FÍSM

AT

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

QUÍ

BIO

GEO

LPO

FIL

HIS

SOC

Química

231232

RES

Parte do Grande Colisor de Hádrons (LHC) do CERN

Capítulo 16 ..............194Módulo 97 ............207Módulo 98 ............210Módulo 99 ............213Módulo 100 .........216Módulo 101 ......... 220Módulo 102 ......... 223

COSP

V / I

STOC

K

1. Introdução 1962. Hidrólise salina 1963. Hidrólise salina de ácido forte e base fraca e de ácido fraco e base forte 1994. Hidrólise salina de ácido fraco e base fraca e de ácido forte e base forte 2015. Produto de solubilidade (PS, Kps ou Ks) 2026. Efeito do íon comum e solubilidade 2037. Deslocamento ou simples troca no equilíbrio químico 2048. Organizador gráfico 206Módulo 97 – Hidrólise salina 207Módulo 98 – Hidrólise salina de ácido forte e base fraca e de ácido fraco e base forte 210Módulo 99 – Hidrólise salina de ácido fraco e base fraca e ácido forte e base forte 213Módulo 100 – Produto de solubilidade (PS, Kps ou Ks) 216Módulo 101 – Efeito do íon comum e solubilidade 220Módulo 102 – Deslocamento ou simples troca no equilíbrio químico 223

• Compreender os processos envolvidos na hidrólise.

• Resolver problemas numéricos envolvendo logaritmo e os conceitos de pH e/ou pOH.

• Identifi car o valor do pH (ou do pOH) de uma solução aquosa.

• Aplicar o conceito de ionização, notando sua relação com a força do ácido.

• Calcular o valor do Kps pelo valor do coefi ciente de solubilidade da substância e vice-versa.

• Classifi car as soluções em saturadas ou insa-turadas, ao prever a formação do precipitado utilizando o Kps.

• Compreender o fenômeno do deslocamento do equilíbrio em reações químicas.

COSP

V / I

STOC

K

195

Muitas vezes, a coloração das hortênsias altera-se com o passar do tempo, variando de azul para rosa ou vice-versa. Isso ocorre porque a coloração dessas flores depende do pH do solo. Quando plantadas em solos ácidos (pH < 7), geralmente ricos em sulfato de alumínio (Aℓ2(SO4)3), as flores ficam azuis. Ao se adicionar calcário (CaCO3), o solo pode ficar básico (pH > 7), alterando sua coloração para rosa. Tais sais alteram o pH do solo, pois sofrem hidrólise, assunto que estudaremos neste capítulo.

Equilíbrio químico – Parte III 16

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1. IntroduçãoA reação de hidrólise ocorre entre água e uma molécula

orgânica ou uma substância inorgânica. Hidrólise é a combi-nação de íons de uma substância dissolvida com moléculas de água, com formação de ácido ou base fracos, que, muitas vezes, altera o pH de uma solução.

IODR

AKON

/ IS

TOCK

W10

1 / I

STOC

K

Na linguagem cotidiana, dizemos que a laranja é ácida e o caju, básico.

AGUS

TAVO

P / I

STOC

K

Nos jardins, ao tornarmos o solo básico com a adição de CaCO3, podemos obter hortênsias de coloração rosa.

2. Hidrólise salinaObservamos, experimentalmente, que nem todas as so-

luções aquosas salinas são neutras, ou seja, nem todas pos-suem pH igual a 7 a 25 °C. Algumas soluções salinas podem ser ácidas ou básicas. Isso ocorre porque alguns sais reagem com a água, modificando a concentração de H+ e OH– e alte-rando o pH do meio. Tal reação é denominada de hidrólise salina.

Por definição, hidrólise salina (ou de íon), um caso par-ticular da solvólise, é a reação que ocorre entre um dos íons formados na dissociação de sal e água, produzindo um ácido e uma base correspondente.

A reação de hidrólise salina é o inverso da reação de neu-tralização (ácido + base → sal + água)

← cátion + nion + águaSal

Hidrólise

Neutralizaçãoâ → ácido + base

Para facilitar o entendimento desse assunto, devemos lembrar que:

• ácidos e bases fortes encontram-se predominante-mente na forma iônica (ionizados ou dissociados);

• para sofrer hidrólise, o sal tem de estar dissociado;• a água é um composto que ioniza muito pouco, preva-

lecendo na fórmula molecular.Demonstraremos agora a reação de hidrólise de alguns sais.

A. Hidrólise de NH4Cℓ (sal proveniente de base fraca e ácido forte)

Os sais provenientes de base fraca e ácido forte são: NH4Cℓ, FeCℓ3, CuSO4, Aℓ(NO3)3, NH4NO3 etc.

Dissolução do sal nitrato de amônio (NH4NO3):

Água

NH4NO3(aq)

NH4NO3(aq) + H2O()

Solução ácidapH < 7

NH4NO3(aq) + HNO3(aq)

NH4NO3(aq) + H2O(ℓ) NH4OH(aq) + HNO3(aq)

Nessa equação de hidrólise:• NH4NO3 (sal normal ou neutro) em água dissocia-se,

liberando NH4+ e NO3

− ;• H2O encontra-se na forma molecular;• NH4OH é uma base fraca, prevalecendo na forma não

dissociada;• HNO3 é um ácido forte, prevalecendo na forma ioniza-

da (H+ e NO3−).

Com base nessas informações, podemos escrever a se-guinte equação iônica:

NH NO H HOaq aq4 3( ) ( ) ( )+ − + −+ +

NH OH H NOaq aq aq4 3( ) ( ) ( )+ ++ −

Como o íon nitrato ( NO3− ) aparece nos dois lados da

equação, ele é denominado de íon espectador e não participa da equação global. Sendo assim, teremos:

NH H OHaq4( ) ( )+ + −+

ℓ

NH OH Haq aq4 ( ) ( )+ +

Meio ácido�

Como podemos notar, nos produtos há formação dos íons H+, que ficam livres na solução, tornando o meio ácido (pH < 7).

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0B. Hidrólise de NaCℓO (sal proveniente de base forte e ácido fraco)

São sais derivados de base forte e ácido fraco: KCN, NaNO2, Na3PO4, Li2CO3, BaS, Na2S, NaHCO3, CH3COONa etc.

Para efeito de ilustração, imaginemos uma solução aquo-sa de cianeto de potássio (KCN):

Água

KCN

KCN(aq) + H2O()

Solução básicapH > 7

KOH(aq) + HCN(aq)

KCN(aq) + H2O(ℓ) KOH(aq) + HCN(aq)

Nessa equação de hidrólise:• KCN (sal normal ou neutro) em água dissocia-se, libe-

rando K+ e CN–;• H2O encontra-se na forma molecular;• KOH é uma base forte, prevalecendo na forma disso-

ciada (K+ e OH–);• HCN é um ácido fraco, prevalecendo na forma não

ionizada.Com base nessas informações, podemos escrever a

equação iônica:

K CN H OHaq aq( ) ( ) ( )+ − + −+ +

K OH HCNaq aq aq( ) ( ) ( )+ −+ +

Como o íon K+ aparece nos dois lados da equação, ele é denominado de íon espectador e não participa da equação global. Sendo assim, teremos:

CN H OHaq( ) ( )− + −+

ℓ

OH HCNaq

Meio básico

aq( ) ( )− +�

Como podemos notar, nos produtos há formação dos íons OH–, que ficam livres na solução, tornando o meio básico (pH > 7).

C. Hidrólise de NH4CN (sal proveniente de base e ácido fracos)

Os sais provenientes de base fraca e ácido fraco: NH4CN, CH3COONH4, NH4F etc.

Dissolução do sal cianeto de amônio (NH4CN):

Água

NH4CN

NH4CN(aq) + H2O()

Solução �nalpH > 7 ou pH < 7

NH4OH(aq) + HCN(aq)

NH4CN(aq) + H2O(ℓ) NH4OH(aq) + HCN(aq)

Nessa equação de hidrólise:• NH4CN (sal normal ou neutro) em água dissocia-se,

liberando NH4+ + CN–;

• H2O encontra-se na forma molecular;• Nesse caso, o meio pode ficar ácido, básico ou neutro;• o meio será ácido (pH < 7) se a constante de ionização do

ácido formado for maior que a da base formada (Ka > Kb);• o meio será básico (pH > 7) se a constante de ioniza-

ção do ácido formado for menor que a da base forma-da (Ka < Kb);

• o meio será neutro (pH = 7) se a constante de ionização do ácido formado for igual à da base formada (Ka = Kb).

D. Hidrólise de NaCℓ (sal proveniente de base e ácido fortes)

São exemplos de sais provenientes de base forte e ácido forte: NaCℓ, KCℓ, KBr, NaNO3, CaCℓ2, Ca(NO3)2, Na2SO4, NaCℓO4 etc.

Veja a hidrólise do cloreto de sódio (NaCℓ) com a forma-ção da base e do ácido dos quais ele é derivado:

Água

NaC

NaC(aq) + H2O()

é neutra(pH = 7).

NaOH(aq) + HC(aq)

NaCℓ(aq) + H2O(ℓ) NaOH(aq) + HCℓ(aq)

Nessa equação de hidrólise:• NaCℓ (sal normal ou neutro) em água dissocia-se, li-

berando Na+ e Cℓ

–;• H2O encontra-se na forma molecular;• NaOH é uma base forte, prevalecendo na forma disso-

ciada (Na+ e OH–);• HCℓ é um ácido forte, prevalecendo na forma ionizada

(H+ e Cℓ–).Com base nessas informações, montaremos a seguinte

equação iônica:

Na C H OHaq aq( ) ( ) ( )+ − + −+ +ℓ

ℓ

Na OH H Caq aq aq aq( ) ( ) ( ) ( )+ − + −+ + + ℓ

Nessa situação, temos dois íons espectadores: o Na+ e o Cℓ

–. Quando eliminamos esses íons da equação iônica:

H2O(ℓ) H OHaq

Meioácido

aq

Meiobásico

( ) ( )+ −+� �

Como a concentração de H+ é igual à de OH–, o meio é neutro (pH = 7). Nesse caso, falamos que o sal não sofreu hidrólise.

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Quadro-resumo

Sal formado por ácido Sal formado por base Caráter da solução Exemplos

Forte Forte Neutro NaCℓ, KNO3

Forte Fraca Ácido AℓCℓ3, NH4Br

Fraco Forte Básico Na2CO3, KCN

Fraco Fraca Definido pelo sal NH4CN, (NH4)2CO3

01. Unicamp-SPAs propriedades de um indicador ácido-base estão es-

quematizadas na equação e nas informações seguintes:

HInd H HIndaq

Amarelo

aq

Amarelo

aq( )aq( )aq ( )H H( )H Haq( )aqH HaqH H( )H HaqH H( )aq( )aq��������

���������

+ −H H+ −H HIn+ −Ind+ −dH H+H HH H+ −H H+H H+ −H H

Cor Amarelo Verde Azul

pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Que cor apresentará esse indicador quando ele for adi-cionado a cada uma das soluções aquosas das seguintes substâncias?

a. Ácido acéticob. Amôniac. Acetato de sódio

d. Cloreto de hidrogênioe. Cloreto de sódio

Resoluçãoa. CH COOH H CH COO3 3COOH3 3COOH H C3 3H CH C3 3H C�3 3�3 3

+ −H C+ −H CH C+ −H COO+ −OOH C+H CH C3 3H C+H C3 3H CH C+ −H C+H C+ −H CMei3 3Mei3 3o á3 3o á3 3cido3 3cido3 3

pH <(amarela)

b. NH OH NH OH4 4OH4 4OH NH4 4NH�4 4�4 4+ −OH+ −OH++ −++ −

Meio básicopH> 7(azul)

c. CH COO NO Na Ha H OH NaNa OH CH COOH3 33 33 3CO3 3COO N3 3O NO N3 3O Na H3 3a H OH3 3OH OH3 3OH CH3 3CHO N−O N +a H+a H+ −OH+ −OH + −+ +Na+ +NaNa+ +Na3 3+ +3 3Na3 3Na+ +Na3 3NaNa3 3Na+ +Na3 3Na+ +a H+ +a H OH+ +OH3 3+ +3 3a H3 3a H+ +a H3 3a H OH3 3OH+ +OH3 3OH+ −+ ++ −OH+ −OH+ +OH+ −OH +3 3+3 3�3 3�3 3+ +�+ +3 3+ +3 3�3 3+ +3 3Mei3 3Mei3 3o b3 3o b3 3ásico3 3ásico3 3

pH> 7(azul)

d. HC H C+ −H C+ −H C+ −H C+H CH C+ −H C+H C+ −H CMeio ácido

pH <7(amarela)

e. Na C H NaOH HC+ −C H+ −C H+ +Na+ +NaOH+ +OH� �C H� �C H OH� �OHC H+ −C H� �C H+ −C H+ −� �+ −OH+ −OH� �OH+ −OH+ +� �+ +C H+ +C H� �C H+ +C H OH+ +OH� �OH+ +OH+ −+ ++ −� �+ −+ ++ −OH+ −OH+ +OH+ −OH� �OH+ −OH+ +OH+ −OH �Meio neutro

pH = 7(verde)

02. Determine se a solução aquosa de cada um dos seguin-

tes compostos é ácida, básica ou neutra.a. NaCNb. HCℓ

c. NaOHd. NaBr

e. NH4CNf. NH4Br

Resoluçãoa. Como NaCN (cianeto de sódio) é um sal, vamos ana-

lisar a força do ácido e da base que lhe dão origem:

NaOH HCN NaCN H OBase forte Ácido fraco� �+ → + 2

Sal formado de base forte e ácido fraco dá origem à solução básica.

b. HCℓ é um ácido, portanto a solução é ácida.c. NaOH é uma base, consequentemente, a solução é

básica.

d. Como NaBr (brometo de sódio) é um sal, vamos ana-lisar a força do ácido e da base que lhe dão origem:

HBr NaOH NaBr H OÁcido forte Base forte� �+ →r N+ →r NaO+ →aOH N+ →H N r H+r H2

Sal formado por ácido forte e base forte não sofre hi-drólise, portanto a solução é neutra.

e. Como NH4CN (cianeto de amônio) é um sal, vamos analisar a força do ácido e da base que lhe dão origem:

NH OH HCN NH CN H OBase fraca Ácido fraco

4 4OH4 4OH N N4 4N NH C4 4H C 2� �4 4�4 4+ →HC+ →HCN N+ →N N4 4+ →4 4HC4 4HC+ →HC4 4HCN N4 4N N+ →N N4 4N N N H+N H

Sal formado de base fraca com ácido fraco dá origem a uma solução que pode ser ácida, básica ou neutra.

f. Vamos aplicar o mesmo procedimento a NH4Br (bro-meto de amônio), que também é um sal:

NH OH HBr NH Br H OBase fraca

4 4OH4 4OH r N4 4r NH B4 4H B 2� �4 4�4 4+ →HB+ →HBr N+ →r N4 4+ →4 4HB4 4HB+ →HB4 4HBr N4 4r N+ →r N4 4r N r H+r HÁcido forte

Sal formado de base fraca e ácido forte origina uma solução ácida.

