Autor: Ana Paula | Publicado: 2011-02-10T11:05:00-08:00

Esquema de estudo – 2° Ano - Cap. 1 – Química – Profa Ana Paula (a partir da pág. 16)Fórmulas das substâncias iônicasNo experimento demonstrativo utilizamos o cloreto de sódio (sal de cozinha). Ele é formado por cátions de sódio, Na+, e ânions de cloro, Cl-, chamado cloreto.  O número de cátions é igual ao número de ânions. A sua fórmula não representa uma molécula de cloreto de sódio, mesmo porque a molécula não existe. A fórmula representa uma proporção entre os íons positivos e os negativos. Numa substância iônica, a fórmula sempre representa a proporção mínima entre os íons.Exemplo: a) Qual é a fórmula da substância formada pelo ânion cloreto, CI-, e o cátion potássio, K+?R: KCI, pois os dois íons têm uma carga apenas.                b) Qual é a fórmula da substância formada pelos íons cloreto, CI- e cálcio, Ca2+?R: CaCI2, nesse caso são necessários dois cloretos para cada cálcio, pois o cálcio, Ca2+, tem duas cargas positivas e, para neutralizá-Ias, são necessárias duas cargas negativas, dois CI-.                c) Qual é a fórmula da substância formada pelos íons Ca2+ e S2-?R: CaS, como as cargas são iguais, a proporção é de 1 :1.Você já deve ter percebido que há uma ordem na escrita da fórmula da substância iônica: primeiro escreve-se o símbolo do cátion e, em seguida, o símbolo do ânion. É NaCI e não CINa.NomenclaturaO nome das substâncias iônicas segue regra diversa: escreve-se primeiro o nome do ânion seguido de um de e, depois, o nome do cátion.Exemplo: a) NaCI chama-se cloreto de sódio.                 b) CaCI2 chama-se cloreto de cálcio.A tabela abaixo apresenta os símbolos e as cargas dos principais íons (cátions e ânions) encontrados na natureza.Os nomes dos cátions simples (um só elemento) recebem o nome do próprio elemento.Exemplo: a) cátion estrôncio é Sr2+.                          b)  cátion zinco é Zn2+.Quando o elemento apresentar mais do que um cátion, seus nomes devem ser acrescidos de um algarismo romano entre parênteses, que indica a carga.Exemplo: cátion ferro (II) é o Fe2+                             b) cátion ferro (III) é o Fe3+.Os nomes dos ânions simples são formados pelo radical do nome do elemento, acrescido de um sufixo eto.   Exemplo: a) cloreto significa CI-.        b) sulfeto (S2-)             c) fosfeto (P3-)                 d) óxido (O2-)Exercícios pág. 18Fórmulas das substâncias iônicas com íons poliatômicosOs ânions poliatômicos mais comuns resultam da combinação de um elemento ametal com o oxigênio.Exemplo: a) O SO32-,  o sulfito, é um agregado de quatro átomos: um de enxofre e três de oxigênio, e os quatro átomos unidos têm dois elétrons a mais. Portanto, um ânion sulfito tem no total 40 prótons: 16 do enxofre e 24 dos três oxigênios, e 42 elétrons.Temos também o SO42-, o sulfato. Note que, nos ânions compostos pelo oxigênio e outro ametal, o ânion que tem menor número de oxigênios recebe o sufixo ito, e o ânion com maior número de oxigênios o sufixo ato.                                        b) nitrato, N03-, e o nitrito, N02-.No caso de haver vários ânions comuns oxigenados do mesmo elemento, usam-se os prefixos hipo ou per. Exemplo: CIO- , ClO2- ' CIO3- , CIO4-, todos os quatro ânions contêm cloro e oxigênio. Neste caso, o ClO2- é chamado de clorito e o CIO- é o hipoclorito, com o prefixo hipo indicando "antes do clorito". ° CIO3-  é o clorato e o CIO4- é o perclorato, com o prefixo per indicando "após o clorato".Para se escrever a fórmula de uma substância iônica com íons poliatômicos, são necessários alguns cuidados.Exemplo: a) sulfeto de amônia à amônia (NH4+) e sulfeto (S2-) à (NH4)2S                                b) sulfato de alumínio à alumínio (Al3+) e sulfato (SO42-) à Al2(SO4)3Toda vez que for preciso indicar um número subscrito maior do que um, para indicar a proporção de íons poliatômicos na fórmula de uma substância iônica. utiliza-se o recurso dos parênteses.Exercícios pág. 19Tabelas dos principais íons (cátions e ânions)Estrutura de cristaisCada sólido cristalino tem uma estrutura própria. A forma geométrica do cristal depende diretamente da organização de suas partículas.Fig. 7 pág. 20 - Compare as formas dos cristais de neve com a estrutura do gelo.Cristais iônicosNo caso de cristais iônicos, as estruturas dependem das proporções entre os íons, no NaCI, as proporções são 1:1, pois têm cargas iguais. Isso não significa que eles tenham estruturas iguais, pois há outros fatores que influenciam, os raios dos íons, por exemplo.No cloreto