Carga formal

Carga formal Teoria cido-base Foras intermoleculares

Aula 06/07/13 TEN FEA-USP 2013Prof Marcelo AlvesCarga formal a carga eltrica de um tomo considerando-se que h uma ligao covalente no polar (entre tomos sem diferena de eletronegatividade).

O seu clculo pode ser feito atravs da frmula:

Carga formal = (nmero de eltrons de valencia) - (nmero de eltrons no ligantes - 1/2 nmero de eltrons ligantes)

CF= V-NL-1/2L

Estabelea o nmero de eltrons de valncia que cada tomo livre possui observando o seu grupo na tabela peridica. A seguir, desenhe a estrutura de Lewis mostrando cada par como pontos (no como linha). Ento, desenhe uma curva fechada em torno de cada tomo de forma a capturar todos os seus pares isolados de eltrons e mais um eltron de cada ligao. Conte esse nmero e subtraia este nmero do nmero de eltrons de valncia do tomo livre.

Determine a carga formal para o nion tetrafluorborato (BF4-):

RespostaNeste caso, a carga formal (Cf) do boro [Cf(b)]e de cada tomo de flor [Cf(f)] so iguais a:Cf(b)= 3 [ (8)] 0 = -1.Cf(f)= 7 [ (8)] 6 = 0.

FICHA TCNICA

QUMICA GERALSubstncias e Funes InorgnicasCondutividade Eltrica de Solues Aquosas

Contedo: Livro de Qumica na Abordagem do Cotidiano Vol. 1 (Tito Canto) - pg. 338 a 367 ObjetivosConhecer a diferena entre substncias orgnicas e inorgnicasAnalisar os conceitos de cidos e bases

Estrutura: Este mdulo composto por 52 slides e uma animao com tempo previsto para 2 horas aulas (1h 40 min)Contextualizao:cidos e Bases do cotidiano e seus processo industrial e a relao desses com o desenvolvimento socioeconomico de um pas.Interdisciplinaridade: Biologia Equilibrio acido-base nos organismosGeografia - Indice socio-economico (industrilizao e o uso de produtos qumicos)Matemtica Conceito de funo logaritimica (pH)Animo: Escala de pHAtividade Interativa: Acidos e Bases no CotidianoReferencias BibliogrficasTito e CantoAtikinsREVIDInfopdia

5IntroduoFatos ExperimentaisSubstncias orgnicas x inorgnicasConceituao de cidos e basescidosBasesVamos praticarContextualizao - A Qumica Industrialndice6Ficha Tcnica7Por que precisamos conhecer este assunto?O que precisamos conhecer previamente?Este captulo desenvolve a introduo sobre cidos e bases dada no captulo anterior que tratou do estudo das solues eletroliticas. Tambm so ilustrados os princpios da termodinamica e do equilibrio qumico. Em menor extenso, so usados os conceitos de ligao de hidrognio, de polaridade de ligaes e de fora de ligaes.cidos e bases so os dois tipos mais comuns de substncias no laboratrio e no mundo cotidiano. Precisamos saber como reconhec-los, quais so as suas reaes caracteristicas e por que eles so substncias qumicas to importantes. Veremos que a coservao das concentraes dos cidos e das bases dentro de certos limites em clulas de plantas e de animais necessria para a sobrevivncias dos organismos vivos, e que o controle da acidez das guas da chuva, das guas naturais dos lagos e rios, e da gua corrente fornecida nas cidades necessrio para manter a sociedade humana.7Veja as prximas cenas deste captulo ...Todos os alimentos de sabor azedo apresentam algo em comum: um certo on, que o responsvel por esse sabor. Que on ser esse?Voc sabia ? Que existe uma relao entre o ndice de desenvolvimento de um pas com a produo de cido sulfrico e soda custica ?Voc sabe o que a chuva cida ?Introduo8