03. UEM-PRAssinale a(s) solução(ões) aquosa(s) cujo pH é menor

que 7.a. Cloreto de sódio (10–1 mol/L)b. Cloreto de amônio (10–1 mol/L)c. Hidróxido de lítio (10–1 mol/L)d. Fluoreto de potássio (10–1 mol/L)e. Ácido sulfúrico (10–1 mol/L)f. Acetato de sódio (10–1 mol/L)g. Ácido clorídrico (10–1 mol/L)

Resolução

a. NaNa C HC H O NO Na Oa OH H CC+ −+ −C H+ −C H +a O+a O − +H H− +H H −+ ++ +O N+ +O NO N+ +O Na O+ +a Oa O+ +a OH H+ +H HH H− +H H+ +H H− +H H� �C H� �C HC H� �C H O N� �O N+ −� �+ −+ −� �+ −C H+ −C H� �C H+ −C HC H+ −C H� �C H+ −C H� �O N� �O N+ +� �+ +C H+ +C H� �C H+ +C H O N+ +O N� �O N+ +O N ��� ���� ���� ��� ���� ������� ��� ��2� �2� �+ +� �+ +2+ +� �+ +Meio neutro

(pH = 7)

b. NH C H O NH OH H C4 2 4+ − + −

Meio ácido(pH < 7)

c. LiOH Li OH→ ++ −

Meio básico(pH > 7)

�

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d. K F H O K OH HF+ −K F+ −K F + −K O+ −K OH H+ −H H+ +H O+ +H O K O+ +K OH H+ +H H+ −+ ++ −K O+ −K O+ +K O+ −K OH H+ −H H+ +H H+ −H H2H O2H OH O+ +H O2H O+ +H OMeio básico

(pH > 7)

e. H SO H SO2 4 422 + −+

Meio ácido(pH < 7)

f.

g. HC H C→ ++ −

Meio ácido(pH < 7)

Assim, as soluções com pH maior do que 7 são: b, e, g.

04. Fuvest-SPExplique por que dissolvendo carbonato de sódio em

água, obtém-se uma solução alcalina. Como é possível com-provar experimentalmente a alcalinidade dessa solução?

Resolução

Na CO H O Na OH H CO+ − + −+ +32

2 2 3Meio

básico

Para comprovar experimentalmente a alcalinidade des-sa solução, podemos utilizar um indicador ácido-base como, por exemplo, a fenolftaleína, que, em meio básico, torna sua solução colorida de rosa.

3. Hidrólise salina de ácido forte e base fraca e de ácido fraco e base forte

Como vimos anteriormente, toda hidrólise salina é esta-belecida por um equilíbrio químico. Para este equilíbrio, exis-tem dois conceitos fundamentais: o grau de hidrólise (αh) e a constante de hidrólise (Kh).

O grau de hidrólise indica a porcentagem do íon que so-freu hidrólise e é definido da seguinte maneira:

αh = número de íons hidrolisadosnúmero total de íons dissolviddos

⋅100%

O valor do grau de hidrólise varia de 0 a 1, que, em por-centagem, indica de 0% a 100%. Geralmente, a quantidade de sal que sofre hidrólise é muito baixa, com um valor de αh muito próximo de 0.

Para definir a constante de hidrólise, devemos fazer al-gumas considerações:

• Em meio aquoso, a concentração de água indissocia-da – na forma H2O – é praticamente constante, (pos-sui um valor de 55,55 mol · L–1.

• Para montar a expressão de Kh, devemos considerar apenas a equação iônica.

• Os íons espectadores, ou seja, aqueles que estão presentes tanto no reagente quanto no produto serão eliminados da equação iônica, não participando da ex-pressão de Kh.

• Como a porcentagem de sal hidrolisado geralmente é muito baixa (αh ≈ 0), a concentração do íon hidrolisa-do é praticamente igual à concentração molar do sal dissolvido na água.

Para exemplificar tais observações e mostrar a expres-são da constante de hidrólise, consideremos os exemplos que seguem.

A. Hidrólise de NaCN (sal proveniente de ácido fraco e base forte)

NaCN(aq) + H2O(ℓ) NaOH(aq) + HCN(aq)

Montando a equação iônica:

Na CN H O Na OH HCNaq aq aq aq aq( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )+ − + −+ + + +2 � �

Como o Na+ é o íon espectador, ele é eliminado da equa-ção iônica. Assim:

CN H O OH HCNaq aq aq( ) ( ) ( ) ( )− −+ +2 � �

O HCN, por ser um eletrólito fraco, ioniza-se muito pouco e, por isso, regenera apenas pequena parte dos íons H+ con-sumidos na reação anterior.

Com a aplicação da lei da ação das massas a esse equilí-brio, temos:

KOH HCNCN H O

’ = [ ]⋅[ ][ ]⋅[ ]

−

−2

Como [H2O] é constante, multiplicamos por K’, originando Kh (constante de hidrólise):

K H OOH HCN

CN’ [ ]⋅ = [ ]⋅[ ]

[ ]−

−2

Kh=[ ]⋅[ ][ ] ⋅[ ]

−

−

OH HCNCN H O2

Observações• Para essa hidrólise, [OH–] = [HCN].• [CN–] é praticamente igual à concentração molar do

sal dissolvido, tendo em vista que o valor do αh é mui-to baixo.

• Como Kh é uma constante de equilíbrio, o valor muda com a temperatura.

Há outra maneira de determinar o valor para a constante de hidrólise (Kh) desse tipo, como iremos demonstrar a seguir:

KhHCN OH

CN= [ ]⋅[ ]

[ ]−

−

KhHCN OH

CN

H

H=[ ]⋅[ ]⋅

[ ]⋅−

−

+

+

[ ]

[ ]

Kh = [HCN] · [OH–] · [H+]

[CN–] · [H+]

Kw

1/Ka

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Assim, para a hidrólise de um sal proveniente de ácido fraco e base forte, o valor de Kh pode ser representado da se-guinte maneira:

kh KwKa

=

em que:Kh é a constante de hidrólise;Kw é o produto iônico da água (a 25 °C, Kw = 1 · 10–14);Ka é a constante de ionização do ácido.

B. Hidrólise de NH4Cℓ (sal proveniente de ácido forte e base fraca)

O raciocínio que seguimos no caso anterior permite-nos concluir que uma solução de um sal proveniente de ácido for-te e base fraca resulta uma solução ácida, isto é, com pH < 7:

NH4Cℓ(aq) + H2O(ℓ) NH4OH(aq) + HCℓ(aq)

Montando a equação iônica, temos:

NH C H O NH OH H Caq aq aq aq aq4 2 4( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )+ − + −+ + + +� � ��

Como o Cℓ

– é o íon espectador, ele é eliminado da equação iônica. Assim:

NH H O NH OH Haq aq aq4 2 4( ) ( ) ( ) ( )+ ++ +� �

Aplicando ao equilíbrio indicado a lei da ação das massas, temos:

KNH OH HNH H O

’ = [ ]⋅[ ][ ]⋅[ ]

+

+4

4 2

Como a [H2O] é constante, multiplicamos por K’, originan-do Kh:

K H ONH OH H

NH’ [ ]⋅ = [ ] ⋅[ ]

[ ]+

+24

4

KhNH OH H

NH= [ ]⋅[ ]+

+4

4

A seguir, demonstramos outra maneira de determinar o valor para esta constante de hidrólise (Kh):

KhNH OH H

NH= [ ]⋅[ ]+

+4

4

KhNH OH H

NHOH

OH= [ ]⋅[ ]⋅

[ ]⋅+

+

−

−4

4

[ ][ ]

Kh = [NH4OH] · [H+] · [OH–]

[NH+4] · [OH–]

Kw

1/Kb

Assim, para a hidrólise de um sal proveniente de ácido forte e base fraca, o valor de Kh pode ser representado da se-guinte maneira:

Kh KwKb

=

em que:Kh é a constante de hidrólise;Kw é o produto iônico da água (a 25 °C, Kw = 1 · 10–14);Kb é a constante de ionização da base.

01. UEL-PRConsidere a tabela de constantes de ionização, Ka, repre-

sentada a seguir.

Ácidos Ka (25 °C)

Fluorídrico, HF 6,5 · 10–4

Nitroso, HNO2 4,5 · 10–4

Benzoico, C6H5COOH 6,5 · 10–5

Acético, CH3COOH 1,8 · 10–5

Propiônico, C2H5COOH 1,4 · 10–5

Hipocloroso, HOCℓ 3,1 · 10–6

Cianídrico, HCN 4,9 · 10–10

Dados os sais de sódio:I. nitrito;II. hipoclorito;III. benzoato;

IV. acetato;V. fluoreto.

Assinale o que apresenta maior constante de hidrólise, kh.a. Ib. IIc. III

d. IVe. V

ResoluçãoPara um sal de ácido fraco e base forte, temos:

↑ =↓

↑ =Kh↑ = KwKa

O sal cujo ácido apresenta menor valor de Ka é o hipoclo-rito de sódio. Assim, ele terá, dentre todos os sais indicados, a maior constante de hidrólise.

Alternativa correta: B

02. A adição de cianeto de sódio sólido em água estabelece

o equilíbrio químico:

CN– + H2O HCN + OH–

A constante desse equilíbrio é conhecida como:a. produto iônico da água (Kw).b. produto de solubilidade (Kps).c. constante de ionização de ácido (Ka).d. constante de ionização de base (Kb).e. constante de hidrólise de sal (Kh).

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ResoluçãoCN– + H2O Hidr liseó� ⇀Hi� ⇀Hidr� ⇀dr lis� ⇀lise� ⇀eó� ⇀ó� ⇀���� ⇀↽ �↽ ����↽ � HCN + OH–

Kh N O= N O⋅N O[ ]HC[ ]HCN O[ ]N O[ ]N O[ ]N OH[ ]H−[ ]−

[ ]CN[ ]CN−[ ]−

Alternativa correta: E

03.

Em uma solução aquosa de NaOCN, têm-se os seguintes equilíbrios:

H2O H+ + OH–

CNO– + H2O HOCN + OH–

São dadas a constante do equilíbrio I:

Kw = [H+]·[OH–] = 1 · 10–14

e a constante do equilíbrio II:

Kh= ⋅ = ⋅ −[ ]HO[ ]HOCN[ ]CN [ ]OH[ ]OH−[ ]−

[ ]CN[ ]CNO[ ]O−[ ]−3 1= ⋅3 1= ⋅ 0 113 1 3 1

Com esses dados, pode-se calcular o valor da constante de equilíbrio de ionização do HOCN:

HOCN H+ + CNO–

Seu valor é:

a. 3·10–25

b. 13

·10–3

c. 13

·103

d. 13

·1025

e. 3 · 1025

ResoluçãoSal de ácido fraco e base forte:

Kh KwKa

Ka KwKh

= ⇒= ⇒Kw= ⇒KwKa

= ⇒Ka

= == =−

−10

3 1⋅3 1⋅ 014

11

Ka = ⋅= ⋅ −13

10 3

Alternativa correta: B

04. 0,1% do cloreto de amônio se hidrolisou em água a 25 °C.

Sabendo que a solução inicial do sal tinha concentração 10–2 mol/L, calcule:

a. a equação iônica de hidrólise salina;b. a constante de hidrólise (Kh);c. o pH da solução;d. o valor da constante de dissociação do hidróxido de

amônio (Kb).

Resoluçãoa. NH4 + CCℓℓ

− + H2O NH4OH + H+ CCℓℓ

−

b. Kh = M · α2 = 10–2·(10–3)2 → Kh = 10–8

c. [H+] = M · α = 10–2 · 10–3 = 10–5 mol/L ⇒ pH = 5

d. Kh KwKb

=

e. Kb KwKh

Kb= == = ⇒ =Kb⇒ =Kb−

−−10

1010

14

86

4. Hidrólise salina de ácido fraco e base fraca e de ácido forte e base forte

Quando o sal é formado pela união de um ácido fraco e uma base fraca, o meio pode se tornar levemente ácido ou le-vemente básico, dependendo do valor de Ka e Kb (constante de ionização do ácido e da base, respectivamente).

Se o valor de Ka for maior que o de Kb, dizemos que o meio é levemente básico; se Kb for maior que Ka, dizemos que o meio é levemente ácido.

Se o ácido e a base forem igualmente fracos, a solução será neutra.

A constante de hidrólise para essa situação pode ser de-finida da seguinte maneira:

(Consideramos a hidrólise do NH4CN.)

NH4CN(aq) + H2O(ℓ) NH4OH(aq) + HCN(aq)

Para a produção da equação iônica, devemos observar as seguintes condições:

• O sal NH4CN encontra-se dissociado em NH4+ e CN–.

