Química Inorgânica · Funções · Teoria de Arrhenius · Ensino Médio
Cloreto de hidrogênio puro, gás ou líquido, não conduz corrente. Borbulhe esse mesmo gás na água e a lâmpada acende. Em 1884, Svante Arrhenius propôs a explicação que lhe deu o Nobel de 1903: algumas substâncias, quando entram na água, liberam íons. As quatro funções inorgânicas são quatro respostas a uma única pergunta: o que essa substância libera na água? Ácido libera H+, base libera OH−, sal libera outros íons, e o óxido primeiro reage com a água e só então vira ácido ou base.
01 · a pergunta de Arrhenius
Mergulhe dois eletrodos, ligados a uma lâmpada, no que estiver dentro do béquer. A corrente só passa quando existem partículas com carga que podem se mover. Um sólido iônico tem íons, mas eles estão presos. O açúcar se dissolve, mas continua em moléculas. Já o HCl é molecular e, ao entrar na água, forma íons que antes não existiam.
O composto é molecular, e as ligações são covalentes. Ao reagir com a água, a molécula se quebra e forma íons que antes não existiam. Isso acontece com os ácidos e com a amônia.
O composto é iônico, e os íons já estão no retículo cristalino. A água só os afasta uns dos outros e os envolve (solvatação). Isso acontece com as bases metálicas e com os sais.
02 · ácidos · nomenclatura
Um hidrácido não tem oxigênio e recebe o sufixo -ídrico: HCl é o ácido clorídrico. Nos oxiácidos, o sufixo informa o número de oxidação do elemento central. Quanto mais oxigênio, maior o nox. Toque nos degraus da escada: a página calcula o nox pela própria fórmula (H vale +1, O vale −2, a soma dá zero).
Quando o ácido perde seus H+, o que sobra é o ânion, e o nome dele deriva do nome do ácido. São só três trocas, e elas valem para todos os ácidos. Com elas você nomeia qualquer sal.
Para decorar, os alunos costumam usar a frase “o mosquito teimoso pica o pato no bico”. Ela resolve as duas trocas dos oxiácidos. A troca -ídrico → -eto é a única que sobra.
O mesmo P2O5 forma três ácidos diferentes, conforme a quantidade de água que reage com ele. O prefixo registra o grau de hidratação, e o nox do fósforo continua +5 nos três casos.
03 · ácidos · ionização e classificação
Escolha um ácido. A página escreve a ionização uma etapa por vez, porque cada H+ sai de uma vez, e cada saída é mais difícil que a anterior. Nos oxiácidos, só é ionizável o hidrogênio ligado a oxigênio. Veja o H3PO3: são três H na fórmula, mas ele é um diácido.
04 · ácidos · força
Nos oxiácidos, a regra prática é calcular m = nº de O − nº de H ionizáveis. Se m ≥ 2, o ácido é forte; se m = 1, moderado; se m = 0, fraco. Nos hidrácidos, HCl, HBr e HI são fortes, o HF é moderado e os demais são fracos. A tabela coloca a regra ao lado do grau de ionização α, calculado a partir da constante Ka de cada ácido em solução 0,1 mol/L. As linhas destacadas mostram onde a regra erra.
α = fração das moléculas que perderam o primeiro H+, a 25 °C e 0,1 mol/L, calculada pelo mesmo resolvedor de equilíbrio usado na seção de pH. As faixas usadas são as do ensino médio: forte α > 50%, moderado 5% a 50%, fraco α < 5%. Tabelas antigas registram α = 92% para o HCl. Esse valor vem de medidas de condutividade e mostra o efeito de atividade, não uma ionização incompleta.
Força diz que fração das moléculas se ioniza. Concentração diz quantas moléculas existem na solução. Um ácido fraco concentrado pode ter mais H3O+ do que um ácido forte diluído. Arraste as duas concentrações e compare.
05 · bases
Uma base de Arrhenius é um cátion acompanhado de tantas hidroxilas quanto for a carga dele: Na+ forma NaOH, Ca2+ forma Ca(OH)2, Fe3+ forma Fe(OH)3. O nome é hidróxido de + cátion. Quando o metal tem mais de uma carga possível, indica-se a carga em algarismo romano, ou usa-se -oso para a menor e -ico para a maior.
06 · óxidos
Um óxido é um composto binário em que o oxigênio é o elemento mais eletronegativo. Por isso OF2 não é óxido: o flúor é mais eletronegativo que o oxigênio. Os óxidos são classificados pelo que fazem com a água, com os ácidos e com as bases. Clique em uma classe para ver os exemplos e as reações.
Não basta ver se o elemento é metal ou ametal. O crômio forma um óxido básico, um anfótero e um ácido. Quanto maior o nox, mais o óxido se comporta como óxido de ametal. É também por isso que o Mn2O7, óxido de um metal, é o anidrido do ácido permangânico.
Nos óxidos moleculares, usam-se prefixos de quantidade. Nos iônicos, usa-se “óxido de” + nome do cátion. Os óxidos ácidos também são chamados de anidridos: o óxido é o ácido “sem a água”.
pentóxido de dinitrogênio. O prefixo mono- só se usa antes de “óxido”, como em CO, monóxido de carbono. Não se diz “monocarbono”.
óxido de ferro(III) ou óxido férrico. Para achar a carga: 3 O × (−2) = −6, divididos por 2 Fe dá +3 para cada ferro.
anidrido sulfúrico, porque SO3 + H2O forma H2SO4. O nome do anidrido é o do ácido que ele forma, com “anidrido” no lugar de “ácido”.
No peróxido, o oxigênio tem nox −1, e não −2. O grupo O–O vem sempre inteiro. Na2O2 é o peróxido de sódio, e “Na2O2 simplificado para NaO” está errado.