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SubstnciasOrgnicasInorgnicas metano, CH4 metanol, CH3OH etano, C2H6 etanol, CH3CH2OH benzeno, C6H6 cido actico, CH3COOH acetona, CH3COCH3 ter comum, CH3CH2OCH2CH3 clorometano, CH3Cl diclorometano, CH2Cl2 clorofrmio, CHCl3 metilamina, CH3NH2 leos, gorduras, protenas, aucares e vitaminas gua cido clordrico, HCl cido bromdrico, HBr hidrxido de magnsio, Mg(OH)2 hidrxido de potssio, KOH Sulfato de brio, BaSO4 dixido de carbono, CO2 monxido de carbono, CO cido carbnico, H2CO3 carbonato de sdio, Na2CO3 carbonato de clcio, CaCO3 cido ciandrico, HCN cianeto de sdio, NaCN cianeto de potssio, KCN grafite, C (graf.) diamante, C (diam.)Contm CARBONONo contm CARBONOPodem serExemplos que necessariamenteexemplosexemplosSo denominadas substncias inorgnicas aquelas que no contm carbono em sua composio, com exceo do dixido e monxido de carbono (CO2 e CO), da grafite, do diamante, do cido carbnico (H2CO3), do cido ciandrico (HCN), dos sais carbonatos e dos sais cianetos.Substncias orgnicas x inorgnicas9Observe:10A maioria dos indicadores usados em laboratrio so artificiais; porm, alguns so encontrados na natureza, como o tornassol, que extrado de certos liquens. No nosso dia-a-dia, encontramos esses indicadores presentes em vrias espcies: no repolho roxo, na beterraba, nas ptalas de rosas vermelhas, no ch-mate, nas amoras etc., sendo sua extrao bastante fcil.Indicadores so substncias que revelam a presena de ons H + e de ons OH - numa soluo, porque mudam de cor na presena de H + e de OH - . D para saber se existem ons H + ou ons OH - pela cor do indicador.

Indicadores cido-Base10Observe:11Qual a causa da variao de cor?Fatos Experimentais

11Indicadores de Laboratrio:12O tornossol extrado de certos liquens. Liquens so formas de vida formadas pela associao entre algas e fungos.

TornosolcidoBaseIndicadores cido-Base12

13cidosBasesSabor azedoSabor adstringenteTorna rsea TornassolTorna azul TornassolReage com metais liberando H2Reage com cido formando sal e gua

Conceituo de cidos e basesDefinio operacional cidos e bases1314Conceituo de cidos e basescidos, bases e a condutividade eltrica

J que as solues de NaOH e HCl conduzem corrente eltrica, conclumos que nelas devem existir cargas eltricas livres para se movimentar . Que cargas so essas?NaOH um composto inicoHCl um composto molecularNo NaOH slido h ons, mas no esto livres para se movimentarNo HCl gasoso no h cargas livres para conduzir a corrente eltrica1415

1516

1617

Experincia

Considere a figura ao lado:Determine a cor que a soluo de repolho roxo apresentar na presena de:suco de laranja;soda custica;soda limonada;leite de magnsia;vinagre; Ajax.RESPOSTAVVAVVAVVA1718Segundo Arrhenius...

HCl(g) H+(aq) + Cl -(aq)H2SO4(l) 2 H+(aq) + SO4-2(aq)H3PO4(l) 3 H+(aq) + PO4-3(aq)Observe:... cido todo composto que, dissolvido em gua, origina H+ (H3O+) como nico ction (o nion varia de cido p/ cido).Em palavras:Molculas de cloreto de hidrognio gasoso, ao se dissolverem em gua, originam ons H+ e Cl- em soluo aquosaH2OH2OH2OConceituao de cidos e basesConceito cido-base de Arrhenius1819Atualmente, sabemos que o on H+ no estvel. Ele se une a uma molcula de gua, originando o H3O+ (hidroxnio ou hidrnio).Htomo de hidrognio (1 prton; 1 eltron)perde o eltron...H+ction hidrognio (1 prton)une-se gua...H3O+ction hidroxnio, ou hidrnio.OHHH+H+

OHH

Nenhum eltron

Conceituo de cidos e basesConceito cido-base de Arrhenius

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20HIDRCIDOS (cidos sem oxignio)CIDO (Radical do E) + DRICOHCl : cido clordricoHBr : cido bromdricoH2S : cido sulfdricoHF : cido fluordricoHCN : cido ciandricoHI : cido ioddricocido no-oxigenado (HxE): Note que realmente usado o radical da palavra (em latim) que d nome ao elemento (ou grupo).cidosFrmulas e nomenclaturasPara cidos do enxofre usamos o radical em latim sulfur.