• A água encontra-se predominantemente na forma não ionizada e sua concentração é praticamente constante.

• Tanto o NH4OH quanto o HCN, por serem eletrólitos fra-cos, encontram-se na forma não ionizada.

Assim:

NH CN H O NH OH HCNaq aq aq aq4 2 4( ) ( ) ( ) ( ) ( )+ −+ + +� �

KNH OH HCN

NH CN H O’ = [ ]⋅[ ]

[ ]⋅[ ]⋅[ ]+ −4

4 2

K H ONH OH HCN

NH CN’ ⋅[ ]= [ ]⋅[ ]

[ ]⋅[ ]+ −24

4

KhNH OH HCN

NH CN= [ ]⋅[ ]

[ ] ⋅[ ]+4

4–

Para relacionar o Kh com Ka, Kb e Kw, foram realizados al-guns procedimentos matemáticos, como demonstrado a seguir:

Kh = [NH4OH] · [HCN] · [H+] · [OH–]

[NH+4] · [OH–] · [CN–] · [H+]

Kh = [NH4OH] · [HCN] · [H+] · [OH–]

[NH+4] · [OH–] · [CN–] · [H+]

Kw

1/Kb 1/Ka

Por simplificação, temos:

Kh KwKa Kb

= ⋅Quando o sal é formado por um ácido forte e uma base

forte, como o NaCℓ, não acontece hidrólise, portanto não há um valor para Kh. Nessa situação, o pH sempre será 7 (a 25 °C).

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Resumo dos cálculos das constantes

Ácido Base Solução Hidrólise

Forte Fraca Ácida Kh KwKb

=

Fraco Forte Básica Kh KwKa

=

Fraco Fraca Neutra Kh KwKa Kb

= ⋅

Forte Forte Neutra Não há hidrólise.

5. Produto de solubilidade (PS, Kps ou Ks)

Muitos processos naturais dependem da precipitação e da dissolução de sais pouco solúveis.

Como vimos anteriormente, solubilidade é a máxima quantidade de soluto que pode ser dissolvido em certa quan-tidade de solvente, em função da temperatura do sistema. Quando adicionamos, em uma mesma temperatura, uma quantidade de soluto maior que a solubilidade, ocorre a for-mação de um precipitado (corpo de chão ou fundo). Neste momento, temos um equilíbrio dinâmico entre a solução sa-turada e o precipitado.

Suponha uma solução saturada do eletrólito A2B3, pouco solúvel, em presença de seu precipitado. O equilíbrio (hetero-gêneo) dinâmico dessa situação pode ser representado pela dissolução e dissociação do sólido:

A B A Bs aq aq2 33 22 3( ) ( ) ( )

+ −+

A3+(aq) B2–

(aq)

A2B3(s)

Se considerarmos que a velocidade de dissolução do sal é igual à velocidade de precipitação, teremos um equilíbrio dinâmico, que, para o caso de A2B3, pode ser expresso pela equação a seguir:

K = [A3+]2 · [B2–]3

Como A2B3 está no estado físico sólido, ele não participa da expressão desse equilíbrio. Esta constante de equilíbrio K é chamada de produto de solubilidade (PS), simbolizada por Kps ou Ks.

O produto de solubilidade é, portanto, o produto das con-centrações das quantidades em mol/L dos íons existentes em uma solução saturada, em que cada concentração é ele-

vada a um expoente igual ao respectivo coeficiente do íon na correspondente equação de dissociação.

Exemplos1. AgC Ag Cs aq aqℓ ℓ( ) ( ) ( )→ ++ −

Kps = [Ag+]·[Cℓ

–]

2. Fe CO Fe COs aq aq2 3 33

322 3( ) ( ) ( ) ( )→ ++ −

Kps Fe CO=[ ] ⋅ [ ]+ −3 232 3

3. CaCO Ca COs aq aq32

32

( ) ( ) ( )→ ++ −

Kps Ca CO=[ ]⋅ [ ]+ −232

A expressão do Kps só é utilizada para soluções satura-das de eletrólitos pouco solúveis (considerados muitas ve-zes insolúveis). Como o Kps é uma constante de equilíbrio, ele varia com a temperatura. Quanto mais solúvel for o ele-trólito, maior será o valor do Kps; quanto menos solúvel for o eletrólito, menor será a concentração dos íons em solução e menor o valor do Kps, desde que as substâncias comparadas apresentem a mesma proporção entre íons.

ExemplosBaCO Ba CO Kpss aq aq3

232 92 10( ) ( ) ( )→ + = ⋅+ − −

CaCO Ca CO Kpss aq aq32

32 95 10( ) ( ) ( )→ + = ⋅+ − −

Como apresentam a mesma proporção em íons (1 : 1), o CaCO3 é mais solúvel que o BaCO3, porque possui maior valor de Kps.

Quando as substâncias comparadas possuem proporção em íons diferentes, devemos, pelo valor de Kps, determinar a solubilidade de cada uma delas separadamente e, depois, verificar a mais solúvel.

ExemploAg CrO Ag CrOs

x mol LSo ilidade

aq

x mol L

2 4

2

42( )

/lub

( )

/

(��� �� ���→ ++

aaq

x mol L

)

/

2−

��� Kps = 4·10–12

Sabe-se que:Kps Ag CrO= [ ] ⋅[ ]+ −2

42

4·10–12 = [2x]2·[x]4x3 = 4·10–12

x3 = 1·10–12

x = ⋅ −1 10 123

x = 1 · 10–4 mol/LPortanto, a solubilidade do Ag2CrO4 é 1·10–4 mol/L.

BaSO Ba SOs

x mol LSo ilidade

aq

x mol L

aq

x

42

42

( )

/lub

( )

/

( )��� �� �→ ++ −

mmol L

Kps/� = ⋅ −1 10 10

Sabe-se que:Kps = [Ba2+]· SO4

2−[ ]1 · 10–10 = [x] · [x]x2 = 1·10–10

x = 1 10 10⋅ −

x = 1·10–5 mol/L

Portanto, a solubilidade do CaSO4 é 1·10–5 mol/L.Com base nesses cálculos, concluímos que o Ag2CrO4 é

mais solúvel que o CaSO4.

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A tabela a seguir fornece mais alguns valores de Kps de substâncias comuns.

Nome Fórmula Produto de solubilidade

Cloreto de chumbo II PbCℓ2 2·10–5

Sulfato de cálcio CaSO4 9·10–6

Hidróxido de cálcio Ca(OH)2 4·10–6

Carbonato de cálcio CaCO3 3·10–9

Sulfato de bário BaSO4 1·10–10

Sulfeto de cádmio CdS 8·10–27

Hidróxido de alumínio Aℓ(OH)3 1·10–33

Sulfeto de cobre II CuS 4·10–36

Hidróxido de ferro III Fe(OH)3 4·10–40

Sulfeto de bismuto Bi2S3 1·10–97

01. A solubilidade do Pb(IO3)2 é 4 ·10–5 mol/L a 25 °C. Cal-

cule o Kps desse sal.

ResoluçãoPb

mol L

( )IO( )IO ( )s( )s

l L/l L

3 2( )3 2( )

4 10 54 1⋅4 1 −��� ���� ���� ��� ���� ������� ���

Pb IOaq

mol L

aq

mol L

( )aq( )aq

l L/l L

( )aq( )aq

l L/l L

2

4 10

3

2 4 105 5

2+

4 1⋅4 1

−

2 4 1⋅ ⋅2 4 1− −

+� ����� ����

Kps Pb I

Kps

Kps

s P=s P[ ]s P[ ]s Pb I[ ]b Ib I⋅b I[ ]b I[ ]b IO[ ]O

= ⋅[ ]= ⋅[ ]= ⋅ ⋅ ⋅[ ]⋅ ⋅[ ]⋅ ⋅= ⋅

b I+ −b Ib I[ ]b I+ −b I[ ]b Ib I⋅b I+ −b I⋅b I[ ]+ −[ ]b I[ ]b I+ −b I[ ]b IO[ ]O+ −O[ ]O

[ ]− −[ ]−

[ ]2[ ]b I[ ]b I2b I[ ]b I[ ]3[ ]2

5 5[ ]5 5[ ]5 5[ ]5 5[ ]⋅ ⋅5 5⋅ ⋅[ ]5 5[ ]⋅ ⋅[ ]⋅ ⋅5 5⋅ ⋅[ ]⋅ ⋅− −5 5− −[ ]− −[ ]5 5[ ]− −[ ] [ ]− −[ ]5 5[ ]− −[ ]2

13

[ ]4 1[ ]= ⋅[ ]= ⋅4 1= ⋅[ ]= ⋅[ ]0[ ] [ ]2 4 1[ ]⋅ ⋅[ ]⋅ ⋅2 4 1⋅ ⋅[ ]⋅ ⋅ ⋅[ ]⋅2 4 1⋅[ ]⋅[ ]5 5[ ]2 4 1[ ]5 5[ ]⋅ ⋅[ ]⋅ ⋅5 5⋅ ⋅[ ]⋅ ⋅2 4 1⋅ ⋅[ ]⋅ ⋅5 5⋅ ⋅[ ]⋅ ⋅ ⋅[ ]⋅5 5⋅[ ]⋅2 4 1⋅[ ]⋅5 5⋅[ ]⋅[ ]− −[ ]5 5[ ]− −[ ]2 4 1[ ]− −[ ]5 5[ ]− −[ ][ ]0[ ][ ]5 5[ ]0[ ]5 5[ ][ ]− −[ ]5 5[ ]− −[ ]0[ ]− −[ ]5 5[ ]− −[ ]2 5= ⋅2 5= ⋅6 1= ⋅6 1= ⋅ 0,2 5,2 5

02. Qual a solubilidade do AgCℓ, a 25 °C, sabendo-se que o

Kps do sal, a essa temperatura, é de 1,7·10–10?

ResoluçãoPrimeiro, escrevemos a equação de equilíbrio do AgCℓ

em água:

AgC Ag Cx mol L

aq

x mol L

aq

x mol L

�C A�C A����� ���� �C A�C A� ��( )C A( )C As( )sC AsC A( )C AsC A/

( )g C( )g Caq( )aqg Caqg C( )g Caqg C/

( )aq( )aq

/

+ −g C+ −g C�+ −�g C+g Cg C+ −g C+g C+ −g C

Em seguida, determinamos a solubilidade do sal:Kps = [Ag+]·[Cℓ

–]1,7·10–10 = [x]·[x]x2 = 1,7·10–10

x2 12 101 72 11 72 1102 1102 1= ⋅= ⋅2 1= ⋅2 12 1= ⋅2 11 7= ⋅1 72 11 72 1= ⋅2 11 72 12 1−2 1,1 7,1 7x = 1,3·10–5 mol/LPortanto, a solubilidade do sal é 1,3·10–5 mol/L.

03. UFG-GOExperimentalmente, comprova-se que uma solução

saturada de fluoreto de bário, em água pura, a 25 °C, tem concentração em quantidade de matéria do íon fluoreto igual a 1,52·10–2 mol/L. Qual é o produto de solubilidade do fluoreto de bário?

APRENDER SEMPRE 23

ResoluçãoPrimeiro, escrevemos o equilíbrio químico do BaF2

em água:BaF Ba Fs aF Bs aF Ba Fs aa Fq

l L

aq

mol L

2F B2F B 2a F2a F7 6 10 2 7 103 3l L3 3l L 2 7 13 32 7 103 30

2a F2a F( )F B( )F Bs a( )s aF Bs aF B( )F Bs aF B ( )a F( )a Fs a( )s aa Fs aa F( )a Fs aa Fq( )q

, /mo, /mol L, /l L7 6, /7 6 10, /10 3 3, /3 3mo3 3mo, /mo3 3mol L3 3l L, /l L3 3l L

( )a F( )a F aq( )aq

l L/l L

F B�F Bs a�s aF Bs aF B�F Bs aF B� �a F+a F, /⋅, /

−

2 7 1⋅ ⋅2 7 12 7 13 32 7 1⋅ ⋅2 7 13 32 7 13 3− −3 3l L3 3l L− −l L3 3l L 2 7 13 32 7 1− −2 7 13 32 7 103 30− −03 30, /− −, /3 3, /3 3− −3 3, /3 3l L3 3l L, /l L3 3l L− −l L3 3l L, /l L3 3l L

a F+a F

Agora, calculamos o produto de solubilidade:Kps = [Ba2+]·[F–]2

Kps = [7,6·10–3]·[2·7,6·10–3]2

Kps ≈ 1,8·10–6

Portanto, Kps ≈ 1,8·10–6

6. Efeito do íon comum e solubilidade

Quando se adiciona a um equilíbrio uma quantidade de um íon já presente na solução, o resultado é o deslo-camento de equilíbrio de forma a consumir o íon adicio-nado (princípio de Le Châtelier).

Consideremos uma solução saturada de AgCℓ em equilí-brio dinâmico com seu respectivo precipitado:

Ag+(aq) C–

(aq)

AgC(s)

AgC Ag C Kps a Cs aq aqℓ ℓ( ) ( ) ( ) , ( )→ + = ⋅+ − −1 2 10 2510 °

O que irá ocorrer com esse sistema em equilíbrio se for adicionado NaCℓ, de acordo com o princípio de Le Châtelier?

