JORGE QUIMICA

 

PROF. JORGE QUIMICA - 1ºA,1ºB e 2ºE

Material teórico 1º ano      

FUNÇÕES INORGÂNICAS

Saiba tudo sobre ácidos, bases, sais e óxidos

 

As principais funções inorgânicas são os ácidos, as bases, os óxidos e os sais. Esses compostos pertencem à Química Inorgânica e não possuem o elemento carbono disposto em cadeias. Confira abaixo as principais característica de cada uma delas:

 

• Ácidos: o primeiro elemento do composto é um hidrogênio. Exemplo: ácido cítrico (C6H8O7) e ácido fluorídrico (HF); 

• Bases: o OH (hidroxila) é último elemento do composto. Exemplo: hidróxido de sódio ou soda cáustica (NaOH) e hidróxido de prata (AgOH); 

• Óxidos: composto com dois elementos (diatômico), no qual o último é oxigênio. Exemplo: monóxido de carbono (CO) e óxido de cálcio ou cal (CaO); 

• Sais: o primeiro elemento do composto é um metal e o segundo um não-metal. Exemplo: cloreto de sódio (NaCl) e bicarbonato de sódio (NaHCO3). 

 

O cloreto de sódio é um composto inorgânico. (Foto: Pixabay)

As funções orgânicas dão origem a vários compostos, alguns deles podem ser percebidos no cotidiano. Por exemplo, as plantas do gênero Citrus possuem ácido cítrico em sua composição, por isso algumas frutas como limão e laranja são azedas. 

O cloreto de sódio, popularmente identificado como sal de cozinha, faz parte do grupo dos sais e é utilizado principalmente na conservação de alimentos. Esse composto é obtido a partir de um processo físico de dissolução que envolve também evaporação, decantação e peneiração.

Fenômenos químicos importantes 

Antes de conhecer as propriedades e outras características das funções inorgânicas é importante relembrar os conceitos de dois fenômenos químicos que envolvem esses compostos: ionização e dissociação. 

Ionização - processo de formação do íons que acontece quando átomos neutros se tornam carregados eletricamente após contato com a água. Por exemplo, moléculas neutras de ácido clorídrico (HCl) ao entrarem em contato com a água sofrem ionização.

Isso acontece porque a ligação química entre o H e Cl é rompida, formando os íons H+ (perdeu um elétron) e Cl- (ganhou um elétron). A fim de garantir a sua estabilidade, o H+ se une a água. 

Dissociação - quando uma substância iônica é coloca em contato com a água, os íons já existentes se separam. Um exemplo de disso é quando colocamos cloreto de sódio em contato com a água, consequentemente os íons que os compõem se separam e há liberação de Na+ e o Cl–. 

Funções inorgânicas

 

Ácidos - são compostos inorgânicos covalentes, uma vez que compartilham elétrons nas ligações químicas. Quando em solução aquosa, os ácidos se ionizam e liberarem íons positivos (H+). Além disso, eles possuem como principal característica o sabor azedo. 

Esses compostos são divididos em duas categorias:

1)    Oxiácidos, que possuem o elemento oxigênio em sua composição;

2)    Hidrácidos, que não possuem o elemento oxigênio em sua estrutura.

 

 Exemplo: • Ácido sulfúrico (H2SO4) – oxiácido

                   • Ácido clorídrico (HCL) - hidrácido

                         • Ácido sulfídrico (H2S) - hidrácido 

Bases - são compostos formados por um metal e em dissociação na água e libera íons negativos (OH-). Eles considerados complementares e opostos aos ácidos e, quando combinados, dão origem aos sais e a água.

Exemplo: • Hidróxido de sódio (NaOH)

                • Hidróxido de prata (AgOH)

                 • Hidróxido de potássio (KOH)

Óxidos - são compostos binários, isto é, possuem dois elementos químicos em sua estrutura, sendo o oxigênio o mais eletronegativo entre os dois. Eles ainda são classificados em iônicos (oxigênio + metal) ou moleculares (oxigênio + ametal).