2021OXICIDOS (cidos com Oxignio) De acordo com o Nox do Elemento CentralFRMULA GERAL HxEOzNox do Elemento CentralPREFIXOSUFIXO+1HIPOOSO+2, +3 ou +4 ___OSO+5, +6B(+3) e C(+4) ___ICO+7PERICO

NOTA: Quando o Nox do elemento central for igual ao nmero da famlia do Elemento Central, usa-se sufixo ICO.22H Cl O4+1-2c. perclrico+7H Cl O3+1-2c. clrico +5H Cl O2+1-2c. cloroso+3H Cl O+1-2c. hipocloroso+1VIIA ( +7, +5, +3, +1)Nox dos oxicidos da famlia VIIA22

23cidosFrmulas estruturais - OxicidosH2CO3 cido carbnicoCOOOHHH2SO4 cido sulfricoSOOOHHH3PO4 cido fosfricoOPOOOHHOHOs hidrognios ligados aos oxignios, so ionizveis.2324cidosIonizao de cidosExcees

H3PO4 cido fosfricoPOOOHHOHH3PO3cido fosforoso (2H+)POOOHHHH3PO2cido hipofosforoso (1H+)POOHHH(3H+)2425

Ionizao parcial (em etapas)Ionizao parcial (em etapas)Ionizao parcial (em etapas)Quando um cido possui mais de um H ionizvel, ocorre a ionizao por etapas. Usando equaes simplificadas:H2SO4(aq) H+(aq) + HSO4-(aq) 1 etapa HSO4-(aq) H+(aq) + SO4-2(aq) 2 etapaH2SO4(aq) 2 H+(aq) + SO4-2(aq) equao global26

Ionizao parcial (em etapas)Ionizao parcial (em etapas)Ionizao parcial (em etapas)VEJA AS ETAPAS DA IONIZAO DO CIDO FOSFRICO:H3PO4(aq) H+(aq) + H2PO4-(aq) 1 etapa H2PO4-(aq) H+(aq) + HPO4-2(aq) 2 etapa equao globalHPO4-2(aq) H+(aq) + PO4-3(aq) 3 etapaH3PO4(aq) 3 H+(aq) + PO4-3(aq)27cidosIonizao (classificao)Os cidos podem ser classificados quanto ao nmero de Hidrognios Ionizveis:Monocidos (HCl, HI, H3PO2)Dicidos (H2SO4, H2S, H3PO3) Tricidos (H3PO4, H3BO3, H3BO3)Tetrcidos (H4P2O7)27

28cidosGrau de ionizao

Grau de ionizao de um cido () a relao entre o nmero de molculas ionizadas e o nmero total de molculas dissolvidas.

2829cidosGrau de ionizao

Os hidrcidos mais conhecidos so assim classificados:A fora dos oxicidos pode ser determinada pela diferena (x) entre o nmero de tomos de oxignio e o nmero de tomos de hidrognio ionizveis.0, fraco Ex.: HClO, H4SiO41, moderado Ex.: H3PO4, HNO22, forte Ex.: H2SO4, HBrO4y-xHxEOy2930cidosGrau de ionizaoExcees

cido carbnico (H2CO3)cido actico (H3CCOOH)

... por ser um cido instvel, decompe-se mais facilmente do que se ioniza, apresentando um pequeno grau de ionizao. Assim, considerado um cido fraco, no seguindo a regra apresentada. ... pode ser obtido a partir do lcool comum, o que acontece quando o vinho azeda. Esse cido o principal componente do vinagre e ser estudado com detalhes em Qumica Orgnica.301. Associe corretamente as duas colunas:RESPOSTA31Vamos Praticar(1) H2SO4(2) HI(3) HNO2(4) HClO4(5) H2S(A) hidrcido, monocido, forte(B) hidrcido, dicido, fraco(C) oxicido, monocido, forte(D) oxicido, dicido, forte(E) oxicido, monocido, semiforte(D)(A)(C)(E)(B)312. (UFCE) O esquema a seguir mostra a aparelhagem que pode ser utilizada para testar a fora dos cidos:Em qual das solues, todas com mesma concentrao e temperatura, a lmpada apresenta maior brilho?RESPOSTA32Vamos Praticar

a) HFb) H2Sc) H3PO4d) H4SiO4e) HNO3

323. (Cesgranrio-RJ mod.) Com base na tabela de graus de ionizao apresentada a seguir, indique a ordem crescente da fora dos cidos.RESPOSTA33Vamos Praticar