Ao se adicionar NaCℓ a essa solução (NaCℓ(s) → Na Caq aq( ) ( )+ −+ ℓ

), haverá aumento da concentração de Cℓ

– na solução (íon co-mum), o que acarretará o deslocamento do equilíbrio para a esquerda, aumentando a quantidade de precipitado e, con-sequentemente, diminuindo a solubilidade do AgCℓ. Nota-se que a adição de um íon comum desloca o equilíbrio no senti-do de formação do precipitado, não alterando o valor do Kps, portanto o aumento da concentração de íons cloretos (Cℓ

–) em solução provoca a diminuição de íons prata (Ag+):

Kps Ag CCons tetan� �= [ ]↓ ⋅[ ]↑+ −

Observações Se a esse equilíbrio for adicionado AgCℓ(s), não ocorrerá des-

locamento, pois as concentrações dos íons não serão alteradas.Partindo-se de um valor estabelecido do Kps de dado

composto, é possível caracterizar as soluções em insatura-das, saturadas ou supersaturadas. Suponha que o valor do Kps de certo composto iônico AB2 seja 2·10–12 e que sua dis-sociação possa ser representada por:

AB A Bs aq aq22 2( ) ( ) ( )→ ++ −

Kps = [A2+]·[B–]2

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A. Previsão das reações de precipitaçãoEm dada solução:1. Quando [B–]·[A2+] < Kps, a solução será insaturada.2. Quando [B–]·[A2+] = Kps, a solução será saturada

(momento em que se inicia a precipitação).3. Quando [B–]·[A2+] > Kps, a solução será supersaturada. Como as soluções supersaturadas são extremamente

instáveis, qualquer perturbação no sistema pode causar for-mação de precipitado.

01. UFRNUma das formas de se analisar e tratar uma amostra de

água contaminada com metais tóxicos como Cd(II) e Hg(II) é acrescentar à amostra sulfeto de sódio em solução aquo-sa (Na2S(aq)), uma vez que os sulfetos desses metais po-dem se precipitar e ser facilmente removidos por filtração.

Considerando-se os dados:

SalConstantes do produto de solubilidade

Kps (mol/L)2 a 25 °C

CdS 1,0·10–28

HgS 1,6·10–54

CdS Cd S Kps Cd Ss aS Cs aS C q ad Sq ad S q( )S C( )S Cs a( )s aS Cs aS C( )S Cs aS C ( )s a( )s aq a( )q a( )q a( )q aq( )q→ +S C→ +S Cd S→ +d Ss a→ +s aS Cs aS C→ +S Cs aS Cd Ss ad S→ +d Ss ad Sq a→ +q ad Sq ad S→ +d Sq ad S( )→ +( )d S( )d S→ +d S( )d Ss a( )s a→ +s a( )s ad Ss ad S( )d Ss ad S→ +d Ss ad S( )d Ss ad Sq a( )q a→ +q a( )q ad Sq ad S( )d Sq ad S→ +d Sq ad S( )d Sq ad S s C=s C[ ]s C[ ]s Cd S[ ]d Sd S⋅d S[ ]d S[ ]d S+ − [ ]+ −[ ]2 2d S2 2d Sd S→ +d S2 2d S→ +d S+ −2 2+ −d S+ −d S2 2d S+ −d Sd S→ +d S+ −d S→ +d S2 2d S→ +d S+ −d S→ +d S 2 2d S2 2d S[ ]2 2[ ]d S[ ]d S2 2d S[ ]d S[ ]2 2[ ]d S[ ]d S2 2d S[ ]d Sd S+ −d S2 2d S+ −d Sd S[ ]d S+ −d S[ ]d S2 2d S[ ]d S+ −d S[ ]d Sd S⋅d S+ −d S⋅d S2 2d S⋅d S+ −d S⋅d S[ ]+ −[ ]2 2[ ]+ −[ ]d S[ ]d S+ −d S[ ]d S2 2d S[ ]d S+ −d S[ ]d S

a. Explique, fundamentado nos valores de Kps, qual sal se precipitará primeiro ao se adicionar o sulfeto de sódio à amostra de água contaminada.

b. Suponha que a concentração de Cd2+ na amostra seja de 4,4 · 10–8 mol/L. Calcule o valor da concen-tração de S2– a partir da qual se inicia a precipitação de CdS(s).

Resoluçãoa. 1,6·10–54 < 1,0·10–28. Conclui-se que o HgS preci-

pitará primeiro, pois seu Kps é menor que o do CdS. b. Teremos: [Cd2+] = 4,4·10–8 mol/L Kps = [Cd2+]·[S2–] 1,0·10–28 = 4,4·10–8·[S2–]

[S2–] = 1 0 104 4 10

28

8

,1 0,1 0,4 4,4 4

⋅⋅

−

−

[S2–] = 2,27 · 10–21 mol/L

APRENDER SEMPRE 24

7. Deslocamento ou simples troca no equilíbrio químico

O deslocamento ou simples troca consiste na reação de uma substância simples (A) com uma sustância compos-ta (BC), originando outra substância composta (AC) e uma substância simples (B), de acordo com a reação:

A0 + B+C– → A+C– + B0

Na equação química representada, dizemos que A deslo-cou o elemento B no composto BC. Nota-se que, em todas as reações de simples troca, ocorrem transferências de elétrons, consideradas reações de oxirredução:

A0 + B+C– A+C– + B0

Oxidou: agente redutor.

Reduziu: agenteoxidante

Para o elemento químico A deslocar o elemento B, ele tem de ser mais reativo que B.

A reatividade dos elementos é uma propriedade periódica e pode ser relacionada da seguinte maneira:

Metais

Ametais

O comportamento de um metal em uma reação de sim-ples troca é diferente do comportamento de um não metal. Como os ametais são mais eletronegativos, eles apresentam tendência para receber elétrons (reduzir); já os metais, por possuírem grande eletropositividade, apresentam tendência para perder elétrons (oxidar). Tendo em vista esses parâme-tros, existem dois tipos de reação de deslocamento: a reação de deslocamento de um cátion (metal) e a reação de deslo-camento de um ânion (não metal).

Demonstraremos agora esses dois tipos de deslocamento.

1. Reação de deslocamento de um cátion (metal)Tem-se a seguinte reação de deslocamento:

A0 + B+C– → A+C– + B0

Como vimos anteriormente, se o elemento químico A for um metal mais reativo que B, essa reação ocorrerá. De acordo com a reatividade dos metais, mostrada na representação da Tabela Periódica, é possível montar, simplificadamente, uma fila de reatividade dos metais, representada por:

IA < IIA < Metais comuns < H < Metais nobres (Fe, Zn, A ...) (Cu, Ag, Au ...)

Aumenta a reatividade(aumenta a tendência dos

metais para sofrer oxidação.)

ExemploI. Fe(s) + CuSO4(aq) → FeSO4(aq) + Cu(s)

Essa reação ocorre, pois o Fe (metal comum) é mais reativo que o cobre (metal nobre).

II. Fe(s) + Mg(NO3)2(aq) → Não ocorre. Essa reação não ocorre, pois o Fe é menos reativo que

o Mg (metal alcalinoterroso IIA).

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2. Reação de deslocamento de um ânion (não metal)Tem-se a seguinte reação de deslocamento:

A0 + Y+Z– → Y+X– + Z0

O não metal X desloca o ânion Z se for mais reativo. Nota- -se que X possui maior tendência para receber elétrons (redu-zir). A fila de reatividade dos não metais é dada por:

F < O < C < Br < l < S < C < P < H

Aumenta a reatividade(aumenta a tendência dos

ametais para receber elétrons.)

A fila de reatividade dos não metais é parecida com a fila de eletronegatividade. Observa-se que o nitrogênio não entra nessa fila, pois, na molécula de N2, a ligação tri-pla existente entre os átomos de nitrogênio é muito difícil de ser rompida; é uma molécula muito pouco reativa.

ExemploI. F2 + 2 NaCℓ → 2 NaF + Cℓ2

O flúor (F2) desloca o Cℓ no NaCℓ, por ser um ametal mais reativo.

II. Br2 + NaCℓ → Não ocorre.Como o bromo é menos reativo que o cloro, ele não con-

segue realizar o deslocamento.

01. Esan-SP Se uma moeda de cobre for mergulhada em uma solução

aquosa diluída de nitrato de prata, espera-se que haja: a. liberação de nitrogênio. b. formação de íons nitrito. c. formação de prata metálica. d. precipitação de nitrato de cobre. e. redução de íons de cobre.

ResoluçãoComo o cobre é mais reativo que a prata, ele consegue

deslocar os íons Ag+ de acordo com a seguinte equação:

Cu(s) + 2 AgNO3(aq) → Cu(NO3)2(aq) + 2 Ag(s)

Observa-se a formação de prata metálica nessa reação.Alternativa correta: C

02. FESP (adaptado)Analise as as equações químicas a seguir.1. Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu2. Fe + 2 HCℓ → FeCℓ2 + H2

3. Cu + H2SO4 → CuSO4 + H2

4. 2 Ag + 2 HNO3 → 2 AgNO3 + H2

Com base nas equações apresentadas, assinale a alter-nativa correta.

a. As quatro reações ocorrem.b. Apenas as reações 1, 2 e 3 ocorrem.c. Apenas as reações 2, 3 e 4 ocorrem.d. Apenas as reações 1 e 2 ocorrem.e. Apenas as reações 1 e 3 ocorrem.

Resolução1. Ocorre, pois o Zn é mais reativo que o cobre (Zn + CuSO4 → → ZnSO4 + Cu).2. Ocorre, pois o Fe é mais reativo que o H (Fe + 2 HCℓ → → FeCℓ2 + H2).3. Não ocorre, pois o cobre é menos reativo que o H.4. Não ocorre, pois o Ag é menos reativo que o H.Alternativa correta: D

APRENDER SEMPRE 25

Solução-tampão: equilíbrio químico e princípio de Le Châtelier

Uma solução-tampão pode ser prepara-da misturando-se uma solução de ácido fraco com uma solução do seu sal (base conjuga-da). Analisemos o que ocorre, em termos de equilíbrio químico, após essa mistura. Quando misturamos A mols de ácido fraco (ou de base fraca) com B mols de sua base conjugada (ou de ácido conjugado), a quantidade de matéria do ácido (ou base) permanecerá, no equilíbrio químico, próxima de A e a quantidade de ma-téria da base conjugada (ou ácido conjugado), próxima de B. Para entender por que isso ocor-re, analisemos as reações de ionização de um ácido fraco e de hidrólise de sua base conju-

gada em termos do princípio de Le Châtelier. Consideremos um ácido fraco (ex.: ácido acéti-co, HAc, com Ka = 1,74 · 10–5) e sua base con-jugada (ex.: íon acetato, Ac–, com Kh = Kb = = Kw/Ka = 5,75 · 10–10). O baixo valor de Ka significa que, quando se prepara uma solução 0,2 mol · L–1 de ácido acético a 25 °C, para cada 1 000 moléculas de ácido acético, apenas nove estão ionizadas de acordo com a reação:

HAc +H O H O + Ac(aq) 2 ( ) 3 (aq)+

(aq)ℓ

→ – Ka = 1,74 · 10–5

Portanto, o ácido acético ioniza-se muito pouco e a adição de um sal de acetato à solução fará com que a ionização desse ácido seja ainda menor, em razão do efeito do íon comum

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(acetato), que deslocará o equilíbrio de disso-ciação do ácido acético no sentido de sua for-mação, e não da ionização. O mesmo raciocí-nio pode ser aplicado para o íon acetato (Ac–), quando se prepara uma solução 0,10 mol · L–1 desses íons. Nessas condições, pelo baixo valor de sua constante de hidrólise (Kh), a solução apresenta 75 ânions Ac– hidrolisados para cada 10 000 ânions Ac– em solução, a 25 °C, de acor-do com a reação:

Ac +H O HAc +OH(aq) 2 ( ) (aq) (aq)– –

ℓ

→ Ka = 5,75 · 10–5

Similarmente, o íon acetato reage muito pouco com a água, e a adição de ácido acético fará com que o acetato reaja ainda menos em virtude do deslocamento da reação de hidróli-se no sentido de formação do acetato, ou seja, reprimindo a hidrólise. Portanto, se, por exem-plo, 0,10 mol de acetato de sódio + 0,2 mol de ácido acético forem dissolvidos em 1 L de água, a solução resultante apresentará, aproximada-mente, uma concentração de 0,10 mol · L–1 de acetato de sódio e 0,2 mol · L–1 de ácido acético em equilíbrio químico na solução.

Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc13/v13a04.pdf>. Adaptado.

8. Organizador gráfico

A. Hidrólise salina

CaracterísticasApenas

textoTema Tópico Subtópico destaqueSubtópico

Possuicaráter.

Nãoocorre.

formado por

formado por

Sofrehidrólise.

Possuicaráter. Se

Então

gerandocaráter

gerandocaráter

Então

formado por

formado por

Sofrehidrólise.

Ácido forte e base fraca Ácido forte e

base forte

Ácido fraco ebase forte

Ácido fraco ebase fraca

formado por

formado por

formado por

formado por

Sal

Ka > KbKa < Kb

o cátionsofre

hidrólise

ácido.

o ânionsofre

hidrólise

básico.

Hidrólise

BásicoÂnion

Cátion Ácido

( ) ( ) ( ) ( )4 2 43 aq aq 3 aqNH NO H O NH OH HNO+ +

( ) ( ) ( ) ( )2aq aq aqNaC H O NaOH HC+ +

( ) ( ) ( ) ( )2aq aq aqKCN H O KOH HCN+ +

( ) ( ) ( ) ( )4 2 4aq aq aqNH CN H O NH OH HCN+ +

PAT_H

ASTI

NGS

/ IST

OCK

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01. UPEEm um aquário onde a água apresentava pH igual a 6,0, fo-

ram colocados peixes ornamentais procedentes de um rio cuja água tinha pH um pouco acima de 7,0. Em razão disso, foi ne-cessário realizar uma correção do pH dessa água. Entre as subs-tâncias, qual é a mais indicada para tornar o pH da água desse aquário mais próximo do existente em seu ambiente natural?

a. KBrb. NaCℓ

c. NH4Cℓ

d. Na2CO3

e. Aℓ2 (SO4)3

03. EnemFertilizantes químicos mistos, denominados NPK, são uti-

lizados para aumentar a produtividade agrícola, por fornece-rem os nutrientes nitrogênio, fósforo e potássio, necessários para o desenvolvimento das plantas. A quantidade de cada nutriente varia de acordo com a finalidade do adubo. Um deter-minado adubo NPK possui, em sua composição, as seguintes substâncias: nitrato de amônio (NH4NO3), ureia (CO(NH2)2), nitrato de potássio (KNO3), fosfato de sódio (Na3PO4) e cloreto de potássio (KCℓ).