07 · hidratação e desidratação
A hidratação de um óxido e a desidratação de um ácido ou de uma base são a mesma equação, lida nos dois sentidos. A página gera cada equação a partir da fórmula: conta os H, retira H2O até acabar o hidrogênio e duplica a fórmula quando o número de H é ímpar.
08 · sais · fórmula, nome, dissociação
O sal é neutro, então a soma das cargas tem de dar zero. A regra prática é cruzar as cargas: a carga do cátion vira o índice do ânion, e vice-versa, simplificando quando possível. Escolha um cátion e um ânion. A página escreve a fórmula, o nome, a dissociação e a origem do sal (de qual ácido e de qual base ele vem), e diz se a solução fica ácida, neutra ou básica.
O nome da classe diz o que sobrou da neutralização. Veja na seção 09 como obter cada um.
Não sobra H+ nem OH−: a neutralização foi total. Chamar esse sal de “neutro” não garante que o pH da solução seja 7. O Na2CO3 é um sal normal, e sua solução 0,1 mol/L tem pH 11,7.
O ânion ainda tem H ionizável, porque sobrou ácido. Nome: hidrogeno + ânion. O NaHCO3 é o hidrogenocarbonato de sódio, também chamado de bicarbonato ou carbonato ácido.
O cátion ainda tem OH−, porque sobrou base. Nome: hidroxi + ânion. O Mg(OH)Cl é o hidroxicloreto de magnésio, ou cloreto básico de magnésio.
Tem dois cátions ou dois ânions diferentes. A pedra-ume, KAl(SO4)2·12H2O, é o sulfato duplo de alumínio e potássio. A cal clorada, CaCl(ClO), tem dois ânions.
Tem água de cristalização presa no retículo. O sulfato de cobre(II) penta-hidratado é azul. Aquecido, perde a água e fica branco.
09 · neutralização total e parcial
Toda neutralização se resume a H+ + OH− → H2O. O sal é o que resta: o ânion do ácido junto com o cátion da base. Escolha quantos H+ cada molécula de ácido entrega e quantos OH− cada fórmula de base entrega. A página acerta os coeficientes, forma o sal e o classifica. Tente deixar sobrar H+ e OH− ao mesmo tempo para ver por que isso não é possível.
10 · pH, acidez e indicadores
pH = −log[H3O+]. A 25 °C, a água pura tem [H3O+] = [OH−] = 10−7 mol/L, e por isso pH + pOH = 14. Como a escala é logarítmica, o suco de limão (pH ≈ 2,3) não é “um pouco” mais ácido que o café (pH ≈ 5): tem 500 vezes mais H3O+. Arraste o pH ou toque em uma substância do dia a dia e veja a cor de seis indicadores.
Faixas de viragem usuais, a 25 °C. As cores do repolho roxo são aproximadas, porque dependem do extrato. Os valores de pH das substâncias do dia a dia são típicos e mudam de uma marca ou amostra para outra.
Escolha uma substância e a concentração. A página resolve o equilíbrio incluindo a autoionização da água. Por isso ela não comete o erro clássico de dizer que HCl 10−8 mol/L tem pH 8. Uma solução de ácido, por mais diluída que seja, não fica básica.
11 · hidrólise de sais
Na solução do sal, cada íon tenta voltar a formar o composto de onde veio. Se esse composto é forte, ele não se forma de novo e o íon fica como está. Se é fraco, o íon reage com a água: o cátion de base fraca libera H3O+, e o ânion de ácido fraco libera OH−. Por isso vence o mais forte: sal de ácido forte com base fraca dá solução ácida, e vice-versa.
| Origem do sal | Quem hidrolisa | Solução | Exemplos |
|---|---|---|---|
| ácido forte + base forte | ninguém | neutra (pH ≈ 7) | NaCl, KNO3 |
| ácido forte + base fraca | o cátion | ácida | NH4Cl, FeCl3, Al2(SO4)3 |
| ácido fraco + base forte | o ânion | básica | CH3COONa, Na2CO3, NaClO |
| ácido fraco + base fraca | os dois | depende de Ka × Kb | NH4CN (básica), CH3COONH4 (≈ 7) |
12 · onde Arrhenius não alcança
A teoria de Arrhenius explica toda a química da página até aqui, desde que o solvente seja a água. Nos casos abaixo, ela ou falha ou precisa de remendos. Eles são o motivo de existirem as teorias de Brønsted-Lowry (1923), em que o ácido doa próton e a base recebe próton, e de Lewis, em que o ácido recebe par de elétrons.
13 · no dia a dia
Compostos inorgânicos presentes na cozinha, no banheiro, na farmácia, na obra e na indústria. Filtre pela função ou busque pelo nome, pela fórmula ou pelo uso.
14 · perguntas e respostas
Toque em uma pergunta para ver a resposta.
15 · treino
Cada alternativa errada foi construída a partir de um erro específico, e a página diz qual erro você cometeu. Nas baterias B a G, o diagnóstico é calculado pelo mesmo motor que monta as equações das seções acima, e não escrito à mão. Seu progresso fica salvo neste navegador.
Oito fórmulas das quatro funções. Identifique a função antes de escolher o sufixo.
Sete ácidos. Nos oxiácidos, conte só os H ligados a O.
Seis ácidos. Aplique a regra, mas não se esqueça das exceções.
Seis reações. Descubra qual sal se forma na proporção indicada.
Sete óxidos: classifique ou diga o que forma com a água.
Seis sais. Ácida, básica ou neutra?
Cinco situações. Qual é a cor?
Sete questões contextualizadas, no formato de vestibular e Enem.
O motor sorteia um cátion e um ânion e gera a questão com os distratores. Os pontos daqui não entram no placar das baterias.
16 · fontes