânion hipoclorito dá origem ao ácido hipocloroso, e o ânion nitrito ao ácido nitroso.
Como toda regra tem exceção, veja como nomear os ácidos derivados do enxofre e fósforo:
H2SO3 – Ácido sulfuroso
Nos oxiácidos que contêm ânions do enxofre, coloca-se a sigla -ur antes do sufixo.
H3PO4 – Ácido fosfórico
Nos oxiácidos que contêm ânions do fósforo, coloca-se a sigla -or antes do sufixo.
Bases
Pela definição de Arrhenius: Base é toda substância que em solução aquosa, sofre dissociação iônica, liberando o ânion OH- (Hidróxido).
Mas o que seria a dissociação iônica? Ela está relacionada ao comportamento das bases na presença de água. Para exemplificar tomemos, por exemplo, a soda cáustica (NaOH), uma substância sólida que, em contato com a água, libera os íons Na+ e OH - que se dissolvem devido à atração pelos pólos negativos e positivos da molécula de H2O. Sendo assim, bases são substâncias compostas pela combinação de um cátion (geralmente de um metal) com o ânion OH-.
Uma das características das bases é seu sabor adstringente, que “amarra” a boca, ou seja, diminui a salivação. Veja outras características:
- Quando são dissolvidos em água, os hidróxidos têm seus íons separados. O cátion é em geral um metal; o ânion é o OH-.
- As bases também transferem correntes elétricas quando são dissolvidas em água.
- As bases sofrem reação a partir do contato com os ácidos, originando o NaCl (sal) e H2O (água).
Alguns exemplos de bases:
NaOH (hidróxido de sódio): Utilizado na fabricação de sabão provindo de óleos e gorduras. É conhecido popularmente como soda cáustica.
Mg (OH)2(hidróxido de magnésio): Faz parte da composição do leite de magnésia que é usado como antiácido estomacal.
Ca (OH)2 (hidróxido de cálcio): Usado nas construções para preparar argamassa, além de servir como cal, para pintura de casas.
NH4OH (hidróxido de amônio): É muito útil para a humanidade, pois a partir dele é que são produzidos os fertilizantes agrícolas que aumentam o rendimento da produção de alimentos.
Características e nomenclatura das Bases
O que distingue as bases é seu sabor adstringente, que “amarra” a boca, ou seja, diminui a salivação, mas para saber se um composto é ou não é básico provar não é a maneira mais indicada, pois existem substâncias tóxicas.
Veja como caracterizar uma base:
• Quando são dissolvidos em água, os hidróxidos têm seus íons separados. O cátion é um metal, o ânion é o OH -.
• As bases também transferem correntes elétricas quando são dissolvidas em água.
• As bases sofrem reação a partir do contato com os ácidos, originando o NaCl (sal) e H2O (água):
Através de indicadores:
Papel de tornassol: As bases reagem com indicadores. Esse método é muito usado para diferenciar compostos básicos dos ácidos, é feito através de um indicador ácido-base como o papel de tornassol vermelho, que em contato com uma solução básica muda de cor e se torna azul.
Solução de fenolftaleína: é uma solução incolor que ao entrar em contato com uma base se torna vermelha ou rósea.
Indicador ácido-base: que pode ser feito em casa, é preparado através da Flor de hibisco. Esta flor vai se transformar em uma solução que em meio básico muda da cor vermelha para a verde.
O nome das bases é obtido a partir da seguinte regra:
Hidróxido de .......................(nome do cátion)
Veja alguns exemplos:
NaOH
Hidróxido de sódio
Al (OH)3
Hidróxido de alumínio
Ca (OH)2
Hidróxido de cálcio
Existem elementos que estabelecem mais de um hidróxido. Para dar nomes, basta certificar a valência do cátion e acrescentar em algarismo romano o número de carga do íon.