A adição do adubo descrito provocou diminuição no pH de um solo. Considerando o caráter ácido/básico das substân-cias constituintes desse adubo, a diminuição do pH do solo deve ser atribuída à presença, no adubo, de uma quantidade significativa de:

a. ureia. b. fosfato de sódio.c. nitrato de amônio.d. nitrato de potássio.e. cloreto de potássio.

02. Mackenzie-SP Um sal formado por base forte e ácido fraco hidrolisa ao

se dissolver em água, produzindo uma solução básica. Esta é uma característica do:

a. Na2Sb. NaCℓ c. (NH4)2SO4

d. KNO3

e. NH4Br

Módulo 97Hidrólise salina

Exercícios de Aplicação

ResoluçãoDe acordo com o texto, necessita-se aumentar o pH da

água do aquário. Para isso, é necessário adicionar um com-posto com características básicas. Dentre os sais listados nas alternativas, o único que possui características básicas é o Na2CO3, que é um sal formado de um ácido fraco (H2CO3) e de uma base forte (NaOH).

Alternativa correta: D

ResoluçãoPara diminuir o pH do solo, o composto adicionado deve

ter propriedades ácidas. Dentre os compostos citados no tex-to, o nitrato de amônio (NH4NO3) é um sal que, quando hidroli-sado, produz soluções ácidas.

NH4NO3 (nitrato de amônio)

NH NO H O H NO NH OH

NH NO H O H NO NH H O

NH

4 3 2 3 4

4 3 2 3 3 2

+ − + −

+ − + −

+ + + ++ + + + +

44 3+ + +H NH

Meioácido

Alternativa correta: CHabilidadeCompreender os processos envolvidos na hidrólise.

ResoluçãoO único sal formado por base forte (NaOH) e ácido fraco

(H2S) é o Na2S.Alternativa correta: A

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04. EnemSabões são sais de ácidos carboxílicos de cadeia longa

utilizados com a finalidade de facilitar, durante processos de lavagem, a remoção de substâncias de baixa solubilidade em água, como, por exemplo, óleos e gorduras. A figura represen-ta a estrutura de uma molécula de sabão.

CO2– Na+ Sal de ácido

carboxilíco

Em solução, os ânions do sabão podem hidrolisar a água e, desse modo, formar o ácido carboxílico correspondente. Por exemplo, para o estearato de sódio, é estabelecido o se-guinte equilíbrio:

CH3(CH2)16 COO– + H2O CH3(CH2)16COOH + OH–

Uma vez que o ácido carboxílico formado é pouco solúvel em água e menos eficiente na remoção de gorduras, o pH do meio deve ser controlado de maneira a evitar que esse equilí-brio seja deslocado para a direita.

Com base nas informações do texto, é correto concluir que os sabões atuam de maneira:

a. mais eficiente em pH básico.b. mais eficiente em pH ácido.c. mais eficiente em pH neutro.d. eficiente em qualquer faixa de pH.e. mais eficiente em pH ácido ou neutro.

05. VunespQuando se adiciona o indicador fenolftaleína a uma solução

aquosa incolor de uma base de Arrhenius, a solução fica verme-lha. Se a fenolftaleína for adicionada a uma solução aquosa de um ácido de Arrhenius, a solução continua incolor. Quando se dissolve cianeto de sódio em água, a solução fica vermelha após adição de fenolftaleína. Se a fenolftaleína for adicionada a uma solução aquosa de cloreto de amônio, a solução continua incolor.

a. Explique o que acontece no caso do cianeto de sódio, utilizando equações químicas.

b. Explique o que acontece no caso do cloreto de amô-nio, utilizando equações químicas.

Exercícios Extras

Seu espaço

Exercícios Propostos

Da teoria, leia os tópicos 1, 2, 2.A, 2.B, 2.C e 2.D.

Exercícios de tarefa reforço aprofundamento

06. UFPRO solo no litoral dos Países Baixos é formado por rocha

calcária e, há séculos, vem sendo ameaçado por enchentes. Alguns pesquisadores acreditam na possibilidade de elevar o nível do solo, injetando-se ácido sulfúrico a 1 500 metros abaixo da superfície. A reação química:

CaCO H SO CaSO H O COs

Calcário Gipsita

g3 2 4 4 2 2( ) ( ) ( ) ( )+ → + +

produziria gipsita, que, por ocupar o dobro do espaço do cal-cário, empurraria a superfície do litoral para cima. Sabendo-se que os íons carbonato reagem com água segundo a equação:

CO H O HCO OHaq aq aq32

2 3( ) ( ) ( ) ( )− − −+ +� �

e que os íons sulfato não sofrem reação de hidrólise, é correto afirmar:

Sobre o móduloExplicar como e por que um determinado íon sofre hidrólise.Classificar sistemas em ácido, básico e neutro.Demonstrar quais são os sais que não hidrolisam.Enfatizar como equacionar os processos de hidrólise.Prever o comportamento ácido, básico e neutro de sais

inorgânicos quando estes estiverem dissolvidos em água. Explanar o fenômeno de hidrólise salina e sua relação

com pH e pOH.Relacionar situações de formação de precipitado e o

equilíbrio estabelecido entre a solução e o corpo de chão.Para que os alunos possam visualizar a ação de uma so-

lução-tampão (de maneira bastante simplificada, sem gran-des aprofundamentos), utilizar o tampão HF/F–, que tem fun-cionamento simples.

Na webAcesse o vídeo que mostra o equilíbrio químico do carbo-

nato de cálcio.

Disponível em: <http://www.pontociencia.org.br/experimentos/visualizar/equilibrio-do-carbonato-de-calcio/849>. Acesso em: 1 mar. 2016.

EstanteAcesse a matéria Solução-tampão: uma proposta experi-

mental usando materiais de baixo custo.

Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc20/v20a11.pdf>. Acesso em: 1 mar. 2016.

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01. Uma solução aquosa de CaSO4 apresenta pH me-nor que uma solução aquosa de CaCO3 de mesma concentração.

02. Uma solução aquosa de CaSO4 apresenta pH = 7,0, pois se trata de uma solução salina neutra.

04. Uma solução aquosa de CaCO3 apresenta pH menor que 7,0.

08. Uma solução aquosa de ácido sulfúrico apresenta iguais concentrações de íons SO aq4

2( )− e íons H aq( )

+ . 16. A adição de CaCO3(s) sob a forma de calcário reduz a

acidez do solo porque provoca diminuição do seu pH. Dê a soma dos números dos itens corretos.

07. Unicamp-SP (adaptado)Uma solução de luminol e água oxigenada, em meio bá-

sico, sofre uma transformação química que pode ser utiliza-da para algumas finalidades. Se essa transformação ocorre lentamente, nada se observa visualmente, no entanto, na presença de pequenas quantidades de íons de crômio ou de zinco ou de ferro ou mesmo de substâncias como hipoclori-to de sódio e iodeto de potássio, ocorre uma emissão de luz azul, que pode ser observada em ambientes com pouca ilu-minação.

Na preparação da solução de luminol, geralmente se usa NaOH para tornar o meio básico. Não havendo disponibilidade de NaOH, pode-se usar apenas uma das seguintes substân-cias: CH3OH, Na2CO3, Aℓ2(SO4)3 ou FeCℓ3. Escolha a substância correta e justifique, do ponto de vista químico, a sua escolha.

08. UFPRA acidez elevada do solo dos cerrados prejudica a agricul-

tura. Dispondo-se das seguintes substâncias: CaSO4, NH4NO3 e CaCO3, com a finalidade única de corrigir a acidez do solo, qual substância seria indicada? Por quê?

09. UFRNAntônio presta serviços de manutenção em piscinas,

aproveitando os conhecimentos adquiridos no Ensino Médio. No processo de cloração da água, ele utiliza hipoclorito de só-dio (NaCℓO), um sal originário de base forte e ácido fraco. Ao dissolver certa quantidade dessa substância na água de uma piscina, o valor do pH:

a. diminui, pela acidificação da solução. b. aumenta, pela hidrólise do sal. c. aumenta, pela ionização do sal. d. diminui, pela neutralização da solução.

10. Verifique se é ácida, básica ou neutra a solução aquosa

de nitrito de potássio (KNO2).

11. Escreva a equação de hidrólise, caso ocorra, dos seguin-

tes íons:a. HCO3

−

b. Ca2+c. Zn2+

12. UnifespNo passado, alguns refrigerantes à base de soda con-

tinham citrato de lítio e seus fabricantes anunciavam que o lítio proporcionava efeitos benéficos, como energia, entu-

siasmo e aparência saudável. Na década de 1950, o lítio foi retirado da composição daqueles refrigerantes, em razão da descoberta de sua ação antipsicótica. Atualmente, o lítio é administrado oralmente, na forma de carbonato de lítio, na terapia de pacientes depressivos. A fórmula química do car-bonato de lítio e as características ácido-base de suas solu-ções aquosas são, respectivamente:

a. Li2CO3 e ácidas. b. Li2CO3 e básicas. c. Li2CO4 e neutras.

d. LiCO4 e ácidas. e. LiCO3 e básicas.

13. UFTM-MGO refrigerante sabor “laranja” possui essa coloração por-

que em sua composição existe um indicador que, em meio ácido, apresenta cor laranja e, em meio básico, é incolor. Ao adicionar em 1/2 copo desse refrigerante 1 colher (de sopa) de solução aquosa de hipoclorito de sódio (NaCℓO), obser-va-se que o refrigerante fica incolor. Considerando apenas o comportamento ácido-base dos sais, pode-se afirmar que a mudança de coloração ocorreu devido ao fato de o NaCℓO poder ser considerado como proveniente de uma reação de:

a. base fraca com ácido forte. b. base forte com ácido fraco. c. base forte com ácido forte. d. base moderada com ácido fraco. e. base fraca com ácido moderado.

14. São preparadas soluções dos sais dados. Verifique se

elas são ácidas, básicas ou neutras.a. K2SO4

b. NaHSc. NaNO2

15. UFMGA cor das hortênsias depende da acidez do solo. A cor azul

predomina em pH menor que 5,5 e a cor rosa, em pH maior que 6,5. Três vasos contendo o mesmo tipo de solo com pH igual a 7,5 foram tratados para o cultivo de hortênsias, da se-guinte forma:

Vaso I: adição de CaCO3 (sal de comportamento básico em meio aquoso)

Vaso II: adição de Aℓ2(SO4)3 (sal de comportamento ácido em meio aquoso)

Vaso III: adição de KNO3 (sal de comportamento neutro em meio aquoso)

Assim sendo, é correto afirmar que a predominância da cor azul pode ocorrer:

a. apenas nos vasos I e III. b. apenas no vaso II. c. apenas nos vasos II e III. d. apenas no vaso I.

16. UEL-PRDentre as substâncias, a única que propicia diminuição

de pH quando acrescentada à água é: a. NH4NO3 b. NH3 c. NaCH3COO d. CH4 e. NaOH

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Módulo 98Hidrólise salina de ácido forte e base fraca e de ácido fraco e base forte

Exercícios de Aplicação

03. Uma solução aquosa de NH4Cℓ a 0,1 mol/L, em que o sal

está 100% dissociado, apresenta pH igual a:Dados: pH = –log [H+]; Kw = 10–14; Kb = 10–5; Kh Kw

Kb=

a. 9b. 7c. 5

d. 4e. 2

01. Determine a expressão da constante de hidrólise para as

soluções aquosas dos seguintes sais:a. NaCℓOb. AgNO3

02. PUCCamp-SP Em uma solução aquosa 0,10 mol/L de carbonato de só-

dio, ocorre a hidrólise do íon carbonato:

CO H O HCO OHaq aq aq32

2 3( ) ( ) ( ) ( )− − −+ +� �

Constante de hidrólise: Kh = 2,5·10–4

Calculando-se, para essa solução, o valor de [OH–] em mol/L, encontra-se:

a. 5,0·10–3

b. 4,0·10–3

c. 3,0·10–3

d. 2,0·10–3

e. 1,0·10–3

Resoluçãoa. C O H OH HC O OHaq aq aq� � ��( ) ( ) ( ) ( )

− + − −+ +

KhHC O OH

C O= [ ]⋅[ ]

[ ]−

−

ℓ

ℓ

b. Ag H OH AgOH Haq aq aq( ) ( ) ( ) ( )+ + − ++ +� �

KhAgOH H

Ag= [ ]⋅[ ]

[ ]+

+

ResoluçãoSabe-se que:

KhHCO OH

CO= [ ]⋅[ ]

[ ]− −

−3

32

HCO OH x3− −[ ]=[ ]=

2 5 100 10

4,,

⋅ = ⋅− x x

x2 = 2,5·10–5

x2 = 25 10 6⋅ − x = 5,0·10–3 mol·L–1

Alternativa correta: A

Resolução

Kh KwKb

= = =−

−−14

1010

14

159 mol/L

pH = –log(10–9)pH = 9Alternativa correta: CHabilidadeResolver problemas numéricos envolvendo logaritmo e

os conceitos de pH e/ou pOH.

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04. UFTM-MGA composição de um refrigerante pode apresentar diver-

sas substâncias, entre elas o ácido benzoico (C6H5COOH), um monoácido. Em razão da baixa solubilidade deste ácido em água, é adicionado ao refrigerante na forma de benzoato de sódio (NaC7H5O2). Dado que a constante de hidrólise do íon benzoato, a 25 °C, é 10–10, a concentração em mol/L de ácido benzoico formado na hidrólise desse ânion em uma solução aquosa de benzoato de sódio 0,01 mol/L, nessa mesma tem-peratura, é:

a. 10–8 b. 10–7 c. 10–6

d. 10–5 e. 10–4

05. UFTM-MGSão dados os compostos: NaCN, KCℓ, NH4Cℓ, KOH e H2SO4.a. Coloque esses compostos em ordem crescente de

acidez.b. Calcule a constante de hidrólise do cianeto de sódio,

sabendo que, em solução 0,2 mol/L, esse sal encon-tra-se 0,5% hidrolisado.

c. Qual é o pH dessa solução?