HCN < HF < H3PO4 < H2SO4 < HCl3334Principais cidos e suas aplicaes

Gravaes em vidro de carroNas condies ambientes, um gs incolor que tem a caracterstica de corroer o vidro, quando em soluo aquosa. usado para fazer gravaes em cristais e vidros.

O cido clordrico consiste no gs cloreto de hidrognio dissolvido em gua. Quando impuro, vendido no comrcio com o nome de cido muritico, sendo usado principalmente na limpeza de pisos e de superfcies metlicas antes do processo de soldagem.

3435Principais cidos e suas aplicaes

o nome com que se indica uma soluo aquosa do gs ciandrico, que incolor, com cheiro caracterstico de amndoas amargas. Por ser muito venenoso, esse gs utilizado nas execues em cmara de gs. um gs venenoso, incolor, formado na putrefao de substncias orgnicas naturais que contenham enxofre, sendo responsvel em grande parte pelo cheiro de ovo podre.Ao pressentirem o perigo, certos animais, como o gamb e a maritaca, liberam uma mistura de substncias de odor desagradvel, entre as quais o H2S.As folhas de mandioca, apesar de venenosas, podem ser utilizadas como alimento para o gado. Quando deixadas ao sol, liberam o gs ciandrico, tornando-se, assim, apropriadas para o consumo.

3536Principais cidos e suas aplicaes

O gs carbnico presente no ar atmosfrico combina-se com a gua da chuva, formando o H2CO3, mesmo em ambientes no poludos, o que nos leva a concluir que toda chuva cida.O gs carbnico um dos constituintes dosrefrigerantes e das guas minerais gaseificadas. usado na indstria de vidro, na tinturaria, nas indstrias de alimentos e na fabricao de fosfatos usados como adubos (fertilizantes). O cido fosfrico utilizado na produo refrigerantes base de cola (Coca, Pepsi, etc).

3637Principais cidos e suas aplicaes

um lquido incolor, de cheiro caracterstico, e o principal componente do vinagre, que uma soluo aquosa que contm de 3 a 7% desse cido. o cido mais importante economicamente. O maior consumo de cido sulfrico se d na fabricao de fertilizantes, como os superfosfatos e o sulfato de amnio. , ainda, utilizado nas indstrias petroqumicas, de papel, de corantes etc. e nos acumuladores de chumbo (baterias de automveis).

3738Principais cidos e suas aplicaes

Depois do cido sulfrico, o cido ntrico o mais fabricado e consumido na indstria. temperatura ambiente, um lquido incolor e fumegante (voltil). Ataca com violncia os tecidos animais e vegetais, produzindo manchas amareladas na pele. Seu manuseio, portanto, requer muito cuidado, pois seus vapores so muito txicos. Uma das mais importantes aplicaes do cido ntrico relaciona-se fabricao de explosivos (TNT, nitroglicerina).

38(ENEM) Leia o texto a seguir e responda s questes (1) e (2).O suco extrado do repolho roxo pode ser utilizado como indicador do carter cido (pH entre 0 e 7) ou bsico (pH entre 7 e 14) de diferentes solues. Misturando-se um pouco de suco de repolho e da soluo, a mistura passa a apresentar diferentes cores, segundo sua natureza cida ou bsica, de acordo com a escala abaixo.39Vamos Praticar

Algumas solues foram testadas com esse indicador, produzindo os seguintes resultados:39RESPOSTA40Vamos Praticar

