NOx e Nomenclatura dos ácidos Unknown17:15:00 2 comentários

1. Das funções químicas inorgânicas

Em química, possuímos 5 tipos de funções, dentro das quais estaremos abordando apenas 4 para a preservação mental dos nossos caros leitores. As funções são definidas por um conjunto de compostos químicos que possuem características em comum entre si, sendo estes agrupados em:

- Ácidos: Pela definição de Arrhenius, é todo composto que em meio aquoso libera cátions de Hidrogênio, os H⁺. Nos aprofundaremos mais nessa família de compostos mais à frente.
- Bases: Segundo também Arrhenius, é todo o composto que molhado, ou seja, em solução aquosa, libera ânions de Hidroxila, os OH^-.
- Sais: São os compostos iônicos resultantes da reação química entre uma base e um ácido, possuindo 1 cátion diferente de H⁺ e 1 ânion diferente de OH^-.
- Óxidos: compostos binários que possuem o Oxigênio (O) como o elemento mais eletronegativo.

2. Da solução dos ácidos

Retornando à formulação de Arrhenius, todo aquele composto que libera H⁺ em solução aquosa é caracterizado como um ácido. Para exemplificar e equacionar esta reação, utilizaremos o Ácido Sulfúrico, de fórmula H₂SO₄ em meio aquoso, ou seja, em H₂O. Seguem abaixo ilustrações de como se dá a reação: 

 

Devido à maior eletronegatividade dos átomos de Oxigênio (O) da molécula de água, os dois átomos de Hidrogênio (H) do ácido sulfúrico acabam adquirindo cargas parciais positivas, pois seus únicos elétrons passam a orbitar os átomos de Oxigênio. Sua interação com a água se deve ao ataque dos pares de elétrons não ligantes do átomo de Oxigênio presente no H₂O aos átomos de Hidrogênio do ácido sulfúrico. A partir disso, os dois Hidrogênios cedem seus elétrons aos Oxigênios do ácido sulfúrico e passam a fazer parte da molécula de água. Este processo é definido pela seguinte equação:

   

H₂SO₄ + 2H₂O → 2H₃O⁺ + SO₄^2-

 Os ácidos podem ainda diferir quanto a sua composição, dividindo-se em dois grupos:

- Hidrácidos: ácidos que não possuem átomos de Oxigênio (O) em sua composição, sendo formados geralmente por um átomo de Hidrogênio (H) e outro elemento. Ex.: HCl, HBr, H₂S.

- Oxiácidos: são aqueles que possuem átomos de Oxigênio (O) em sua composição, sendo formados por Hidrogênio (H), Oxigênio (O) e outro elemento que o difere dos demais ácidos. Ex.: H₂SO₄, HClO, HNO₃.

3. Dos Números de Oxidação dos elementos

Por definição, o NOx, ou Número de Oxidação de um elemento, é a carga eletrônica dele num composto químico dada a sua eletronegatividade. Isso significa que a eletronegatividade ditará se um composto assume carga positiva, que é quando possui menos elétrons orbitando em sua eletrosfera do que prótons em seu núcleo, ou negativa, o inverso da organização já citada. Elementos mais eletronegativos tendem a se tornar mais negativamente carregados em ligações químicas, roubando, isto é, atraindo com mais intensidade os compartilhados dos elementos menos eletronegativos ao redor.

Em ligações iônicas, o NOx é igual à carga do elemento, pois ocorre a transferência quase completa de elétrons do elemento menos eletronegativo para o mais eletronegativo. Um exemplo seria do composto iônico NaCl (Cloreto de Sódio, mais conhecido como sal de cozinha). O Sódio (Na) perde 1 elétron para o Cloro (Cl), adquirindo carga igual a +1, enquanto que o cloro recebe um elétron, adquirindo carga igual a -1. Vale lembrar que a soma das cargas num composto químico sempre deve ser igual a zero.

Em compostos covalentes, onde há o compartilhamento de elétrons, deve-se seguir a eletronegatividade dos elementos. Aquele mais eletronegativo receberá os elétrons e aquele menos eletronegativo doará, simulando uma ligação iônica.

Tomemos como exemplo a molécula da água (H₂O):

A carga parcial de um elemento é representada pela letra grega delta (δ) e pode assumir sinal positivo (quando a partícula está positivamente carregada) ou sinal negativo (quando está negativamente carregada).

O número -2 do Oxigênio (O) mostra que este recebeu dois elétrons a mais de cada Hidrogênio (H) menos eletronegativo. O número -2 é o Número de Oxidação do Oxigênio, ou seja, a quantidade de cargas que este possui no composto. Cada Hidrogênio (H) recebe então o NOx +1 (representado apenas pelo sinal +) por ter cedido 1 elétron cada para o elemento mais eletronegativo. A carga da molécula precisa ser igual a zero, a menos que esta seja um íon. 