Exercícios Extras

Seu espaço

Exercícios Propostos

Da teoria, leia os tópicos 3, 3.A e 3.B.

Exercícios de tarefa reforço aprofundamento

06. Uma solução aquosa de 0,4 mol/L de NH4Cℓ foi preparada

a 25 °C. Sabe-se que a constante de hidrólise (Kh) para esse sal nessa temperatura vale 1·10–9. Com relação a essa solu-ção, faça o que se pede.

a. Represente a equação iônica da hidrólise do NH4Cℓ e determine a expressão da constante de hidrólise.

b. Calcule o valor do pH dessa solução nessa mesma temperatura.

Dado: log 2 = 0,3

07. ITA-SPA 25 °C, três frascos (I, II e III) contêm, respectivamente,

soluções aquosas 0,10 mol·L–1 em acetato de sódio, em clo-reto de sódio e em nitrito de sódio.

Assinale a opção que apresenta a ordem crescente cor-reta de valores de pHx (x = I, II e III) dessas soluções sabendo que as constantes de dissociação (K), a 25 °C, dos ácidos clo-rídrico (HCℓ), nitroso (HNO2) e acético (CH3COOH) apresentam a seguinte relação:

K K KHC KNO CH COOHℓ

> >2 3

a. pHI < pHII < pHIII b. pHI < pHIII < pHII c. pHII < pHI < pHIII

d. pHII < pHIII < pHI

e. pHIII < pHII < pHI

08. UEPG-PRConsidere os seguintes sais: NH4Br, CH3COONa, Na2CO3,

K2SO4 e NaCN, cujas soluções aquosas de mesma concentra-ção têm diferentes valores de pH. No que se refere a essas soluções, assinale o que for correto.

Sobre o móduloDemonstrar a previsão do caráter ácido-básico de uma solução de sal de ácido fraco e de base forte e ácido forte e base

fraca, com predominância do caráter básico ou ácido. Explicar por que a solução é básica ou ácida.

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01. A solução de K2SO4 é neutra, pois não apresenta hidrólise.02. A reação de hidrólise do CH3COONa é a seguinte:

CH COO H O CH COOH OHaq aq aq3 2 3( ) ( ) ( ) ( )− −+ +� �

04. A ordem crescente de pH das soluções de NH4Br, K2SO4 e NaCN é pH NH4Br < pH K2SO4 < pH NaCN.

08. A constante de hidrólise para o NaCN pode ser escrita da seguinte maneira:

KhNa CN

NaCN= [ ]⋅[ ]

[ ]+ −

16. A solução de Na2CO3 é ácida, pois um dos produtos da hidrólise é o H2CO3.

Dê a soma dos números dos itens corretos.

09. Fuvest-SPCarbonato de sódio, quando colocado em água, a 25 °C,

dissolve-se em:

Na CO H O HCO Na Xaq aq aq2 3 2 3 2( ) ( ) ( ) ( )+ + +− +� �

X e o pH da solução resultante devem ser: a. CO2; maior que 7.b. OH aq( )

− ; maior que 7.c. OH aq( )

+ ; igual a 7.

d. CO2; igual a 7.e. OH aq( )

− ; menor que 7.

10. FGV-SPA indústria alimentícia emprega várias substâncias quí-

micas para conservar os alimentos e garantir que eles se mantenham adequados para consumo após a fabricação, transporte e armazenagem nos pontos de venda. Dois exem-plos disso são o nitrato de sódio adicionado nos produtos derivados de carnes e o sorbato de potássio, proveniente do ácido sórbico HC6H7O2 (Ka = 2·10–5 a 25 °C), usado na fabri-cação de queijos.

As soluções aquosas dos sais de nitrato de sódio e de sorbato de potássio têm, respectivamente, pH:

a. igual a 7; maior que 7.b. igual a 7; menor que 7.c. menor que 7; igual a 7.d. menor que 7; maior que 7.e. maior que 7; menor que 7.

11. Faça a equação iônica e determine a expressão da cons-

tante de hidrólise para soluções aquosas dos seguintes sais:a. CH3COONab. NH4Cℓ

12. Cefet-MGUm professor de Química propôs a manipulação de um in-

dicador ácido-base que se comportasse da seguinte maneira:

pH Cor da solução

< 7 Amarela

= 7 Alaranjada

> 7 Vermelha

As cores das soluções aquosas de NaCN, NaCℓ e NH4Cℓ, na presença desse indicador, são, respectivamente:

a. amarela, alaranjada e vermelha. b. amarela, vermelha e alaranjada.

c. vermelha, alaranjada e amarela. d. alaranjada, amarela e vermelha. e. alaranjada, amarela e alaranjada.

13. UFTM-MGO cianeto de hidrogênio em solução aquosa é um ácido

muito fraco. O hidróxido de potássio é uma base muito forte. O produto iônico da água, Kw, a 25 °C é igual a 10·10–14. Logo, as soluções aquosas de cianeto de potássio, nessa tempera-tura, apresentam:

a. [H+] > 1·10–7 e, portanto, são básicas.b. [H+] > 1·10–7 e, portanto, são ácidas.c. [H+] < 1·10–7 e, portanto, são básicas.d. [H+] < 1·10–7 e, portanto, são ácidas.e. [H+] = 1·10–7 e, portanto, são neutras.

14. UnifespO nitrito de sódio, NaNO2, é um dos aditivos mais utili-

zados na conservação de alimentos. É um excelente agente antimicrobiano e está presente em quase todos os alimentos industrializados à base de carne, tais como presuntos, morta-delas, salames, entre outros. Alguns estudos indicam que a ingestão desse aditivo pode proporcionar a formação no es-tômago de ácido nitroso e este desencadear a formação de metabólitos carcinogênicos.

Dada a constante de hidrólise: Kh KwKa

= e considerando

as constantes de equilíbrio Ka e KwHNO( )25 10 1 104 14= ⋅ = ⋅− − ,

a 25 °C, o pH de uma solução aquosa de nitrito de sódio 5· 10–2 mol//L, nessa mesma temperatura, tem valor apro-ximadamente igual a:

a. 10b. 8

c. 6d. 4

e. 2

15. UFC-CEConsidere o equilíbrio químico que se estabelece por

uma solução de acetato de sódio 0,1 mol · L–1 em meio aquo-so, sabendo que o seu grau de hidrólise é 0,1%.

a. Preencha corretamente a tabela com as concentra-ções em mol·L–1 de CH3COO–, CH3COOH e OH–. Consi-dere constante a concentração de H2O.

CH3COO– CH3COOH OH–

No inícioQuantidade consumida ou formadaNo equilíbrio

b. Qual é o valor da constante de hidrólise para a solu-ção de acetato de sódio 0,1 mol·L–1 na condição de equilíbrio?

16. Fuvest-SP Na temperatura de 25 °C, o grau de hidrólise do cianeto

de sódio em uma solução aquosa decimolar é de 0,5% (αh).Dados: log 2 = 0,3; Kw = 10–14

Pede-se, em relação a essa solução:a. a equação iônica de hidrólise;b. o valor numérico da constante de hidrólise (Kh);c. o valor numérico de seu pH; d. o valor numérico da constante de ionização do ácido

cianídrico (Ka).

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01. UEL-PRConsidere as informações a seguir.

HA(aq) + BOH(aq) → H2O(ℓ) + BA(aq)

HA = ácido cuja constante de ionização em água é 6·10–10.BOH = base cuja constante de ionização em água é 2· 10–5.

Sendo assim, é de se prever que uma solução aquosa do sal BA deva ser:

a. fortemente ácida.b. fortemente básica.c. neutra.

d. fracamente ácida.e. fracamente básica.

03. VunespEm um laboratório, três frascos contendo diferentes sais

tiveram seus rótulos danificados. Sabe-se que cada frasco contém um único sal e que soluções aquosas produzidas com os sais I, II e III apresentaram, respectivamente, pH ácido, pH básico e pH neutro. Esses sais podem ser, respectivamente:

a. acetato de sódio, acetato de potássio e cloreto de potássio.b. cloreto de amônio, acetato de sódio e cloreto de potássio.c. cloreto de potássio, cloreto de amônio e acetato de sódio.d. cloreto de potássio, cloreto de sódio e cloreto de amônio.e. cloreto de amônio, cloreto de potássio e acetato de sódio.

Módulo 99Hidrólise salina de ácido fraco e base fraca e ácido forte e base forte

Exercícios de Aplicação

02. O acetato de amônio (CH3COONH4) é um sal formado por

um ácido fraco e uma base fraca. Numa dada temperatura, o valor da constante de ionização do ácido acético (Ka) vale 2·10–5 e a constante de ionização do hidróxido de amônio (Kb) vale 4·10–6. Considerando que o valor do Kw é 1·10–14, faça o que se pede.

a. Represente a equação iônica da hidrólise desse sal.b. Determine o valor da constante de hidrólise do acetato

de amônio nessa temperatura.

ResoluçãoSe Kb é maior que Ka, a solução será levemente básica,

porque o ânion A– será mais facilmente hidrolisado que o cá-tion B+, resultando em um excesso de íons OH– na solução.

Alternativa correta: E

Resoluçãoa. CH COO NH H OH CH COOH NH OHaq aq aq aq3 4 3 4( ) ( ) ( ) ( )

− + + −+ + +

b. Kh KwKa Kb

= ⋅

Kh = ⋅

⋅ ⋅ ⋅−

− −

1 102 10 4 10

14

5 6

Kh = 1,25·10–4

ResoluçãoNH4Cℓ – Sal com características ácidas (base fraca e áci-

do forte)NaCH3COO – Sal com características básicas (base forte

e ácido fraco)KCℓ – Sal neutro (base e ácido fortes)Atividade correta: BHabilidadeAplicar o conceito de ionização, notando sua relação com

a força do ácido.

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04. Unicamp -SPO hidrogenocarbonato de sódio apresenta muitas apli-

cações no dia a dia. Todas as aplicações indicadas nas alter-nativas são possíveis e as equações químicas apresentadas estão corretamente balanceadas, porém somente em uma alternativa a equação química é coerente com a aplicação. A alternativa correta indica que o hidrogeno carbonato de sódio é utilizado:

a. como higienizador bucal, elevando o pH da saliva.

2 3 2 3 2 2NaHCO Na CO H O CO→ + +

b. em extintores de incêndio, funcionando como propelente.

NaHCO OH Na CO H O3 32

2+ → + +− + −

c. como fermento em massas alimentícias, promovendo a expansão da massa.

NaHCO HCO Na3 3→ +− +

d. como antiácido estomacal, elevando o pH do estômago.

NaHCO H CO H O Na3 2 2+ → + ++ +

05. UFF-RJSabe-se que: “a constante de hidrólise de um sal derivado

de ácido forte e de base fraca é igual à razão entre a constante de ionização da água (constante da autoprotólise) e a cons-tante de ionização da base fraca, a uma dada temperatura.”

Em particular, considere uma solução de cloreto de amô-nio (NH4Cℓ) 0,10 mol/L, admitindo que tal cloreto esteja com-pletamente dissociado (α = 1) e que Kb seja igual a 1,0·10–5. Nesse caso, a solução do sal terá caráter:

a. básico, por causa da hidrólise do ânion. b. neutro, por causa da hidrólise do cátion. c. básico, por causa da hidrólise do cátion. d. ácido, por causa da hidrólise do ânion. e. ácido, por causa da hidrólise do cátion.

Exercícios Extras

Seu espaço

Exercícios Propostos

Da teoria, leia o tópico 4.

Exercícios de tarefa reforço aprofundamento

06. Unicamp-SP Alcalose e acidose são dois distúrbios fisiológicos carac-

terizados por alterações do pH no sangue: a alcalose corres-ponde a um aumento, enquanto a acidose corresponde a uma diminuição do pH. Essas alterações de pH afetam a eficiência do transporte de oxigênio pelo organismo humano. O gráfi-co esquemático a seguir mostra a porcentagem de oxigênio transportado pela hemoglobina, em dois pH diferentes em função da pressão do O2.

pH = 7,6

pH = 7,2

% de

O2 tr

ansp

orta

do

Pressão de O20

100

a. Em qual dos dois pH há maior eficiência no transporte de oxigênio pelo organismo? Justifique.

b. Em casos clínicos extremos, pode-se ministrar solu-ção aquosa de NH4Cℓ para controlar o pH do sangue. Em qual desses distúrbios (alcalose ou acidose) pode ser aplicado esse recurso? Explique.

07. UFC-CE (adaptado)São dadas três soluções aquosas a 25 °C: NaCℓ (solução I),

NaF (solução II) e NH4Cℓ (solução III). Com base nessas in-formações:

a. apresente a ordem crescente de acidez para essas três soluções;

b. justifique sua resposta do item anterior por meio do uso de equações químicas.

08. FCC-SP (adaptado)Analise os dados a seguir. I. [H3CNH3]+[CN]– + HOH → HCN + [H3CNH3]OH II. Constantes de ionização e de dissociação: Ácido – K1 = 5·10–10 Base – K2 = 5·10–4 Com base nos dados apresentados, é possível concluir

que, na dissolução em água do composto [H3CNH3]CN, ob-tém-se uma solução ácida, básica ou neutra?

Sobre o móduloDemonstrar a previsão do caráter ácido-básico de uma solução de sal de ácido forte e de base forte e ácido fraco e base

fraca, com predominância do caráter neutro, levemente ácido ou alcalino.