Exemplos:
Fe(OH)3:
Hidróxido de ferro (III)
Cobre (Cu):
Hidróxido de cobre (I)
Cu (OH)2:
Hidróxido de cobre (II)
Principais bases
No nosso cotidiano, existem várias bases com importantes aplicações. A seguir veremos as principais delas:
Hidróxido de sódio
Essa base é conhecida comercialmente como soda cáustica, pois pode corroer e destruir os tecidos vivos, causando queimaduras graves na pele. Por isso, é muito utilizada em limpezas pesadas e em produtos para desentupir pias e ralos, mas seu uso deve ser feito com luvas apropriadas.
É sólida à temperatura ambiente, branca, cristalina, de ponto de fusão 318 ºC, bastante solúvel em água e é uma substância deliquescente, o que significa que ela é higroscópica, pois absorve água do meio ambiente e com o tempo pode se tornar um líquido incolor.
Ela reage lentamente com o vidro, sendo guardada em frascos de plástico. Sua principal aplicação é na produção de sabões – conseguida a partir de sua reação com gorduras e óleos, como o sebo animal.
O hidróxido de sódio também é usado pela indústria petroquímica em uma das etapas da fabricação de papel, celulose, tecidos, corantes e produtos de uso doméstico.
Sua fonte de obtenção é a reação de eletrólise de uma solução aquosa de cloreto de sódio (NaCl), conforme mostrado na reação a seguir:
2 NaCl + 2 H2O → 2 NaOH + H2 + Cl2
Hidróxido de cálcio (Ca(OH)2)
Sólido branco, pouco solúvel em água, também chamado de cal hidratada, cal extinta ou cal apagada, porque sua preparação se dá pela hidratação do óxido de cálcio (CaO), que é conhecido como cal virgem ou cal viva.
Quando essa substância é misturada com água, ela é chamada de leite de cal ouágua de cal.
A cal é aplicada principalmente em construções, na preparação de argamassa para assentar tijolos, para recobrir paredes e na pintura de paredes (caiação). Outros usos são em inseticidas, fungicidas e no tratamento de águas e esgotos.
Hidróxido de magnésio (Mg(OH)2):
O hidróxido de magnésio também é um sólido branco, pouco solúvel em água. A sua principal aplicação se dá na forma de leite de magnésia, que é usado como laxante e antiácido e é conseguido misturando-se o hidróxido de cálcio em água numa proporção de 7% em massa.
Hidróxido de amônio (NH4OH):
É obtido ao se borbulhar amônia (NH3) em água, conforme a reação abaixo:
NH3 + H2O ↔ NH4+ (aq) + OH- (aq)
Assim, não existe uma substância hidróxido de amônio, mas sim soluções aquosas de amônia interagindo com a água, originando os íons amônio (NH4+ ) e hidróxido (OH-).
O hidróxido de amônio é conhecido comercialmente por amoníaco, sendo muito utilizado na produção de ácido nítrico para a produção de fertilizantes e explosivos.
Ele também é usado em limpeza doméstica, na produção de compostos orgânicos e como gás de refrigeração.
quarta-feira, 4 de outubro de 2017
terça-feira, 1 de dezembro de 2015
Equação de Estado dos Gases Perfeitos (Equação de Clapeyron)
A equação de estado dos gases descreve totalmente o comportamento de um gás ideal
Conforme visto no texto “Equação Geral dos Gases”, a relação das variáveis dos gases ideais (pressão, temperatura e volume) sempre dá uma constante.
PV = k
T
Se a quantidade do gás for igual a 1 mol, a constante será representada pela letra R, que é conhecida como a constante universal dos gases.
PV = R
T
O cientista parisiense Benoit Paul Emile Clapeyron (1799-1864) relacionou essa equação com as três variáveis de estado dos gases, para uma quantidade de matéria igual a n, ou seja, para um número qualquer de mol, o que de forma completa descreve o comportamento geral dos gases. Desse modo, ele criou a seguinte equação:
Fórmula da equação de estado dos gases perfeitos ou lei de Clapeyron
Essa equação é denominada de Equação de Clapeyron ou de Equação de Estado dos Gases Perfeitos, já que todo gás que obedece a essa lei é considerado um gás perfeito ou ideal.
