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Química inorgânica PROPRIEDADES DOS ÓXIDOS 1 Sumário Introdução .................................................................................................................................... 2 Objetivos ....................................................................................................................................... 2 1. Propriedades dos Óxidos ......................................................................................................... 2 Exercícios ...................................................................................................................................... 4 Gabarito ........................................................................................................................................ 5 Resumo ......................................................................................................................................... 6 2 Introdução Como vimos na apostila O que são óxido, os óxidos podem ser ácidos, básicos ou anfóteros. Essa característica está relacionada ao cátion do óxido, e determina as características dos produtos que serão obtidos nas reações. Óxidos formado por metais alcalinos ou alcalinos terrosos, serão óxidos básicos. Se for formado por outros metais, que não sejam os alcalinos e alcalinos terrosos, será um óxido anfótero. Os anfóteros podem se comportar como óxido básico ou como óxido ácido. Se o óxido for formado por um não-metal será um óxido ácido. Nesta apostila iremos discutir sobre as propriedades dos óxidos, suas características principais e como elas podem ser descritas. Os óxidos apresentam diferentes propriedades de acordo com os elementos que são formados podendo ser moleculares, poliméricos ou iônicos. Geram soluções que abrangem toda a faixa de pH e podem reagir com ácidos, bases, água ou serem inertes. Objetivos • Apresentar as propriedades dos óxidos; • Discutir a reatividade dos óxidos; 1. Propriedades dos Óxidos Óxidos podem ser classificados como moleculares, poliméricos ou iônicos. Elementos não metálicos formam estruturas moleculares ou covalentes e possuem propriedades ácidas. Óxidos de elementos metálicos possuem estruturas iônicas e são básicos. A ligação com elementos mais pesados que levam à formação de estruturas poliméricas também é possível. Os óxidos moleculares, ou covalentes, são formados com não-metais e podem conter oxigênio terminal ou em ponte: E = OE-O-E Elementos não metálicos formam estruturas moleculares ou covalentes e possuem propriedades ácidas, isto é, podem dissolver-se em água, gerando soluções ácidas. Nestes casos, o oxigênio está ligado a um elemento que também possui um elevado caráter eletronegativo. Exemplos:CO2, SO3, NO. Conforme mostrado na figura a seguir. 3 01 Dióxido de carbono (CO2) FIQUE ATENTO! Óxidos iônicos são geralmente formados com elementos metálicos e podem se dissolver em água, gerando soluções alcalinas. Nestes casos em que o oxigênio se liga a outro elemento, há uma significativa diferença no caráter eletronegativo. Conforme mostrado nas figuras a seguir. Exemplos: Na2O, CaO, Fe2O3. 02 Unidade celular do óxido de sódio em 3D; Figura 3:Estrutura 3D do óxido de sódio. Ligações duplas, de caráter muito forte, são formadas entre o oxigênio com carbono, nitrogênio e enxofre. 4 Uma ligação muito comum é a do oxigênio com elementos mais pesados, oque leva à formação de óxidos com estruturas poliméricas, como o SiO2. Conforme mostrado na figura a seguir. 03 Estrutura polimérica do oxido de silício. Exercícios 1) (ENEM, 2000) o gráfico abaixo refere-se às variações de concentrações de poluentes na atmosfera, no decorrer de um dia útil, em um grande centro urbano. As seguintes explicações foram dadas para essas variações: I. A concentração de NO diminui, e a de NO2 aumenta em razão da conversão de NO a NO2. II. A concentração de monóxido de carbono no ar está ligada à maior ou menor intensidade de tráfego. 