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09. UFTM-MGUma solução aquosa de NH4Cℓ a 0,1 mol/L, cujo sal está

100% dissociado, apresenta pH igual a:Dados: pH = –log [H+]; Kb = 10(–5) Kb = 10–14; Kh Kw

Kb=

a. 9b. 7c. 5

d. 4e. 2

10. UFSM-RSAnalise as reações de hidrólise do acetato de sódio (1),

do cloreto de amônio (2) e do acetato de amônio (3).1. CH3COONa → Na+ + CH3COO–

CH3COO– + H+OH– OH– + CH3COOH2. NH4Cℓ NH4

+ + Cℓ

–

NH4+ + H+OH– NH4OH + H+

3. CH3COONH4 → NH4+ + CH3COO–

CH3COO– + H+OH– OH– + CH3COOHSabendo que o Ka do CH3COOH e o Kb do NH4OH têm o

mesmo valor, 1,8·10–5, pode-se dizer que o: I. CH3COONa e o NH4Cℓ são sais de caráter básico. II. CH3COONH4 é um sal de caráter neutro. III. NH4Cℓ é um sal de caráter básico e o CH3COONa, um sal

de caráter ácido. IV. CH3COONa é um sal de caráter básico e o NH4Cℓ, um sal

de caráter ácido.Estão corretas:a. apenas I e II.b. apenas I e III.c. apenas II e III.

d. apenas II e IV.e. apenas III e IV.

11. Algumas batatas fritas vendidas em pacote contêm ace-

tato de sódio (NaCH3COO) em sua composição. Conveniente-mente, na embalagem vem escrito “sabor de sal com vinagre”. Sabendo que o gosto típico do vinagre é obtido por meio de moléculas de ácido acético (H3CCOOH), justifique a frase: “o sabor do vinagre dessas batatinhas fritas é produzido no inte-rior de sua própria boca”.

12. Dos sais listados a seguir, aquele que, em contato com a

água, não hidrolisa é o:a. K2SO4

b. Na2Sc. NH4Br

d. Fe(NO3)2

e. CH3COOK

13. UFSM-RSNo lugar de Mg(OH)2, outros compostos da tabela a seguir

poderiam ser usados para se obter um efeito antiácido. São eles:

Composto

A NaHCO3

B NaCℓ

C CaCO3

D NH4Cℓ

a. A e B. b. A e C. c. B e C.

d. B e D. e. C e D.

14. UFG-GOObserve as misturas das substâncias químicas, em meio

aquoso, apresentadas a seguir.

AgNO3+

NaC

CuSO4+

NH4OH

H2S+

HNO3

H2SO4+

Na2CO3

H2SO4+

CuC2

Dentre as misturas, apenas em uma delas ocorre  uma reação de neutralização, cujo produto será:

a. AgCℓ(aq) + NaNO3(aq)

b. Cu(NH3)SO4(aq) + 4 H2O(aq)

c. H2SO4(aq) + 8 NO2(aq) + 4 H2O(aq)

d. Na2SO4(aq) + 2 HCℓ(aq)

e. Na2SO4(aq) + CO2(aq) + H2O(aq)

15. Preparam-se 500 mL de uma solução contendo 4,9 g de

cianeto de sódio. Sabendo que a constante de ionização do ácido é 2·10–5, calcule:

DadosMassas atômicas: C = 12u; N = 14u; Na = 23u; Kw = 1,0·10–14

a. a constante de hidrólise;b. o pH da solução.

16. UFSM-RSUm sal, ao ser solubilizado em água, pode formar uma so-

lução com pH menor, maior ou igual a 7, dependendo do ácido ou da base de origem. Esses vários valores de pH ocorrem em razão do processo de hidrólise que um íon de origem fraca sofre ao entrar em contato com a água. O equilíbrio entre as espécies formadas é representado pela constante de hidrólise (Kh), cujo valor é obtido pela razão entre a constante de ionização da água (Kw) e a constante de ionização do ácido (Ka) ou da base (Kb). Com base nas informações descritas, calcule o valor do pH de uma solução obtida pela dissolução de 7,40 g de acetato de sódio (CH3COONa) em um volume total de 500 mL.

DadosMassas (g/mol): H = 1u; C = 12u; O = 16u; Na = 23uKw = 1,0·10–14

Ka = 1,8·10–5 a 25 °C

a. 5b. 6c. 8d. 9e. 11,5

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01. UFG-GO A solubilidade do iodeto de chumbo (II) é 1,2·10–3 mol/L.

Calcule o seu produto de solubilidade.

Módulo 100Produto de solubilidade (PS, Kps ou Ks)

Exercícios de Aplicação

02. FMP-RJGrande parte dos pacientes com hiperparatiroidismo

brando exibe poucos sinais de doença óssea e raras anor-malidades inespecíficas, em consequência da elevação do nível do cálcio, mas apresenta tendência extrema à formação de cálculos renais. Isso se deve ao fato de que o excesso de cálcio e fosfato absorvidos pelos intestinos ou mobilizados dos ossos no hiperparatiroidismo será finalmente excretado pelos rins, ocasionando aumento proporcional nas concen-trações dessas substâncias na urina. Em decorrência disso, os cristais de oxalato tendem a se precipitar nos rins, dando origem a cálculos com essa composição.

a. O produto de solubilidade do oxalato de cálcio (CaC2O4) a 25 °C é 2,6·10−9. Determine a concentração de íons C O2 4

2− eliminados pela urina, sabendo-se que a concen-tração dos íons cálcio presente no exame EAS (elemen-tos anormais e sedimentos) é de 4·10−3 mol·L−1 e que, nesse caso, a urina apresenta uma solução saturada de oxalato de cálcio.

b. A reação de hidrólise do oxalato de cálcio está repre-sentada a seguir.

C O H O H C O OH2 42

2 2 2 42 2− −+ +

Se um paciente tem uma dieta rica em alimentos cítri-cos como, por exemplo, brócolis, repolho, fígado, cou-ve-flor, couve, espinafre, tomate etc., bem como rica em frutas como limão, morango, acerola e laranja, isso dificultará a formação dos cristais de oxalato encon-trados na urina. Justifique essa dieta como tratamen-to alimentar com base no princípio de Le Châtelier.

Resolução

PbI Pb Is

mol L

aq

mol L

2

1 2 10

2

1 2 10 2 1 2 103 3 3

2( )

, /

( )

, / ,⋅

+

⋅

−

⋅ ⋅− − −

+� � �mmol L/�

Kps = [Pb2+]·[I–]2

Kps = [1,2·10–3]·[2,4·10–3]2

Kps = 6,9·10–9

Resoluçãoa. Teremos:

CaC O Ca C O2 42

2 42

+ −+

Kps Ca C OC O

C O

= [ ]⋅[ ]⋅ = ⋅[ ]⋅[ ]

[ ] = ⋅

+ −

− − −

−

22 4

2

9 32 4

2

2 42

2 6 10 4 102 6

,, 1104 10

6 5 10

9

3

2 42 7 1

−

−

− − −

⋅[ ] = ⋅ ⋅C O mol L,

b. Teremos: C O2 4

2− + 2 H2OH → H2C2O4 + 2 OH– ↓ Uma dieta rica em alimentos cítricos (ácidos) aumen-

ta a presença de íons H+ no meio, o que irá contribuir para a diminuição dos íons hidroxila, deslocando o equilíbrio no sentido de formação de produto e redu-zindo a concentração de oxalato C O2 4

2−( ).

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03. PUC-RJ Carbonato de cobalto é um sal muito pouco solúvel em

água e, quando saturado na presença de corpo de fundo, a fase sólida se encontra em equilíbrio com os seus íons no meio aquoso.

CoCO Co COs aq aq32

32

( ) ( ) ( )

+ −+

Sendo o produto de solubilidade do carbonato de cobalto, a 25 °C, igual a 1,0·10–10, a solubilidade do sal, em mol·L–1, nessa temperatura, é:

a. 1,0·10–10

b. 1,0·10–9

c. 2,0·10–8

d. 1,0·10–8

e. 1,0·10–5

Exercícios Extras

04. UFF-RJA escassez de água no mundo é agravada pela ausência

do uso sustentável dos recursos naturais e pela má utiliza-ção desses recursos. A desigualdade no acesso à água está relacionada a desigualdades sociais. Controlar o uso da água significa deter poder. Em regiões onde a situação de falta de água já atinge índices críticos, como no continente africano, a média de consumo por pessoa/dia é de 10–15/L, já em Nova York, um cidadão gasta cerca de 2 000 L/dia. A água é con-siderada potável quando é inofensiva à saúde do homem e adequada ao uso doméstico. A água potável apresenta pH em torno de 6,5 a 8,5 e [Cℓ

–] cerca de 250 mg/L. Assim, quando 25,0 mL de solução de NaCℓ 0,10 mol/L reagem com 5,0 mL de uma solução-padrão de AgNO3 0,20 mol/L (Kps do AgCℓ = 1,0·10–10), pode-se afirmar que:

a. [Ag+] é igual [Cℓ

–] na solução resultante. b. [Cℓ

–], na solução, indica que esse índice está acima do valor de referência.

c. [Ag+] é igual 2,0·10–9 mol/L e [Cℓ

–] e está abaixo do valor de referência.

d. [Cℓ

–] é igual 5,0·10–2 mol/L e [Ag+] é 1,0·10–5 mol/L. e. [Cℓ

–] é igual 2,0·10–9 mol/L e [Ag+] é igual a1,35·10–5 mol/L.

05. A figura apresenta quatro tubos de ensaio contendo dife-

rentes soluções e informações sobre as constantes do produ-to de solubilidade.

1

AgC (aq)

Kps = 2 · 10–10

2

Mg(OH)2(aq)

Kps = 8 · 10–12

3

AgNO3 (aq)

solúvel

4

NaI(aq)

solúvel

DadosKps para AgI = 8,0·10–17

2 1 42

2 1 263

==

,

,

Considerando o exposto: a. determine qual das substâncias presentes nos tubos 1

e 2 possui menor solubilidade. Justifique sua resposta utilizando o cálculo da solubilidade, em mol · L–1;

b. determine se haverá formação de precipitado após a mistura de alíquotas das soluções presentes nos tu-bos 3 e 4. Considere que, após a mistura, as concentra-ções dos íons Ag+ e I– sejam iguais a 1,0·10–4 mol·L–1.

ResoluçãoTeremos:Kps = 1,0·10–10

CoCO Co COs aq aq32

32

( ) ( ) ( )

+ −+

Kps Co CO

x Co CO

Kps x x

Kps x

= [ ]⋅[ ]= [ ] = [ ]

= ⋅=

+ −

+ −

232

232

2

x

x

x mol L

2 10

2 10

5 1

1 0 10

1 10

1 10

= ⋅

= ⋅

= ⋅ ⋅

−

−

− −

,

Alternativa correta: EHabilidadeCalcular o valor de Kps pelo valor do coeficiente de solubi-

lidade da substância e vice-versa.

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Exercícios Propostos

Da teoria, leia o tópico 5.

Exercícios de tarefa reforço aprofundamento

06. UFRN O ferro é encontrado, nos alimentos, no estado de oxi-

dação 3+, ou seja, como Fe (III), mas, para que possa ser absorvido pelo organismo, deve apresentar-se no estado de oxidação 2+, ou seja, como Fe (II). Contribuem para a trans-formação do Fe (III) em Fe (II) substâncias redutoras presen-tes no suco gástrico. Por sua vez, outras substâncias podem facilitar ou dificultar a biodisponibilidade do Fe (II) para sua absorção pelo organismo. Em presença da vitamina C, o Fe (II) forma complexos solúveis, enquanto, com o oxalato, forma um composto cujo valor de Kps é muito baixo. Algumas pessoas recomendam consumir espinafre por conter alto teor de Fe (II), mas também por conter elevada quantidade de oxalato. Tam-bém aconselham que a feijoada, rica em Fe (II), seja consu-mida juntamente com suco de laranja, rico em vitamina C. Em relação às recomendações para se consumir espinafre com o suco de laranja, nessas condições, é correto afirmar:

a. O espinafre é uma boa fonte de Fe (II) biodisponível, uma vez que se forma oxalato de Fe (II) muito solúvel, o que facilita sua absorção pelo organismo.

b. O espinafre não é uma boa fonte de Fe (II) biodispo-nível, uma vez que se forma oxalato de Fe (II) pouco solúvel, o que dificulta sua absorção pelo organismo.

c. O complexo formado pela vitamina C com o Fe (II) apresenta elevado valor de Kps, o que dificulta sua absorção.

d. O complexo formado pela vitamina C com o Fe (II) apresenta muito baixo valor de Kps, o que facilita sua absorção.

07. UFPI (adaptado) A solubilidade de fluoreto de cálcio, CaF2, a 18 °C, é

0,0002 mol/L. O produto de solubilidade do CaF2 (Kps) é:a. 4·10–8

b. 3,2·10–11

c. 4,3·10–14

d. 8·10–5

e. 7,2·10–8

Sobre o móduloExplicar equilíbrio heterogêneo.Enfatizar o conceito de produto de solubilidade.Explicar o produto de solubilidade com base nas soluções saturadas e insaturadas.Demonstrar a expressão matemática do produto de solubilidade de um composto iônico com base na sua fórmula.Esclarecer aos alunos que a solubilidade e o produto de solubilidade não são sinônimos, mas sempre há uma relação ma-

temática entre os seus valores.Elucidar a previsão de precipitação de um composto iônico com base no valor do produto iônico.