Assim, nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP), em que a pressão está ao nível do mar, ou seja, é igual a 760 mmHg ou 1 atm, e a temperatura é de 273,15 k; podemos encontrar o valor da constante universal dos gases (R) para 1 mol de gás, já que, conforme diz a Lei de Avogadro, 1 mol de qualquer gás ocupa o volume de 22,4 L. Desse modo, temos:
PV = nRT
R = PV
nT
R = 1 atm . 22,4 L
1 mol. 273,15K
R = 0,082 atm . L
mol. K
Se usarmos todas as unidades recomendadas pelo SI, teremos:
P = 101 325 Pa
V = 0,0224 m3
R = PV
nT
R = 101 325 Pa. 0,0224 m3
1 mol. 273,15K
R = 8,309 Pa . m3 ou R = 8,309 __J___
mol. K mol. K
Além disso, temos também esse cálculo para os valores adotados nas STP (Standard Temperature and Pressure) da União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC), nas unidades recomendadas pelo SI:
R = PV
nT
R = 100 000 Pa. 0,022714 m3
1 mol. 273,15K
R = 8,314 Pa . m3 ou R = 8,314 __J___
mol. K mol. K
Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça
Princípio de Avogadro
A Lei de Avogadro, também denominada Hipótese de Avogadro, pode ser enunciada da seguinte maneira:
“Volumes iguais, de quaisquer gases, nas mesmas condições de temperatura e pressão, apresentam a mesma quantidade de matéria em mol ou moléculas.”
Mas, como se chegou a essa conclusão? E que volume seria esse?
Bom, conforme foi comprovado pelo cientista Jean Perin, tendo como embasamento os esttudos de Avogadro, determinou, 1 mol de qualquer gás contém 6,02 . 1023 moléculas (Constante de Avogadro ou número de Avogadro). Assim, se 1 mol de qualquer gás contém a mesma quantidade de moléculas, o volume ocupado também será o mesmo, desde que esteja nas mesmas condições de temperatura e pressão.
Quando Avogadro realizou experimentos para determinar quantitativamente esse volume, ele os realizou nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP), em que a temperatura é de 273k e a pressão é de 1 atm. Assim, ele determinou que o volume molar, ou seja, o volume ocupado por um mol de qualquer gás, na CNTP é igual a 22,4L.
Isso significa que, por exemplo, na CNTP, 1 mol de gás hidrogênio ocupa 22,4L e o gás cloro também, mesmo que a massa do gás hidrogênio seja muito menor, pois é de 2 g (H2), enquanto que a massa do gás cloro é de 71g (Cl2).
Apesar das massas serem diferentes, o gás hidrogênio e o cloro ocupam o mesmo volume molar
Esse valor (22,4 L) é muito importante, principalmente em cálculos estequiométricos em que precisamos fazer relações com o volume. Além disso, nas Condições Ambientais de Temperatura e Pressão (CATP), o volume molar passa a ser 25 L
Mas, ainda surge outra pergunta: como pode caber, em um mesmo volume, o mesmo número de moléculas, sendo que existem gases com moléculas maiores e outras menores?
Isso é explicado porque, no estado gasoso, as moléculas estão a uma distância tão grande umas das outras que o tamanho delas é desprezível.
Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça
“Volumes iguais, de quaisquer gases, nas mesmas condições de temperatura e pressão, apresentam a mesma quantidade de matéria em mol ou moléculas.”
Mas, como se chegou a essa conclusão? E que volume seria esse?