 Exemplo: • Trióxido de enxofre (SO3) - molecular

                 • Monóxido de carbono (CO) - molecular 

                 • Óxido de cácio (CaO) - iônico

 

Sais - são compostos iônicos que possuem pelo menos um íon positivo diferente de H+ e um negativo diferente de OH-. Eles são gerados a partir da reação de neutralização que envolve um ácido e uma base.

Exemplo:• Cloreto de sódio (NaCl)

               • Carbonato de sódio (Na2CO3)

               • Cloreto de cálcio (CaCl2) 

 

História da Química Inorgânica

 

Até o século XIX havia uma clara divisão entre as duas principais áreas da química. De acordo com Torbern Bergman (1777), a Química Orgânica é “a parte da química que estuda os compostos extraídos de organismos vivos”. 

O autor também definiu a Química Inorgânica como a "parte da Química que estuda os compostos originados no reino mineral”. Contudo, em 1908 esse conceito tornou-se inadequado a partir do momento que Fritz Haber conseguiu sintetizar em laboratório o nitrato de amônia, um composto mineral.

Outro cientista importante na química foi Svante Arrhenius. Na teoria que leva o seu próprio nome, ele agrupou os compostos orgânicos que possuíam características químicas semelhantes, classificando-os em ácidos, bases, óxidos e sais. 

Atividades avaliativas

1) Responda:

a) Qual o nome do produto de uso doméstico que contém ácido acético?
b) Indique quatro espécies químicas (íons, moléculas) que existem em uma solução aquosa de ácido acético (H3CCOOH).

2) Qual dos ácidos a seguir é o menos volátil?

a) HCl
b) HI
c) H2SO3
d) H2SO4
e) CH3CH2COOH

3) Um comprimido efervescente antiácido é em geral uma mistura sólida de bicarbonato de sódio, carbonato de sódio, ácido cítrico e às vezes ácido acetilsalicílico ou sulfato de magnésio. Ao ser colocado em água, o gás que se desprende durante a efervescência é o:

a) H2
b) O2
c) OH
d) CO
e) CO2

4) O ácido cianídrico é o gás de ação venenosa mais rápida que se conhece: uma concentração de 0,3 mg por litro de ar é imediatamente mortal. É o gás usado nos estados americanos do Norte, que adotam a pena de morte por câmara de gás. A primeira vítima foi seu descobridor, Carl Wilhelm Sheele, que morreu ao deixar cair um vidro contendo solução de ácido cianídrico, cuja fórmula molecular é:

a) HCOOH
b) HCN
c) HCNS
d) HCNO
e) H4Fe (CN)6

 

5) Quando se coloca ácido clorídrico sobre uma concha do mar, ela é totalmente dissolvida e há desprendimento de um gás. Esse gás é o mesmo que exalado na respiração animal. Portanto, o sal insolúvel que constitui a carapaça da concha do mar é:

a) CaCO3
b) CaSO4
c) CaF2
d) Ca (NO3)2
e) Ca (OH)2

 

6) Faça a associação correta entre as bases dadas na primeira coluna e os usos e ocorrências de cada uma que aparecem na segunda coluna:

I.            NaOH                                                 a) Antiácido estomacal

II.            Mg(OH)₂                                            b) Ajax, Fúria etc.;

III.            Ca(OH)₂                                           c) Fabricação de sabão

IV.            NH₄OH                                             d) Utilização pelos pedreiros

 

7) O sangue do diabo é um líquido vermelho que logo se descora ao ser aspergido sobre um tecido branco. Para prepará-lo, adiciona-se NH₄OH em água, contendo algumas gotas de fenolftaleína. A cor desaparece porque:

a)      O tecido branco reage com a solução formando ácido amoníaco.

b)      A fenolftaleína evapora.

c)      A fenolftaleína reage rapidamente com o NH₄OH.

d)     O NH₃ logo evapora.

e)      A solução é assim denominada devida à sua alta viscosidade.