De acordo com esses resultados, as solues I, II, III e IV tm, respectivamente, carter:

a) cido, bsico, bsico, cido.b) cido, bsico, cido, bsico.c) bsico, cido, bsico, cido.d) cido, cido, bsico, bsico.e) bsico, bsico, cido, cido.2) Utilizando-se o indicador citado em sucos de abacaxi e de limo, pode-se esperar como resultado as cores:

a) rosa ou amarelob) vermelho ou roxoc) verde ou vermelhod) rosa ou vermelhoe) roxo ou azul

40(UECE) O sistema a seguir mostra a ocorrncia de reao qumica entre um cido e um metal, com liberao do gs X.RESPOSTA41Vamos Praticar

O2Cl2O3H2

4142Segundo Arrhenius...

... Base todo composto que, dissolvido em gua, origina OH- como nico nion (o ction varia de base para base).Observe:NaOH(s) Na+(aq) + OH -(aq)Ca(OH)2(s) Ca2+(aq) + 2OH-(aq)Al(OH)3(s) Al3+(aq) + 3OH-(aq)Em palavras:Hidrxido de sdio slido se dissolve em gua produzindo ons Na+ e OH- em soluo aquosaH2OH2OH2OConceituao de cidos e basesConceito cido-base de Arrhenius42

43BasesFrmulas e nomenclaturasHIDRXIDO de+nome do elemento+Carga eltrica do elementoNaOH : hidrxido de sdioCa(OH)2 : hidrxido de clcioAl(OH)3 : hidrxido de alumnioFe(OH)2 : hidrxido de ferro (II)CuOH : hidrxido de cobre (I)NH4OH : hidrxido de amnio- A carga eltrica do elemento s usado quando ele apresentar mais de um e deve ser escrito em algarismos romanos.- O NH4+ o ction amnio.4344Apesar de menos usada atualmente, existe a nomenclatura dos sufixos:Lembre-se da nomenclatura dos oxicidos!Fe(OH)2 : hidrxido ferroso.Fe(OH)3 : hidrxido frrico.CuOH : hidrxido cuproso.Cu(OH)2 : hidrxido cprico.AuOH : hidrxido auroso.Au(OH)3 : hidrxido urico.Sn(OH)2 : hidrxido estanoso.Sn(OH)4 : hidrxido estnico.BasesFrmulas e nomenclaturasNox menor: Hidrxido (elemento) + OSONox maior: Hidrxido (elemento) + ICO

As bases podem ser classificadas de acordo com o nmero de hidroxilas presentes em suas frmulas. Exemplo: monobases: NaOH, KOH, NH4OH dibases: Ca(OH)2, Fe(OH)2 tribases: Al(OH)3, Fe(OH)3, etc4445BasesSaiba maisLCALI = BASE (substantivo, origem rabe al-qali = a cinza)ALCALINO = BSICO (adjetivo, origem rabe)

As cinzas, em contato com a gua, produzem KOH. Na foto, vemos cinza jogada em gua contendo fenolftalena. O indicador adquire cor rsea, evidenciando que o meio fica bsico.

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46BasesAmnia (NH3): uma base diferente

Hidroxila on caracterstico das basesNo confunda amnia com amnio!Amnia (molcula)Amnio (on positivo)Ao contrrio das demais bases, que sofrem dissociao inica, ex.: NaOH, KOH, Ca(OH)2; a amnia (composto molecular) sofre ionizao quando dissolvida em gua.

Nas condies ambientes um gs de cheiro forte e irritante46(*) Os hidrxidos de metais que no sejam alcalinos nem alcalinos terrosos apresentam um carter covalente bastante acentuado.