A soma das cargas +1 de cada Hidrogênio (H) com a carga -2 do Oxigênio (O) zera a carga molecular.

Usando outra molécula, dessa vez mais complexa, para descrever o NOx de cada elemento participante, temos:

O Enxofre possui NOx igual a +6, pois cede elétrons à todos os átomos de Oxigênio (O) com os quais se liga.

Os dois átomos de Oxigênio (O) que estabelecem uma ligação dupla com o Enxofre (S) possuem NOx -2 cada um.

Cada Oxigênio (O) que realiza ligação simples com o Enxofre (S) tem NOx igual a -2 cada, pois além de receber elétrons do Enxofre, recebe também do Hidrogênio (H), que por sua vez detém NOx igual a +1 cada.

Ao somar as cargas de cada partícula, temos uma carga da molécula igual a zero, estabilizando o composto.

Possuímos então o conceito de Número de Oxidação Máximo e Número de Oxidação Mínimo. Esses dois números serão importantes para a nomenclatura de certos tipos de ácidos. O NOx máximo é a carga de um elemento quando este perde todos os elétrons de sua camada de valência que coincide com o número da família que este ocupa na Tabela Periódica. O NOx mínimo é a quantidade de elétrons que um elemento precisa receber para completar seu octeto.

Um exemplo de NOx máximo é o do Enxofre (S) na molécula de ácido sulfúrico (H₂SO₄) na qual tem a carga igual ao seu NOx máximo, pois significa que este doou todos os elétrons de sua camada de valência, tendo então o Número de Oxidação igual a +6.

Quanto ao NOx mínimo, temos como exemplo a molécula de gás carbônico (CO₂), em que cada Oxigênio (O) da molécula possui NOx igual a -2, pois completa seu octeto ao receber dois elétrons.

4. Da nomenclatura dos Hidrácidos

Extremamente simples, consiste na seguinte regra:

“Ácido” + Ed + sufixo “ídrico”

Onde Ed significa Elemento Diferencial, ou seja, o nome daquilo que não é Hidrogênio no ácido e que diferencia os ácidos.

4.1 Da nomenclatura dos Oxiácidos

De acordo com uma divisão feita pelos químicos para facilitar o estudo das funções inorgânicas, ácidos no caso, os separaram em Hidrácidos e Oxiácidos.

Essa divisão se deu pelo fato dos Oxiácidos possuírem métodos diferentes para definir a sua nomenclatura, assim como sua força (propensão de liberar H⁺). 

Para definir os nomes deste tipo de ácido já é um processo um pouco mais extenso, porém simples, observem a demonstração abaixo:

Primeiramente lhes mostraremos a tabela pela qual vocês irão se orientar para encontrar o nome do Oxiácido, de modo a definir o prefixo (se necessário) e o sufixo do mesmo:

Tabela 1:

 

Dessa forma, a formulação da nomenclatura seria:

“Ácido” + prefixo + Ed + sufixo. 

Como exemplo, citaremos novamente o H₂SO₄. Como a Família do Enxofre é a 6A e o NOx dele nesta molécula também, usa-se o sufixo “-ico”. Logo, seguindo a regra da nomenclatura, o nome do ácido seria Ácido Sulfúrico.

Mas, antes de usarmos essa tabela, às vezes precisaremos fazer a formulação de um composto antes.
Por exemplo: se te pedirem a fórmula do ácido que possui os átomos de Hidrogênio (H), Enxofre (S) e Oxigênio (O) em sua fórmula, como determinaria os índices de cada átomo?

Lembrando que índice é a quantidade de cada átomo presente na molécula. Ex.: H₂O, na molécula de água, o índice do Hidrogênio (H) é 2, e do Oxigênio (O), 1.

Bom, há uma regra para fazê-lo, o famoso “macete”. Já iremos ressaltar que este modo de fazer a formulação não tem um porquê; um cientista simplesmente percebeu o padrão, viu que funcionava em todos os casos e criou a regra, sem necessidade de uma especulação científica. Dá certo porque sim.

 5. Da técnica da formulação de Oxiácidos 

Bom, primeiramente, sabemos que um Oxiácido será como um Hidrácido, porém com oxigênio, então já compreendemos que o composto que devemos formular deverá apresentar forma genérica:

H_n – Ed – O_n

Na qual H é o Hidrogênio, Ed é o elemento diferencial, O é o Oxigênio e _n é o índice de cada átomo.

Agora começaremos a demonstrar a técnica para determinar o número dos átomos de hidrogênio e oxigênio.

H = 8 – número da família do elemento diferencial

O = 8/2 = 4  

Exceção: Quando o elemento diferencial for B (Boro), C (Carbono) ou N (Nitrogênio); usa-se 6 no lugar de 8 para determinar o número de oxigênios e de hidrogênios.

