Instituto Federal do Esprito SantoCoordenadoria de QumicaCampus Aracruz

1.0

Compostos inicos e covalentes

Fundamentos de Qumica

Os tomos podem se combinar pelo compartilhamento de eltrons: 2 2 S (Z = 16) = 1s2 2s2 6 2 4 2p6 3s2 3p42 2 4 O (Z = 8) = 1s2 2s2 2p4 2 2 3 N (Z = 7) = 1s2 2s2 2p3 2 2 2 C (Z = 6) = 1s2 2s2 2p2

1.1 Definies

gerando estruturas eletricamente neutras (Molculas). Os tomos podem se combinar pela transferncia de eltrons:

2 2 6 1 Na (Z = 11) = 1s2 2s2 2p6 3s1 2 2 6 2 5 Cl (Z = 17) = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 gerando estruturas eletricamente carregadas (ons).

Os compostos por elementos

1.2 Compostos moleculares e inicos

moleculares (no organometlicos) so formados no metlicos. Ex: H2O2, CH3COOH, CO, NO. 2 2 3

A cada tomo de O existem 2 tomos de H ligados na molcula de H2O 2

Os compostos inicos resultam, com no-metais. Ex: NaCl, KI, No podemos afirmar + que a cada ction Na+ existem 1 nion Cl-

em geral, da reao de metais LiF, KBr.ClNa+

1.2.1 Compostos metlicosOs compostos metlicos so formados por elementos. Ex: Li, Na, Fe, etc. 2 1 Li (Z = 3) = 1s2 2s1 O eltron de valncia de cada tomo metlico encontra sua volta orbitais de valncia vazios. Isso significa que eles acabam tendo liberdade de movimento. Isso explica a facilidade de movimento dos eltrons de um lugar para o outro ao longo do cristal metlico.

1.2.3 Slidos Cristalinos e AmorfosSegundo a distribuio espacial dos tomos, molculas ou ons, os slidos podem ser classificados em: Cristalinos: compostos por tomos, molculas ou ons arranjados de uma forma peridica em trs dimenses. As posies ocupadas seguem uma ordenao que se repete para grandes distncias atmicas (de longo alcance). Amorfos: compostos por tomos, molculas ou ons que no apresentam uma ordenao de longo alcance. Podem apresentar ordenao de curto alcance.

+ Nesta cela unitria do NaCl quantos ons de Na+ e de Clexistem? + Para o on Na+ Para o on Cl + Aresta = 12 ons Na+ x 1/4 = 3 Vrtice = 8 ons Cl- x 1/8 = 1 + Centro = 1 on Na+ x 1/1 = 1 Face = 6 ons Cl- x 1/2 = 3 Total = 4 ons Cl+ Total = 4 ons Na+

Cl-

Na+

A frmula do composto entre o nmero dos ons

qumico NaCl se deve a menor razo + Na+ e Cl- na cela unitria.

Regra para escrever frmulas de compostos inicos.1. O on positivo sempre escrito primeiro 2. Os ndices inferiores (subscritos) da frmula devem produzir uma unidade formal eletricamente neutra. 3. Os subscritos devem ser um conjunto com os menores nmeros inteiros possveis.3+ Ex: Cr3+ e Cl-

CrCl3 3 Ca3(PO4)2 3 4 2

2+ 3Ex: Ca2+ e PO434

4. Cuidado! A regra nem sempre funciona para os metais de transio. 2+ Ex: Fe2+ e ClFeCl2 2 3+ FeCl3 Fe3+ e Cl3

1.3 Propriedade dos compostos inicosSo duros e quedradios Uma vez que o retculo est organizado entre foras repulsivas e atrativas, qualquer esforo sobre o retculo tende a remover essa condio de equilbrio entre as foras, diminuindo a atrao e favorecendo a repulso, fato que leva a fragmentao do retculo.Na+ Cl-

Cl-

Na+

Cl-

Na+ ClNa+ ClNa+

Na+

Cl-

Na+

Na+ ClNa+ Cl-

Sendo assim, a dureza dos compostos inicos devido a resistncia oferecida pelo ons em suas posies de equilbrio.

Elevados pontos de fuso e ebulio necessrio calor (energia) para que a ordem no retculo seja totalmente desfeita, de modo que cada on permanea independente de seus vizinhos. As grandes quantidades de calor necessrias para superar as foras interinicas explica os elevados pontos de fuso e ebulio.o o NaCl (PF = 808 oC, PE = 1.413 oC) o o Ba2SO4 (PF = 1.350 oC, PE = 1.580 oC) 2 4

Por que o PF do NaCl menor que o do Ba2SO4? 2 4

NaCl

Ba2SO4 2 4

Pssimos condutores de eletricidade quando slidos A energia eltrica pode ser conduzida por ons ou eltrons em movimento. No entanto, a rigidez do cristal no disponibiliza ons, tampouco eltrons. Portanto, os retculos so pssimos condutores de eletricidade e pelo mesmo motivo so pssimos condutores trmicos.