47BasesDissociao inica: bases de metais e ionizao da amniaComo vimos, a amnia uma base diferente das demais: ao ser dissolvida em gua sofre ionizao e, nesse contexto, pode ser representada pela frmula NH4OH e considerada como uma monobase4748Principais bases e suas aplicaes

Conhecido por cal extinta ou apagada, o hidrxido de clcio comumente usado na construo civil (preparao de argamassa).Hidrxido de sdio. Comercialmente (impuro) conhecido por soda custica. Usado na fabricao de sabes, altamente corrosivo.4849Principais bases e suas aplicaes

Hidrxido de amnio. Obtido pela dissoluo da amnia (NH3) em gua, o chamado amonaco usado em alguns produtos de limpeza.

amonacoUsado como anticido estomacal e laxante suave o hidrxido de magnsio conhecido por leite de magnsia, quando em suspenso aquosa.49(FMU/Fiam-SP) Para combater a acidez estomacal causada pelo excesso de cido clordrico, costuma-se ingerir um anticido. Das substncias abaixo, encontradas no cotidiano das pessoas, a mais indicada para combater a acidez : RESPOSTA50Vamos Praticarrefrigerantesuco de laranjagua com limovinagreleite de magnsia

50(FUA-AM) Analise a alternativa correta que indica uma das substncias ativas contidas no medicamento aziran, usado para neutralizar a hiperacidez estomacal:RESPOSTA51Vamos PraticarHidrxido de sdiocido clordricocido sulfricoHidrxido de alumniocido ctrico

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O cido sulfrico fabricado a partir das matrias-primas enxofre mineral, oxignio do ar e gua.S(s) + O2(g) SO2(g)SO2(g) + O2(g) SO3(g) SO3(g) + H2O (l) H2SO4(aq) catalisador

O catalisador, indicado na 2. etapa, aumenta a velocidade da reao, tornando-a industrialmente vivel. O catalizador usado para esta reao platina (Pt) com pentxido de divandio (V2O5)Quando puro, apresenta-se como um lquido incolor, oleoso, bastante denso (d=1,84 g/cm3) e de alto ponto de ebulio (338oC)

5253O cido ntrico, HNO3, obtido industrialmente a partir do oxignio e do nitrognio do ar (ou da amnia) e da gua.N2(g) + O2(g) 2 NO(g)fascaeltrica4NH3(g) + 5O2(g) 4 NO(g) + 6H2O(g)PtOUA seguir o NO convertido em NO2, e este, por reao com gua, produz o HNO32NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)2NO2(g) + H2O (l) HNO2(aq) + HNO3(aq)

A platina atua como catalisador na 1. etapa, tornando a reao suficientemente rpida para ter utilidade industrial.53(Mackenzie-SP) A partir da pirita, minrio tambm chamado de ouro dos tolos, pode-se obter cido sulfrico pelo processo representado nas etapas abaixo: 4 FeS2 + 11 O2 2 Fe2O3 + 8 SO2 V2O5 2 SO2 + A 2 SO3SO3 + B H2SO4Nesse processo, as substncias A e B so, respectivamente: RESPOSTA 54De Olho no VestibularH2 e O2SO2 e H2S O2 e H2OSO2 e H2OO3 e H2Resoluo V2O52SO2 + O2 2SO3SO3 + H2O H2SO4A = O2B = H2O

54(FUNVEST) cido ntrico produzido pela oxidao de amnia com excesso de oxignio, sobre um catalisador de platina, em uma seqncia de reaes exotrmicas. Um esquema simplificado desse processo RESPOSTA (A)55De Olho no Vestibular

a) Escreva as equaes qumicas balanceadas das reaes que ocorrem no reator, na torre de oxidao e na torre de absoro. Note que, desta ltima, sai NO(g), nela gerado. A maior parte desse gs aproveitada na prpria torre, onde h oxignio em excesso. Duas reaes principais ocorrem nessa torre.b) A velocidade da reao que ocorre na torre de oxidao, ao contrrio da velocidade da maioria das reaes qumicas, diminui com o aumento da temperatura. Baseando-se em tal informao, explique o que deve ser o dispositivo A.RESPOSTA (B)(a) No reator: (Pt)4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)Na torre de oxidao:2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)Na torre de absoro:2NO2(g) + H2O(l) HNO3(aq) + HNO2(aq)3HNO2(aq) HNO3(aq) + 2NO(g) + H2O(g)Uma parte do NO(g) aproveitada na prpria torre:2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)b) Na torre de oxidao, o NO convertido a NO2. De acordo com o enunciado, uma vez que a velocidade dessa converso diminui com o aumento da temperatura, o dispositivo A deve ser um sistema de refrigerao (trocador de calor), para aumentar a rapidez do processo.55