Algo importante de se ressaltar sobre esta regra, é que você sempre vai obter o maior ácido possível para o elemento diferencial com qual você está trabalhando.

Todos os átomos de Oxigênio presentes em Oxiácidos terão NOx fixo -2. Pelo fato da fórmula do ácido criada a partir da técnica acima demonstrada ser a maior possível, há possibilidade da retirada de átomos de Oxigênio.

Caso ocorra o decréscimo de átomos de Oxigênio consequentemente ocorrerá mudança no NOx do elemento diferencial e, portanto, estaremos mudando sua posição na tabela, mudando também a nomenclatura do ácido. Como o NOx do Oxigênio em Oxiácidos é fixo -2, a cada decréscimo de átomos de Oxigênio ocorrerá também o decréscimo do NOx no elemento diferencial em +2. Nesta última tabela, para cada oxigênio perdido, usa-se o prefixo/sufixo que se segue:

Tabela 2:

                                              -1 oxigênio                         -2 oxigênios                       -3 oxigênios

Utilizaremos como exemplo o H₂SO₄ novamente.

1º passo: H = 8 – número da família do Ed

No caso o enxofre da família 6A, então teremos:

8 – 6 = 2

Dois átomos de Hidrogênio (H)

2º passo: O = 8/2

O = 4

Quatro átomos de Oxigênio (O) na molécula.

A partir daqui só se falta determinar o nome. Já sabemos que o ácido obtido aqui é o maior possível, com o maior número de átomos, então já que a família do enxofre é menor do que 7, o sufixo usado será “-ico”. Tendo em vista que o prefixo do “enxofre” é “súlfur”, nomea-se  Ácido Sulfúrico. 

Explicando a citação anterior sobre os átomos de Oxigênio, consegue perceber o que acontece a cada oxigênio perdido? 

Cada vez que se retira um oxigênio, o átomo de Enxofre (S) passa a “ganhar” dois elétrons e seu NOx vai de +6 a +4.

Recordando a Tabela 1, caso o NOx do elemento for +4, o ácido vai ser H₂SO₃ (por ter perdido um oxigênio) e, quanto ao nome, devido o NOx ser +4, usar-se-á o sufixo “-oso”, e o nome será Ácido Sulfuroso.

6.      Da relação dos NOx’s dos elementos com sua nomenclatura

Podemos chegar à conclusão de que o NOx máximo e o mínimo possuem influência sobre a nomenclatura do ácido. 

Quando se quer dar nome a um composto a partir de sua fórmula obtida na técnica mostrada, usaremos sempre o sufixo “-ico” e se necessário o prefixo “per”, pois já foi comentado anteriormente que quando usa-se essa regra, você estará obtendo o maior ácido possível, logo, o NOx será máximo.

Quando usa-se o NOx mínimo do elemento, temos então sempre o uso do sufixo “-oso” e se necessário o prefixo “hipo”. Logo, observamos uma influência direta do NOx máximo e mínimo com a nomenclatura de um Oxiácido.

A conclusão que podemos alcançar é que, ao escrevermos a fórmula de um Oxiácido, obtemos a maior quantidade de átomos de Oxigênio (O) e Hidrogênio (H) possível. Para que sua nomenclatura seja alterada, basta retirar átomos de Oxigênio de sua fórmula e observar a mudança de NOx do Elemento diferencial de acordo com a Tabela 1 apresentada.

Referências 

RUSSEL, John B. Química Geral, 2-ed, 2 vols. Traduzido por: Márcia Guekezian; Maria Cristina Ricci; Maria Elizabeth Brotto; Maria Olívia A. Mengod; Paulo César Pinheiro; Sonia Braunstein Faldini; Wagner José Saldanha. São Paulo: Makron, 1994. 1268p

FELTRE, Ricardo. Fundamentos de Química: vol. único. 4ª.ed. São Paulo: Moderna, 2005. 700 p.

<http://web.ccead.puc-rio.br/condigital/mvsl/Sala%20de%20Leitura/conteudos/SL_funcoes_inorganicas.pdf>

<http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/frxavier/materiais/Fun__es_Inorg_nicas.pdf>

 

Referências - Imagens

http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/images/4/41/ASULF.jpg

http://www.alunosonline.com.br/upload/conteudo/images/agua(1).jpg

http://wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/images/4/41/ASULF.jpg

Indicações Bibliográficas

Após cada postagem sempre deixaremos links e livros para aqueles que desejam se aprofundar mais no assunto. Quem sabe não se tornam grandes cientistas no futuro?!

Então, aqui segue nossa indicação:

<http://www.qieducacao.com/2011/05/nomenclatura-dos-acidos.html>