Caso passem pelo processo de fuso, os ons tornam-se livres e, ento, passam a ser bons condutores de eletricidade.

Solubilidade em solvente polares possvel que os ons do retculo possam interagir com as molculas do solvente, sobretudo se estas apresentarem estruturas polares, como o caso da gua, da amnia e do etanol. Logo, compostos inicos so, geralmente, solveis em solventes polares cuja a constante dieltrica seja elevada.

1.3 Propriedade dos compostos molecularesOs tomos constituintes das molculas esto fortemente ligados entre si mas a atrao entre molculas vizinhas fraca.

Pontos de fuso e de ebulio relativamente baixoso o H2O (PF = 0 oC, PE = 100 oC) 2 o o CH4 (PF = -182.5 oC, PE = -161.6 oC) 4 o o CH3CH2CH2CH3 (PF = -138.4 oC, PE = -0.5 oC) 3 2 2 3

H excees como o caso do carbono grafite e do carbono diamante.

Carbono grafite e carbono diamante

o Grafite (PF = 3927 oC) o Diamante (PF = 4227 oC)

Em geral, os cristais moleculares so macios

Exemplo: carbono grafite

H excees como o caso do carbono diamante.

Em geral, os cristais moleculares so macios

Exemplo: carbono grafite

H excees como o caso do carbono diamante.

Como as molculas so neutras, praticamente elas no conduzem corrente eltrica na fase slida ou lquida

Propriedades dos compostos metlicosO fato de a ligao metlica no ter um carter direcional forte faz com que muitos metais possam ser deformados facilmente sem que sua estrutura cristalina se rompa, isto , quando entortamos um pedao de metal, o mar de eltrons acomoda essa variao devido grande mobilidade fazendo com que o cristal no se rompa. Mas eles podem ser endurecidos pela introduo de elementos capazes de fazem ligaes covalentes como C e P. A mobilidade dos eltrons de valncia explica por que os metais so timos condutores de eletricidade e a excelente condutividade trmica. Nos slidos covalentes, como a ligao direcional, esta condutividade no boa.

1.4 Classificao dos cidos e nomenclaturaCom relao a presena ou no de oxignio na frmula: Hidrcidos cidos que no contm oxignio Exemplo de cidos fortes: HF, HCl, HBr, HI, H2S, HCN 2 Nomenclatura: cido + nome do elemento + sufixo drico HF cido fluordrico, HCl cido clordrico, H2S cido 2 sulfdrico Nomenclatura: nome do nion + de hidrognio HF fluoreto de hidrognio, HCl cloreto de hidrognio, H2S 2 sulfeto de hidrognio

1.4 Classificao dos cidos e nomenclaturaCom relao a presena ou no de oxignio na frmula: Oxicidos cidos que contm oxignio Exemplo de cidos fortes: HNO3, H2SO4, H2CO3, HClO4 3 2 4 2 3 4 Nomenclatura: cido + nome do elemento + sufixo co HNO3 cido ntrico, H2SO4 cido sulfrico, H2CO3 cido 3 2 4 2 3 carbnico, HClO3 cido clrico 3 Os nomes podem ser alterados em funo da quantidade de oxignio

1.4 Classificao dos cidos e nomenclaturaNomenclatura: cido + per + nome do elemento + sufixo co + 1 oxignio Nomenclatura: cido + nome do elemento + sufixo co - 1 oxignio Nomenclatura: cido + nome do elemento + sufixo oso - 1 oxignio Nomenclatura: cido + hipo + nome do elemento + sufixo oso HClO4 4 HClO3 3 HClO2 2 HClO1 1 cido cido cido cido perclrico clrico cloroso hipocloroso

1.5 Nomenclatura dos saisO sal sempre constitudo por um ction e um nion. O cido sempre formar o nion. Portanto o nome do nion deriva do nion do cido. Terminaes // sufixos drico ico oso cido sal eto ato ito

HClO4 cido perclrico 4 HClO3 cido clrico 3 HClO2 cido cloroso 2

- ClO4- nion perclorato 4 ClO3- nion clorato 3 - ClO2- nion clorito 2 - ClO- nion hipoclorito - Cl- nion cloreto - CN- nion cianeto 2- SO42- nion sulfato 4

HClO cido hipocloroso HCl cido clordrico HCN cido ciandrico H2SO4 cido sulfrico 2 4

1.5 Nomenclatura dos sais+ Com exceo do ction NH4+ todos os outros ctions (em geral) 4 sero formados por metais. O nome do ction depender do ction da base.