de sódio, NaCI, o cloreto é um ânion bem maior do que o cátion de sódío:Raio iônico do cloreto = 1,81.10-10 m = 18,1 nm.Raio iônico do sódio = 0,97*.10-10 m = 9,7* nm.A estrutura cristalina é cúbica e cada cátion é rodeado por seis ânions e cada ânion é rodeado por seis cátions. Veja a Fig. 8 pág. 20.Como se determina a estrutura de um sólido cristalino? Como se determina a distância entre dois íons? Como se determina o ângulo entre as ligações dos átomos?Em 1912, Max von Laue (1879-1960) descobriu que sólidos cristalinos provocavam difrações em raios X. Pouco tempo depois, dois cientistas ingleses, pai e filho, William H. Bragg (1862-1942) e Lawrence Bragg (1890-1971) deram início à cristalografia, ciência que estuda as estruturas dos cristais, usando as difrações dos raios X para colher informações que possibilitam a determinação das distâncias, dos planos de alinhamentos dos átomos, íons ou moléculas de uma estrutura cristalina.Para "enxergar" essas distâncias e esses alinhamentos, coloca-se um cristal na trajetória dos raios X. O feixe de raios, após atravessar o cristal, é projetado em uma chapa sensível aos raios X.Na chapa, aparecem pontos regularmente distribuídos que recebem um tratamento geométrico espacial bastante sofisticado que possibilita a interpretação da estrutura cristalina daquele cristal.Observar a fig. 10 da pág. 21Fusão de uma substância iônicaAs moléculas não são capazes de transportar a carga elétrica; elas não têm carga elétrica como os íons e, assim, não são atraídas pelos eletrodos; portanto, não são orientadas no seu movimento.Na substância iônica, ocorre a "separação” dos íons na fusão, como representada na Figura 12 A idéia de separação não se refere à distância entre os íons, mas sim à aquisição de movimentos independentes dos cátions e dos ânions. Dá-se o nome de dissociação iônica a esta separação.Representa-se a dissociação iônica com equações do seguinte modo:Dissociação iônica do cloreto de sódio:                               Dissociação iônica do cloreto de cálcio:      NaCI(s) à Na+(I) + Cl-(I)                                                   CaCI2(s) à Ca2+ (I) + 2 CI-(I)Dissociação iônica do hidróxido de sódio:                             Dissociação iônica do sulfato de alumínio:       NaOH(s) à  Na+(l) + OH-(I)                                           AI2(S04)3(s) à  2 AI3+(I) + 3 SO42- (I)Como a água é capaz de dissolver uma substância iônicaUma substancia iônica é formado por cátions e ânions. Cada cátion é rodeado por vários ânions, e vice-versa. Os íons se mantêm unidos pelas forças de atração entre os cátions e os ânions, que superam as forças de repulsão dos cátions entre si e dos ânions entre si.Fig. 13Para dissolver, o solvente tem com os íons uma forte interação , que deve ser suficiente para separar os cátions dos ânions e mantê-Ios separados, formando novas ligações com as moléculas do solvente.A água é uma substância molecular, contudo, suas moléculas apresentam uma polaridade. Numa mesma molécula, um lado dela é mais positivo, e o outro lado é mais negativo.Fig 14 - A molécula da água é polar. Sua geometria não-linear já foi verificada por difração de raios X.           A molécula da água interage com os cátions com o seu lado negativo e com os ânions com o seu lado positivo. O esquema abaixo ilustra uma dissolução aquosa de uma substância iônica.Fig 15 - A água interage com os ânions com o seu pólo positivo e com os cátions com o pólo negativo.Após separar os cátions dos ânions e vice-versa, a água os mantém separados, pois os rodeia. Nas substâncias iônicas, a dissolução em água também é uma dissociação. Usa-se também uma equação que representa a dissociação iônica por dissolução aquosa. Veja o exemplo:Dissociação do cloreto de cálcio por dissolução em água:               CaCI2(s) à Ca2+ (aq) + 2 CI- (aq).Na equação, escreve-se entre parênteses, ao lado direito do símbolo das partículas iônicas dissociadas, na mesma linha, aq, indicando solução aquosa, informando que a água é a responsável pela dissociação.                 