Bom, conforme foi comprovado pelo cientista Jean Perin, tendo como embasamento os esttudos de Avogadro, determinou, 1 mol de qualquer gás contém 6,02 . 1023 moléculas (Constante de Avogadro ou número de Avogadro). Assim, se 1 mol de qualquer gás contém a mesma quantidade de moléculas, o volume ocupado também será o mesmo, desde que esteja nas mesmas condições de temperatura e pressão.
Quando Avogadro realizou experimentos para determinar quantitativamente esse volume, ele os realizou nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP), em que a temperatura é de 273k e a pressão é de 1 atm. Assim, ele determinou que o volume molar, ou seja, o volume ocupado por um mol de qualquer gás, na CNTP é igual a 22,4L.
Isso significa que, por exemplo, na CNTP, 1 mol de gás hidrogênio ocupa 22,4L e o gás cloro também, mesmo que a massa do gás hidrogênio seja muito menor, pois é de 2 g (H2), enquanto que a massa do gás cloro é de 71g (Cl2).
Apesar das massas serem diferentes, o gás hidrogênio e o cloro ocupam o mesmo volume molar
Esse valor (22,4 L) é muito importante, principalmente em cálculos estequiométricos em que precisamos fazer relações com o volume. Além disso, nas Condições Ambientais de Temperatura e Pressão (CATP), o volume molar passa a ser 25 L
Mas, ainda surge outra pergunta: como pode caber, em um mesmo volume, o mesmo número de moléculas, sendo que existem gases com moléculas maiores e outras menores?
Isso é explicado porque, no estado gasoso, as moléculas estão a uma distância tão grande umas das outras que o tamanho delas é desprezível.
Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça
sábado, 14 de novembro de 2015
A pressão atmosférica
A pressão exercida por um gás é resultado das colisões de suas partículas com as paredes do recipiente que o contém e, portanto, exerce uma força sobre determinada área de superfície. Assim, podemos definir a pressão (P) como a relação entre a força (F) que esse gás exerce sobre uma determinada superfície e a área (A) dessa superfície, ou seja: P = F/A.
O primeiro gás conhecido e que hoje se sabe que na verdade se trata de uma mistura de gases é o ar atmosférico. Ele é formado por uma camada de gases de 800 km que exerce uma força peso, em resultado da ação da gravidade, sobre a superfície da Terra e sobre os objetos, animais e pessoas que estão sobre ela.
O ar atmosférico foi o primeiro “gás” a ter a sua pressão medida. Essa façanha foi realizada pelo físico e matemático italiano, Evangelista Torricelli (1608-1647). No ano de 1643, ele criou o tubo de Torricelli, hoje conhecido como barômetro de mercúrio.
Basicamente, ele pegou um tubo de vidro com 1 metro de comprimento e o encheu de mercúrio (Hg). Depois, ele inverteu esse tubo sobre um recipiente que também continha mercúrio. Assim, ele observou que o líquido começou a descer, mas parou em determinada altura, que foi de 76 cm.
Ele realizou essa experiência ao nível do mar. Portanto, ele concluiu que uma coluna de mercúrio de 76 cm ou 760 mm equivale à pressão atmosférica. Por isso, dizemos que, ao nível do mar, a pressão atmosférica é igual a 760 mm Hg.
Mas, essa não é a unidade que o SI (Sistema Internacional de Unidades) e a IUPAC
(União Internacional de Química Pura e Aplicada) reconhecem como internacional para a pressão, e sim o Pa (pascal). 1 pascal é a pressão exercida por uma força igual a 1 newton (N), distribuída de modo uniforme e perpendicularmente sobre uma superfície plana de 1 metro quadrado (m2) de área. Assim, temos a seguinte relação:
No entanto, existem outras unidades de pressão além do Pa e do mm Hg (milímetro de mercúrio). Temos também o torr, em homenagem a Torricelli, temos o atm, que corresponde à pressão de uma atmosfera, e o SI também aceita o bar como unidade de pressão em uso. O torr e o atm não são unidades recomendadas mais. A seguir, são mostradas as relações entre essas unidades:
Além disso, é muito comum também o quilopascal (kPa), pois o pascal é uma unidade relativamente pequena, correspondendo, por exemplo, à pressão que uma camada fina de manteiga exerce sobre uma fatia de pão. Temos, então: 1 kPa = 103 Pa.