Nomenclatura: nome do nion + nome do ction NaCl cloreto de sdio Na4C carboneto de sdio 4 ZnS sulfeto de zinco Mg3N2 nitreto de magnsio 3 2 CaSO4 sulfato de clcio 4 FeCl3 cloreto de ferro III ou cloreto frrico 3 FeCl2 cloreto de ferro II ou cloreto ferroso 2 NH4Cl cloreto de amnio 4

1.5 Nomenclatura dos saisSais Hidratados apresentam molculas de gua que fazem parte da estrutura cristalina do sal. Em geral, a quantidade de gua presente na composio do sal bem definida, e por isso, recebem um prefixo indicativo da quantidade: mono, di, tri, tetra, etc. CuSO4.5H2O sulfato de cobre penta-hidratado 4 2 CaSO4.2H2O sulfato de clcio diidratado 4 2 Hidrogenossais as ionizaes dos cidos que possuem mais de um H ionizvel (chamados de poliprticos) ocorrem em etapas. Os nions intermedirios, que ainda contm hidrognio ionizvel, podem formar sais que so chamados de hidrogenossais.+ H2CO3 H+ + HCO32 3 3

NaHCO3 bicabonato de sdio ou monoidrogenocarbonato de 3 sido NaH2PO4 bifosfato de sdio ou diidrogenofosfato de sdio 2 4

1.5 Nomenclatura dos saisSais duplos ou mistos apresentam dois ctions diferentes (com exceo do H+) ou dois nions diferentes (com exceo do OH-) formando sal.

NaKSO4 sulfato de sdio potssioo 4 Ca(Cl)ClO hipoclorito cloreto de clcio

3.14 xidosSubstncia formada por oxignio e outro elemento menos eletronegativo. Lembrando que somente o flor mais eletronegativo que o oxignio, pode se ter uma idia da diversidade de xidos. Podemos encontrar xidos formados por metais (carter mais inico) e ametais (carter mais covalente). Nomenclatura xidos formados por ametais Prefixo que Prefixo que indica o Nr de indica o Nr de tomos de tomos de oxignio oxignio Prefixo que Prefixo que indica o Nr de indica o Nr de + + tomos do tomos do outro elemento outro elemento Nome do outro Nome do outro elemento mais elemento mais eletronegativo eletronegativo

+ +

xido de xido de

+ +

CO monxido de carbono SO3 trixido de enxofre 3

Cl2O5 pentxido de dicloro 2 5

1.6 xidosNomenclatura xidos formados por metais - uma valncia xido de + Nome do metal + Li2O xido de carbono 2 CaO xido de clcio Al2O3 xido de alumnio 2 3 Nomenclatura xidos formados por metais mais valncias xido de + Nome do metal + + + sufixo ico valncia maior sufixo oso valncia menor Fe2O3 xido de ferro III ou xido frrico 2 3 FeO xido de ferro II ou xido ferroso CuO xido de cobre II ou xido cprico Cu2O xido de cobre I ou xido cuproso 2

1.6 Classificao dos xidosxidos cidos - quando dissolvidos em gua correspondente. Alguns podem at no reagir reagem com o NaOH (neutralizao) caracterstica cida. formam o cido com a gua mas confirmando a

CO2 + H2O H2CO3 2 3 2 2 2NO2 + H2O HNO3 + HNO2 2 2 3 2 SO3 + H2O H2SO4 2 4 3 2 CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O 2 2 3 2 SO3 + Ca(OH)2 CaSO4 + H2O 3 2 4 2

Chuva cida

1.6 Classificao dos xidosxidos bsicos - quando correspondente ou so formando sal mais gua. gua mas reagem com o caracterstica cida. dissolvidos em gua formam a base capazes de neutralizar um cido, Alguns podem at no reagir com a NaOH (neutralizao) confirmando a

Na2O + H2O 2NaOH 2 2 Li2O + H2O 2LiOH 2 2 CaO + H2O Ca(OH)2 2 2 CaO + 2HCl CaCl2 + H2O 2 2

1.6 Classificao dos xidosxidos neutros no reagem com gua, cidos ou bases. Tm carter covalente, em que o ametal possui baixo nmero de oxidao. Exemplos: Co, N2O e NO. 2 xidos anfteros so xidos que podem tanto reagir com cido forte como com base forte. ZnO + 2HCl ZnCl2 + H2O 2 2 ZnO + 2NaOH Na2ZnO2 + H2O 2 2 23+ Al2O3 + 6HCl 2Al3+ + Cl- + 3H2O 2 3 2 Al2O3 + 2OH- + 3H2O 2[Al(OH)4] 2 3 2 4

1.6 Classificao dos xidosDe acordo com estrutura, os xidos podem ser normais ou perxidos Normais Considerando a frmula emprica MxOy emprica x y representando um xido, os normais so aqueles que apresentam apenas ligaes M-O ou M=O nos compostos 2covalentes ou o ion O2- compostos inicos. O oxignio tem NOX -2. Exemplos: H2O, CO, Al2O3, N2O 2 2 3 2 Perxido so xidos que apresentam estrutura O-O-, ou seja, dois oxignios ligados diretamente. Exemplos, H2O2, 2 2 Na2O2, Li2O2, CaO2, MgO2. O oxignio tem NOX -1. Sa 2 2 2 2 2 2 agentes oxidantes fortes.