 

8) Com relação às propriedades das bases de Arrhenius, é incorreto afirmar:

a) O hidróxido de amônio é uma base não metálica, bastante solúvel em água.

b) Os metais alcalinos formam monobases com alto grau de dissociação.

c) As bases formadas pelos metais alcalinos terrosos são fracas, visto que são moleculares por natureza.

d) Os hidróxidos dos metais alcalinos terrosos são pouco solúveis em água.

e) Uma base é tanto mais forte quanto maior for o seu grau de ionização

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ATIVIDADES PARA O 2ºE

Processo químico não espontâneo

Recebe o nome de eletrólise o processo químico que não acontece de forma espontânea. Esse procedimento ocorre a partir do envio constante de energia elétrica, resultando na chamada oxirredução, conhecida também como processo redox. 

 

Existem dois tipos de eletrólise: a ígnea e a aquosa. Elas se diferenciam porque em uma existe o uso de água, e na outra não. Entretanto, nos dois formatos existem a presença de íons, bem como os esquemas são semelhantes. 

 

Alguns exemplos de materiais que podem ser feitos através da eletrólise são os metais potássio, sódio e magnésio. Já alguns exemplos de materiais não metais são o flúor, o sódio e a soda cáustica.

 

A palavra eletrólise deriva das palavras gregas "elektron", que quer dizer "eletricidade", e "lysis", que significa "decomposição". O procedimento é muito utilizado pela indústria química para criar diversos tipos de compostos e ainda para a criação de diversos materiais. 

 

A eletrólise

Para acontecer a eletrólise necessita de uma fonte de energia, o que torna o processo não espontâneo. Um bom exemplo de processo espontâneo é da pilha, cuja função é gerar energia elétrica. Diferente dela, a eletrólise depende de um fluxo constante de energia para funcionar. 

 

São utilizadas, então, fontes de alimentação para que isso aconteça, como baterias, pilhas ou geradores. Essa fonte de energia é quem vai fazer com que os eletrodos funcionem. Esses eletrodos são partes essenciais para o esquema da eletrólise. Eles são, na maioria das vezes, feitos de grafita (ou grafite, composto por carbono) ou de platina. 

 

Esses materiais servem como condutores elétricos das ondas que são enviadas por fios ligados as fontes de energia. O grafite, apesar de ser um ametal, é um ótimo condutor de energia. Todo o processo acontece em um recipiente chamado de cuba eletrolítica. 

 

Cada um desses eletrodos é composto por um tipo de energia, uma positiva e a outra negativa. A energia positiva é chamada de ânodo ou polo positivo. Já a energia negativa é chamada de cátodo ou polo negativo. 

 

Ao serem adicionados na cuba, os materiais são atraídos pelos eletrodos de acordo com a sua carga: positivo atrai negativo, e negativo atrai positivo. Primeiro, são os compostos com energia positiva que se atraem ao eletrodo negativo, de onde eles retiram elétrons. Esses elétrons são enviados para o outro eletrodo, de onde a carga positiva atrai os compostos com energia negativa. Esse processo faz surgir um fluxo de corrente de eletricidade. 

Nos casos de eletrólise aquosa, um composto é adicionado com água. Nesse processo apenas um composto de cada será atraído por cada eletrodo. O que vai ser levado em conta é qual dos compostos têm mais força frente ao outro. 

 

Esses procedimentos fazem surgir diversos tipos de material. Em eletrólise aquosa de NaCl, mais conhecido como sal de cozinha, por exemplo, surgem três tipos de material. É inclusive desse mecanismo que surge o hidróxido de sódio, ou a soda caustica (NaOH).

 

A eletrólise ígnea é utilizada para obter metais alcalinos, alumínio e alcalinos terrosos. Os metais alcalinos são o potássio, o césio, o frâncio, o rubídio, o sódio e o lítio. Já os alcalinos terrosos são o magnésio, o estrôncio, o bário, o rádio, o cálcio e o berílio. 

 

Modelo do processo de eletrólise. (Foto: Wikimedia)

 

Eletroquímica

 

O ramo da química que estuda o processo da eletrólise e os materiais obtidos a partir dele é a eletroquímica. Ela estuda os processos de transferência de elétrons com a finalidade de geração de energia elétrica a partir de energia química, e o mesmo processo de forma contrária.