Entretanto, Torricelli verificou também que quando ele fazia essa experiência no alto das montanhas, a altura do mercúrio no interior do tubo ficava menor, o que significava que a pressão atmosférica era menor em lugares mais altos.
Isso é verdade, pois as camadas mais altas de ar vão comprimindo as camadas de ar que ficam mais perto do solo. Assim, perto do solo existem mais partículas por unidade de volume do que nas camadas superiores. Com isso, a pressão atmosférica é menor em pontos mais altos e vai ficando cada vez maior à medida que vai se aproximando do nível do mar, que é a pressão maior possível, conforme se pode ver na figura a seguir:
Quanto maior a altitude menor a pressão atmosférica
Por exemplo, lá no Monte Everest, cuja altitude é igual a 8850 metros, a pressão atmosférica é igual a 240 mm Hg, bem menor que a pressão atmosférica ao nível do mar (760 mmHg).
As pressões atmosféricas em diferentes regiões são, hoje, medidas por meio de barômetros modernos, como o mostrado abaixo:
Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça
Características gerais dos gases
Características Gerais dos Gases
Uma das características dos gases é que eles tendem a ocupar todo o volume do recipiente em que estão contidos.
Os gases são compostos extremamente importantes para a origem e manutenção da vida na Terra, como mostra o caso do oxigênio que respiramos. Por outro lado, eles também são responsáveis pela ameaça à existência do planeta e da humanidade, o que pode ser visto na poluição atmosférica e nas suas consequências, como o “efeito estufa”, o aquecimento global e as chuvas ácidas.
Além disso, os gases também são muito usados em processos necessários do cotidiano, tais como no enchimento de pneus dos automóveis, nos fogões para cozinhar comida e em reações nos laboratórios e indústrias químicas.
Essas informações nos mostram que estudar as principais características dos gases é imprescindível, pois, com isso, é possível entender os problemas ambientais que estamos enfrentando, prover meios de sustentar e salvar vidas, fabricar novos produtos para o dia a dia e assim por diante.
Os gases são compostos de partículas minúsculas, que podem ser átomos ou moléculas. Mas, visto que não é possível visualizar esses componentes dos gases, o seu comportamento e as suas características baseiam-se num modelo ideal (teoria cinética dos gases).
Assim, as principais características dos gases ideais são:
• As suas partículas encontram-se bastante afastadas umas das outras, movimentando-se continuamente de maneira desordenada. Esse movimento veloz dos gases é denominado deagitação térmica, pois conforme se aumenta a temperatura do sistema, mais rápido as partículas irão se movimentar.
A velocidade das partículas do ar atmosférico em condições normais de temperatura e pressão é de aproximadamente 1400 km/h.
• Devido a essa movimentação, as partículas dos gases estão constantemente chocando-se umas com as outras e com as paredes do recipiente. Esses choques contra as paredes do recipiente exercem uma determinada força por unidade de área, que é a pressão exercida pelo gás. Além disso, esses choques ocorrem de forma perfeitamente elástica, o que significa que ocorrem sem variação da energia cinética total;
• Os gases possuem grande expansibilidade e compressibilidade, portanto, o seu volume será exatamente o volume do recipiente em que estão contidos. Quando não estão em um recipiente, eles não possuem forma definida nem volume constante;
• Os gases possuem massa. Quando a massa de um gás é igual à sua forma no estado líquido ou no sólido, ele ocupa um volume muito maior do que se estivesse em algum desses dois estados físicos;
• Eles são menos densos que os sólidos e os líquidos;
• Possuem grande dilatabilidade com a variação da temperatura, ou seja, dilatam-se ao receber calor;
• Um gás sempre se mistura uniformemente com outros gases. Um exemplo é o ar, que é uma mistura de vários gases, sendo que os principais são o gás nitrogênio (N2) e o oxigênio (O2);
• As variáveis de estudo dos gases são a pressão, o volume e a temperatura.