5 III. Os veículos emitem óxidos de nitrogênio apenas nos horários de pico de tráfego do período da manhã. IV. Nos horários de maior insolação, parte do ozônio da atmosfera difunde- se para camadas mais baixas da atmosfera. Dessas explicações, são plausíveis somente: a) I e II. b) I e III. c) II e III. d) II e IV. e) III e IV. 2) (ENEM, 2018) Companhias que fabricam jeans usam cloro para o clareamento seguido de lavagem. Algumas estão substituindo o cloro por substâncias ambientalmente mais seguras como peróxidos, que podem ser degradados por enzimas chamadas peroxidases. Pensando nisso, pesquisadores inseriram genes codificadores de peroxidases em leveduras cultivadas nas condições de clareamento e lavagem dos jeans e selecionaram as sobreviventes para produção dessas enzimas. TORTOGA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. Microbiologia Rio de Janeiro: Artmed, 2016 (adaptado). Nesse caso, o uso dessas leveduras modificadas objetiva: a) Reduzir a quantidade de resíduos tóxicos nos efluentes da lavagem. b) eliminar a necessidade de tratamento da água consumida. c) elevar a capacidade de clareamento dos jeans. d) aumentar a resistência do jeans a peróxidos. e) associar ação bactericida ao clareamento. 3) (ENEM, 2018) As indústrias de cerâmica utilizam argila para produzir artefatos como tijolos e telhas. Uma amostra de argila contém 45% em massa de sílica (SiO2) e 10% em massa de água (H2O). Durante a secagem por aquecimento em uma estufa, somente a umidade é removida. Após o processo de secagem, o teor de sílica na argila seca será de a) 45%. b) 50%. c) 55%. d) 90%. e) 100%. Gabarito 1) Plausível. A concentração de NO diminui, e a de NO2 aumenta em razão da conversão de NO em NO2: 6 2NO + O2 → 2NO2 . Plausível. A concentração de monóxido de carbono no ar está ligada à maior ou à menor intensidade de tráfego, pois ocorre maior liberação desse gás quando há mais tráfego. Não plausível. Os veículos emitem óxidos de nitrogênio, pois o gás nitrogênio reage com o gás oxigênio em temperaturas elevadas. Não plausível. O ozônio se forma devido à decomposição do NO2 na presença de luz. 3NO2 luz → 3NO+ 3[O] 3[O] → O3 R:A. 2) R: A. Objetiva a reduzir a quantidade de resíduos tóxicos nos efluentes. 3) Leitura percentual: 45%, em massa, de sílica = 45 gramas de sílica em 100 gramas de argila. 10%, em massa, de água = 10 gramas de água em 100 gramas de argila. Após a secagem ouve retirada de 10 gramas de água, logo teremos 45 gramas de sílica em 90 gramas de argila. A metade, logo 50% R: B. Resumo O oxigênio pode reagir com diversos elementos e gerar óxidos iônicos, óxidos moleculares e óxidos poliméricos. Essa classificação dependerá do tipo de ligação existente entre o oxigênio e o outro elemento. Óxidos iônicos são geralmente formados com metais e, nesta ligação, há uma alta diferença de eletronegatividade entre os elementos. Estes óxidos podem se dissolver em água, gerando soluções alcalinas. Óxidos moleculares ou covalentes são aqueles em que há uma ligação covalente entre os elementos, em que ambos os elementos possuem elevada eletronegatividade. Podem se dissolver em água, gerando soluções ácidas.A ligação entreo oxigênio com elementos mais pesados leva à formação de óxidos com estruturas poliméricas. 7 Vimos que os óxidos básicos, formado por metais alcalinos ou alcalinos terrosos, são compostos iônicos. Por outro lado, os óxidos ácidos, formado por não- metais, são compostos moleculares, pois possuem ligações covalentes. E os óxidos anfóteros são sólidos iônicos, insolúveis em água. 8 Referências bibliográficas COX, P. A. Inorganic Chemistry. 2ª Edição. Oxford, 2004. WELLS, A. F. Structural Inorganic Chemistry.4ª Edição. Londres, 1975. Referências imagéticas Figura 1. Wikimedia. Disponível em: <https://commons.wikimedia.org/wiki/File:3D_dioxyde_de_carbone.PNG>. Acesso em: 28 ago. 2019. Figura 2. Wikimedia. Disponível em: <https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sodium-oxide-unit-cell-3D-balls- B.png>. Acesso em: 28 ago. 2019. Figura 3. Wikipédia. Disponível em: <https://pt.m.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Sodium-oxide-3D-polyhedra.png>. Acesso em: 28 ago. 2019. Figura 4. Wikimedia. Disponível em: <https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Silica.svg>. Acesso em: 28 ago. 2019.