 

Essa área de estudo é muito importante para a compreensão dos processos redox e uso dos tipos de energia geradas desses procedimentos. Os primeiros passos dessa área datam de 1800, quando o físico Anastácio Volta inventou a pilha. 

 

Removendo ferrugem com eletrólise

 

Quando um ferro fica exposto por muito tempo, principalmente com acesso à água, acaba oxidando. Isso ocorre porque os metais do ferro se ligam aos átomos de oxigênio da água, o que resulta em óxido de ferro, ou a ferrugem.

 

Apesar de parecer complicado, é possível remover o óxido de ferro desses objetos. Alguns métodos são utilizados, entre eles, a eletrólise. Para isso, basta encher um balde plástico com água. A quantidade deve ser suficiente para submergir o objeto com óxido de ferro. Em seguida, acrescenta-se uma colher de sopa de bicarbonato de sódio para cada três litros de água. 

 

Após mexer até que o bicarbonato dissolva, coloque dentro do balde um objeto de metal descartável. Esse objeto deve ficar apenas parcialmente submerso no balde, ou seja, é importante que parte dele fique fora da água. Não se deve utilizar aço inoxidável ou alumínio. 

 

Será necessário um carregador de bateria automotiva, cujo lado negativo, ou preto, deve ficar ligado ao objeto enferrujado. Esse ponto onde o carregador vai ficar ligado precisa estar sem a ferrugem. Se necessário, raspe uma parte antes de conectar o carregador. 

 

O objeto deve ficar inteiramente dentro da água, mas o fio fora do balde. Em hipótese alguma o objeto enferrujado deve tocar no objeto usado como ânodo, pois esse contato pode provocar um curto circuito. 

 

Em seguida, o lado vermelho, ou positivo, do carregador deve ser conectado a parte que está fora da água do objeto de metal utilizado como ânodo. Essa parte que está de fora do balde não pode entrar em contato com a água em nenhum momento. 

Feito esse processo, ligue o carregador de bateria. A eletrólise irá levar cerca de 20 horas. Não toque na água sem que o carregador esteja desligado. Ao final do processo basta utilizar uma bucha ou uma escovinha para remover o restante dos resíduos.

 

Aplicações

A eletroquímica é bastante presente em nosso cotidiano. Alguns exemplos são:

• Reações no corpo humano;
• Fabricação de diversos aparelhos eletrônicos;
• Carregamento de baterias;
• Galvanoplastia: revestimento de peças de ferro e aço com zinco metálico;
• Diversos tipos de aplicação na indústria química.

A ferrugem dos metais é formada pela oxidação do ferro metálico (Fe) a cátion ferro (Fe²+), quando na presença de ar e água. Podemos considerar a ferrugem como um tipo de corrosão eletroquímica. O revestimento com zinco metálico, pelo processo de galvanoplastia, impede o contato do ferro com o ar.

 

Atividades avaliativas

1) Nas pilhas eletroquímicas obtém-se corrente elétrica devido à reação de oxirredução.

Podemos afirmar que:

a) no cátodo, ocorre sempre a semirreação de oxidação.

b) no cátodo, ocorre sempre a semirreação de redução.

c) no ânodo, ocorre sempre a semirreação de redução.

d) no ânodo, ocorre sempre a oxidação e a redução simultaneamente.

e) no cátodo, ocorre sempre a oxidação e a redução simultaneamente.

2 Cite 3 exemplos da eletroquímica em nosso cotidiano.

3) Quando um ferro fica exposto por muito tempo, principalmente com acesso à água, acaba oxidando. Responda quimicamente por que isso acontece?

4) Dê exemplos de pilhas e baterias e explique sobre elas, pelo menos 3 tipos de cada.

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ATIVIDADES PARA O  3ºA, 3ºB e 3ºC 

 Trabalho de pesquisa sobre esses 2 temas:

 - Os componentes principais dos alimentos (carboidratos, lipídios e proteínas), suas propriedades e funções no organismo.

 - A Biomassa como fonte de materiais combustíveis.

 O trabalho tem que contemplar; Exemplos, no mínimo 30 linhas e bibliografia, ou seja, a fonte de pesquisa de onde foi retirada as informações.

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