Essas características ocorrem perfeitamente em um gás ideal e não em um gás real, porque na prática, quando a pressão está muito elevada e/ou a temperatura está muito baixa, o volume do gás diminui e as partículas ficam próximas umas das outras, ocorrendo interações intermoleculares. Já no modelo do gás ideal, essas interações não são consideradas.
Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça
Uma das características dos gases é que eles tendem a ocupar todo o volume do recipiente em que estão contidos.
Os gases são compostos extremamente importantes para a origem e manutenção da vida na Terra, como mostra o caso do oxigênio que respiramos. Por outro lado, eles também são responsáveis pela ameaça à existência do planeta e da humanidade, o que pode ser visto na poluição atmosférica e nas suas consequências, como o “efeito estufa”, o aquecimento global e as chuvas ácidas.
Além disso, os gases também são muito usados em processos necessários do cotidiano, tais como no enchimento de pneus dos automóveis, nos fogões para cozinhar comida e em reações nos laboratórios e indústrias químicas.
Essas informações nos mostram que estudar as principais características dos gases é imprescindível, pois, com isso, é possível entender os problemas ambientais que estamos enfrentando, prover meios de sustentar e salvar vidas, fabricar novos produtos para o dia a dia e assim por diante.
Os gases são compostos de partículas minúsculas, que podem ser átomos ou moléculas. Mas, visto que não é possível visualizar esses componentes dos gases, o seu comportamento e as suas características baseiam-se num modelo ideal (teoria cinética dos gases).
Assim, as principais características dos gases ideais são:
• As suas partículas encontram-se bastante afastadas umas das outras, movimentando-se continuamente de maneira desordenada. Esse movimento veloz dos gases é denominado deagitação térmica, pois conforme se aumenta a temperatura do sistema, mais rápido as partículas irão se movimentar.
A velocidade das partículas do ar atmosférico em condições normais de temperatura e pressão é de aproximadamente 1400 km/h.
• Devido a essa movimentação, as partículas dos gases estão constantemente chocando-se umas com as outras e com as paredes do recipiente. Esses choques contra as paredes do recipiente exercem uma determinada força por unidade de área, que é a pressão exercida pelo gás. Além disso, esses choques ocorrem de forma perfeitamente elástica, o que significa que ocorrem sem variação da energia cinética total;
• Os gases possuem grande expansibilidade e compressibilidade, portanto, o seu volume será exatamente o volume do recipiente em que estão contidos. Quando não estão em um recipiente, eles não possuem forma definida nem volume constante;
• Os gases possuem massa. Quando a massa de um gás é igual à sua forma no estado líquido ou no sólido, ele ocupa um volume muito maior do que se estivesse em algum desses dois estados físicos;
• Eles são menos densos que os sólidos e os líquidos;
• Possuem grande dilatabilidade com a variação da temperatura, ou seja, dilatam-se ao receber calor;
• Um gás sempre se mistura uniformemente com outros gases. Um exemplo é o ar, que é uma mistura de vários gases, sendo que os principais são o gás nitrogênio (N2) e o oxigênio (O2);
• As variáveis de estudo dos gases são a pressão, o volume e a temperatura.
Essas características ocorrem perfeitamente em um gás ideal e não em um gás real, porque na prática, quando a pressão está muito elevada e/ou a temperatura está muito baixa, o volume do gás diminui e as partículas ficam próximas umas das outras, ocorrendo interações intermoleculares. Já no modelo do gás ideal, essas interações não são consideradas.
Por Jennifer Rocha Vargas Fogaça
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