ExercíciosNem toda substância iônica sofre dissociação em águaHá substâncias iônicas que são pouco solúveis em água. Admite-se, nesses casos, que as forças de atração entre os seus íons sejam mais fortes do que as forças de interação com as moléculas polares da água. Algumas dessas substâncias são solúveis em soluções ácidas ou em soluções básicas, porém são insolúveis em água. Abaixo, segue uma tabela de solubilidade das substâncias iônicas (aproximação).Toda substância iônica que se dissolve em água provoca condutibilidade elétrica. Por essa razão, as águas de rios, lagos, da torneira, do mar conduzem corrente elétrica. Praticamente toda a água que encontramos na natureza é provida de íons dos mais diversos. Observe o rótulo dessa água mineral natural.Fig.16; pág. 26 (Exemplo: cloretoà 0,17 mg/L)Experimento de demonstraçãoA água e a atração elétricaMaterial: torneira com água e balão de borracha (bexiga)Procedimento:Ø      Atrite nos cabelos um balão de borracha (bexiga) com ar dentro, não precisa estar muito cheio.Ø      Abra a torneira com água de modo a escoar um filete fino e contínuo de água.Ø      Aproxime o balão do filete de água, sem encostar na água e observe.Conclusão e discussão: A curvatura no filete de água que ocorre ao aproximar-se o balão de borracha eletrizado é mais um indício da polaridade da água. Para que a água desvie seu curso, é necessário que ela seja atraída pelas cargas elétricas do balão eletrizado.Fig. 17 - A água polarizada é atraída pelo campo elétrico criado pelo balão eletrizado.A dissolução de substâncias moleculares em águaAs substâncias moleculares, ao ser adicionadas à água, apresentam propriedades diferentes que dependem de sua composição molecular. As diferentes propriedades são:Ø      Substâncias moleculares que não se dissolvem em água.Ø      Substâncias moleculares que se dissolvem em água e formam uma solução não-condutora de eletricidade.Ø      Substâncias moleculares que se dissolvem em água e formam uma solução condutora de eletricidade.Substâncias moleculares que não se dissolvem em águaAs gorduras, por exemplo, são constituídas de substâncias moleculares que não se dissolvem em água. As substâncias dos derivados de petróleo também não se dissolvem em água. As moléculas dessas substâncias que não se dissolvem em água são, em geral, moléculas grandes e apolares. As interações entre as moléculas da água e as moléculas grandes e apolares dessas substâncias são fracas. São muito menores do que as interações das moléculas apolares entre si.Substâncias moleculares que se dissolvem em água e formam uma solução não-condutora de eletricidadeAo dissolver a substância, a água separa as moléculas da substância sem alterá-Ias. Estas interagem com as moléculas da água com uma atração equivalente às forças com que as próprias moléculas da substância dissolvida se atraem, formando uma solução só de moléculas, moléculas de água e moléculas da substância dissolvida.Exemplo: álcool etílico, etanol, C2H5OH, o álcool de cana. É infinitamente solúvel em água. A solução aquosa praticamente não conduz corrente elétrica; é, portanto, uma solução molecular, constituída por moléculas de água e moléculas de álcool etílico. Essas substâncias que se dissolvem em água, formando uma solução aquosa molecular não-condutora de eletricidade, têm, em geral, moléculas menores e polares.Substâncias moleculares que se dissolvem em água e formam uma solução condutora de eletricidadeAlgumas substâncias moleculares têm um comportamento bem característico ao ser dissolvidas em água. Elas são moleculares, afinal, puras, no estado líquido, não são condutoras, porém, ao serem dissolvidas em água, que também é molecular, formam uma solução condutora.Como explicar isso?Quando se dissolve uma substância molecular, as interações entre as moléculas de água com as moléculas da substância dissolvida podem ser muito fortes. Dependendo dessa forte interação, pode ocorrer, além da dissolução molecular, uma ionização das moléculas da substância dissolvida.Vejamos um exemplo: o ácido acético glacial, ácido acético puro (H3CCOOH), é molecular, não conduz corrente elétrica. Porém, ao se adicionar água ao mesmo, ele passa a conduzir corrente elétrica.O que ocorre?Ao se dissolver o ácido acético, além da dissolução molecular, ocorre a ionização de suas moléculas: a água consegue quebrar a molécula do ácido acético, segundo a equação:H3CCOOH (l) à H3CCOO- (aq) +  H+ (aq)Os íons, cátion de hidrogênio, H+, e o ânion, acetato, H3CCOO-, são os transportadores de carga elétrica na solução condutora.Fig. 18 - Modelo da ionização do ácido acético em água.Então, uma solução aquosa de ácido acético é constituída de quatro tipos de partículas: moléculas de água, moléculas de ácido acético, cátions de hidrogênio e ânions de acetato. A ionização ocorre com substâncias moleculares, cujas moléculas são pequenas e muito polares. As interações com a água são tão intensas que as moléculas chegam a se quebrar em íons formando soluções condutoras.