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08. UFRN A solubilidade do AgCℓ a 18 °C é 0,001435 g/L. Sabendo-

-se que a sua massa molar é 143,5 g/mol, qual será o seu pro-duto de solubilidade, considerando-se a concentração iônica igual à concentração molecular?

a. 1,0·10–10

b. 1,0·10–5

c. 1,5·10–3

d. 3,0·10–3

e. 6,0·10–3

09. Fuvest-SP O produto de solubilidade do BaSO4 vale 1,0·10–10 a 25 °C.

Nessa temperatura, a quantidade, em mols, de BaSO4 que se dissolve em 1 dm3 de água pura é, aproximadamente:

a. 10+10

b. 10+5

c. 10–5

d. 10–10

e. 10–20

10. O produto de solubilidade do hidróxido de alumínio,

Aℓ(OH)3, é expresso pela relação:a. [Aℓ

+3]3·[OH–]b. [Aℓ

+3]·[3 OH–]c. [Aℓ

+3]·[OH–]3

d. [Aℓ

+3]·[OH–]e. [3 Aℓ

+3]·[OH–]

11. O produto de solubilidade do HgCrO4 é 2,0·10–9, a 25 °C.

Qual a solubilidade do HgCrO4, a 25 °C, em mol/L?

12. UFJF-MGA solubilidade de CaCO3 em água, a 20 °C, é igual a

1,3·10–4 mol/L. Qual o valor da constante de solubilidade (Kps) nessa temperatura?

Dada a massa molar do CaCO3 = 100 g/mola. 1,69·10–4

b. 1,69·10–8

c. 1,30·10–2

d. 1,30·10–8

e. 1,69·10–2

13. A solubilidade (S) do AgCℓ em água pode ser determinada

usando-se a constante do produto de solubilidade (Kps). A ex-pressão que pode ser usada para fazer essa determinação é:

a. S = (Kps)2 b. S = (Kps)– 1 c. S = 2·Kps d. S = Kpse. S = (Kps)–2

14. ITA-SPConsidere as afirmações a seguir, todas relativas à tem-

peratura de 25 °C, sabendo que os produtos de solubilidade das substâncias hipotéticas XY, XZ e XW são, respectivamen-te, iguais a 10–8, 10–12 e 10–16, naquela temperatura.

I. Adicionando-se 1·10–3 mol do ânion W proveniente de um sal solúvel a 100 mL de uma solução aquosa saturada em XY sem corpo de fundo, observa-se a for-mação de um sólido.

II. Adicionando-se 1·10–3 mol do ânion Y proveniente de um sal solúvel a 100 mL de uma solução aquosa sa-turada em XW sem corpo de fundo, não se observa a formação de sólido.

III. Adicionando-se 1·10–3 mol de XZ sólido a 100 mL de uma solução aquosa contendo 1·10–3 moI·L–1 de um ânion Z proveniente de um sal solúvel, observa-se um aumento da quantidade de sólido.

IV. Adicionando-se uma solução aquosa saturada em XZ sem corpo de fundo a uma solução aquosa saturada em XZ sem corpo de fundo, observa-se a formação de um sólido.

Das afirmações apresentadas, está(ão) correta(s): a. apenas I e ll. b. apenas I e llI. c. apenas ll. d. apenas III e IV. e. apenas IV.

15. Univas-MGDado que a solubilidade molar do cromato de prata, a

25 °C, em solvente aquoso é 6,5·10–5 mol/L, pode-se afir-mar que a constante do produto de solubilidade, Kps, do referido sal é, aproximadamente:

a. 1,0·10–12

b. 1,0·10–9

c. 5,0·10–12

d. 5,0·10–9

e. 1,0·10–15

16. Fuvest-SPPreparam-se duas soluções saturadas, uma de oxalato de

prata (Ag2C2O4) e outra de tiocianato de prata (AgSCN). Esses dois sais têm, aproximadamente, o mesmo produto de solubi-lidade (da ordem de 10–12). Na primeira ( )Ag C O2 2 4 , a concen-tração de íons prata é [Ag+]1 e, na segunda (AgSCN), [Ag+]2; as concentrações de oxalato e tiocianato são, respectivamente,

C O2 42−[ ] e [ SCN–]. Nesse caso, é correto afirmar que:a. [Ag+]1 = [ Ag+]2 e [ ]C O2 4

2− < [SCN–] b. [Ag+]1 >[ Ag+]2 e [ ]C O2 4

2− > [SCN–]c. [Ag+]1 > [ Ag+]2 e [ ]C O2 4

2− = [SCN–] d. [Ag+]1 < [ Ag+]2 e [ ]C O2 4

2− < [SCN–]e. [Ag+]1 = [ Ag+]2 e [ ]C O2 4

2− > [SCN–]

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01. UFRJCalcular a solubilidade do BaSO4 em uma solução

0,01 mol/L de Na2SO4. Dado: Kps do BaSO4 = 1,5·10–9

Módulo 101Efeito do íon comum e solubilidade

Exercícios de Aplicação

03. ITA-SPAssinale a opção que contém a concentração (em

mol·L–1) de um íon genérico M+, quando se adiciona um com-posto iônico MX sólido até a saturação a uma solução aquosa 5·10–3 mol·L–1 em PX.

Dado: Kps do MX = 5·10–12

a. 2,3·10–6 b. 1,0·10–7

c. 2,3·10–8

d. 1,0·10–9

e. 1,0·10–10

02. UFU-MGPara verificar se em uma amostra de água existem traços

de íon cloreto, um estudante, no laboratório de química, deci-diu adicionar, lenta e continuamente, nitrato de prata, AgNO3, 0,01 mol/L. É sabido que o produto de solubilidade do AgCℓ é 2·10–10. Teoricamente, o estudante previu que haveria:

a. precipitação do cloreto de prata se a concentração do íon cloreto fosse maior ou igual a 2·10–8 mol/L.

b. efervescência, com liberação de gás carbônico, se a concentração do íon cloreto fosse menor ou igual a 2·10–10 mol/L.

c. liberação de odor característico, se o nitrato, ao reagir com o cloreto de concentração 10–2 mol/L, liberasse o gás amônia.

d. mudança de cor da solução, indicando a presença de íon cloreto com concentração igual a 0,01 mol/L.

ResoluçãoDissolução dos sais Na2SO4 e BaSO4:Na SO Na SOs

mol L

aq

mol L

aq2 4

0 01 0 02

42

0 01

2( )

, /

( )

, /

( )

,��� �� ���

→ ++ −

mmol L/�

BaSO Ba SOs

S

aq

S S

42

42

( ) ( )��� �� �� �+ −+

BaSO4(s) Ba aq( )2+ + SO aq4

2( )−

Início Cte. 0 0,01 mol/L

Reage/forma Cte. S mol/L S mol/L

Equilíbrio Cte. S mol/L (0,01 + S) mol/L

Podemos considerar que:0,01 + S = 0,01Kps Ba SO

Kps S

S

S mol L

= [ ]⋅[ ]= ⋅

⋅ = ⋅≈ ⋅

+ −

−

−

242

9

7

0 01

1 5 10 0 01

1 5 10

,

, ,

, /

A solubilidade molar do BaSO4 em solução de Na2SO4 0,01 mol/L é de, aproximadamente, 1,5·10–7 mol/L.

ResoluçãoAgNO Ag NOs

mol L

aq

mol L

aq

mol L

3

0 01 0 01

3

0 01

( )

, /

( )

, /

( )

, /��� �� �→ ++ −

��

[Ag+] = 0,01 mol/LAgC Ag Cs aq aqℓ ℓ( ) ( ) ( )→ ++ −

Kps = [Ag+]·[Cℓ

–]2,0·10–10 = 0,01·[Cℓ

–]

[Cℓ

–] = 2 0 100 01

10,,⋅ −

[Cℓ

–] = 2,0·10–8 mol/LSe a concentração de íons cloretos for superior a

2,0·10–8 mol/L, ocorrerá formação do precipitado AgCℓ.Alternativa correta: A

ResoluçãoMX M+ + X–

Kps = [M+]·[X–]Kps = x·(x + 5·10–3)Perceba que o valor de x é muito menor que 5·10–3,logo (x + 5·10–3) = 5·10–3:5·10–12 = x·5·10–3 ⇒ x = 1·10–9 mol·L–1

Alternativa correta: A HabilidadeCalcular o valor de Kps pelo valor do coeficiente de solubi-

lidade da substância e vice-versa.

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04. FEI-SPConsidere uma solução de um ácido HA de constante de

ionização Ka a uma dada temperatura. Relativamente à adi-ção de um sal solúvel que possui o íon A (íon comum), assi-nale a alternativa correta.

a. O íon comum não desloca o equilíbrio.b. A concentração de íons H+ aumenta. c. O grau de ionização do ácido não se altera. d. A constante de ionização Ka do ácido não se altera,

pois ela depende apenas da temperatura. e. O pH da solução não se altera.

05. A solubilidade molar do CaF2 é 1,89·10–4 mol/L em H2O

pura a 25 °C. Calcule a solubilidade molar do CaF2 em solução de NaF 0,1 mol/L a 25 °C.

Dado: Kps = 2,7·10–11

Exercícios Extras

Seu espaço

Exercícios Propostos

Da teoria, leia os tópicos 6 e 6.A.

Exercícios de tarefa reforço aprofundamento

06. UFRJConsidere uma solução contendo os cátions A+, B+ e C+,

todos com concentração 0,1 mol·L–1. A essa solução gotejou--se hidróxido de sódio (NaOH).

Dados: Kps AOH = 10–8; Kps BOH = 10–12; Kps COH = 10–16

a. Determine a ordem de precipitação dos hidróxidos.b. Calcule a concentração de hidroxila (OH–) necessária

para cada hidróxido precipitar.

07. Adicionou-se, aos poucos e sob forte agitação, pequena

quantidade de BaCℓ2(s) (sal solúvel e finamente dividido) a um litro de solução aquosa de Na2SO4 1,5·10–3 mol/L. Deter-mine a concentração máxima possível de Ba aq( )

2+ , a 25 °C, an-tes de ocorrer sua precipitação, sabendo-se que, na mesma

temperatura, o Kps do BaSO4 é 1,5 · 10–9 (mol/L)2 . Para efeito de resposta, expresse o resultado obtido em µmol/L, sabendo que 1 µmol é igual a 10–6 mol.

08. UFG-GOEstalactites e estalagmites se desenvolvem em cavernas

constituídas por carbonato de cálcio (CaCO3), que é pouco so-lúvel em água. Essas formações ocorrem quando a água da chuva, ao percorrer as rochas, dissolve parte delas formando bicarbonato de cálcio. Uma fração desse bicarbonato de cál-cio converte-se novamente em carbonato de cálcio, originan-do as estalactites e estalagmites. Considerando a situação exemplificada, responda às questões.

DadosKps = 4,9·10–9 a 25 °CMassas atômicas: C = 12u; O = 16u; Ca = 40ua. Qual a solubilidade, em água, do CaCO3 em g/L?b. Qual o efeito sobre a solubilidade do CaCO3 quando se

adiciona Na2CO3? Por quê?

Sobre o móduloDemonstrar como prever e compreender o sentido do deslocamento do equilíbrio por meio do efeito do íon comum.Na webO site a seguir permite que você manipule um pHmetro virtual, testando e verificando no visor do aparelho o valor do pH de

diversas soluções ácidas, básicas e salinas em diferentes concentrações.

Disponível em: < http://group.chem.iastate.edu/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/acidbasepH/ph_meter.html> Acesso em: 1 mar. 2016.

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09. Unimontes-MGO sulfato de bário, BaSO4, é usado pelos radiologistas

como solução de contraste em exames radiológicos. Utiliza- -se, em geral, uma solução saturada desse sal cuja solubilida-de é de 1,0 · 10–5 mol/L.

BaSO Ba SOs aq aq42

42

( ) ( ) ( )→ ++ −

Considerando que o limite de tolerância do íon bário no organismo é cerca de 7,0·10–3, assinale a alternativa incorreta.

a. A adição de mais sulfato diminui a solubilidade do sul-fato de bário.

b. O BaSO4 é um material radiopaco, sendo capaz de bar-rar os raios X.

c. O produto de solubilidade (Kps) do sal sulfato de bário é 1,0·10–10.

d. A ingestão de 100 mL de solução saturada de BaSO4 pode ser letal.

10. UEM-PRA hidroxiapatita é um componente do esmalte dos dentes

que se apresenta insolúvel na saliva. Com base no equilíbrio químico apresentado e considerando que o pH da saliva é de aproximadamente 7,0, assinale o que for correto.

Ca PO OH nH O Ca PO OHs aq aq aq5 4 3 22

435 3( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( )+ → + ++ − −

ℓ

01. Vinagre e limão podem fazer com que diminua a con-centração de hidroxiapatita do esmalte dos dentes.

02. O produto de solubilidade da hidroxiapatita é repre-

sentado por Kps Ca PO OH= [ ] ⋅[ ] ⋅[ ]+ − −2 5

43 3

.

04. Alimentos com pH > 7 favorecem a solubilização da hidroxiapatita.

08. Por efeito do íon comum, alimentos com altas con-centrações de cálcio favorecem o deslocamento do equilíbrio para a direita.

16. As concentrações dos íons OH– e H3O+ na saliva são praticamente iguais.

Dê a soma dos números dos itens corretos.

11. PUCCamp-SPNas estações de tratamento de água, comumente pro-

voca-se a formação de flocos de hidróxido de alumínio para arrastar partículas em suspensão. Suponha que o hidróxido de alumínio seja substituído pelo hidróxido férrico. Qual a menor concentração de íons Fe3+, em mol/L, necessária para provocar a precipitação da base, numa solução que contém 1,0·10–3 mol/L de íons OH–?

Dado o produto de solubilidade do Fe(OH)3 = 6,0·10–38

a. 2,0·10–41

b. 2,0·10–38 c. 2,0·10–35 d. 6,0·10–35 e. 6,0·10–29

12. Unimontes-MG Em um tubo de ensaio contendo solução aquosa satu-

rada de cloreto de sódio, foi adicionada uma solução con-centrada de ácido clorídrico, ocorrendo o que pode ser ob-servado na figura.

Adição de HC: observam-sealguns cristais de NaC que

precipitam da solução.

PAT_H

ASTI

NGS

/ IST

OCK

Dada a equação que representa o equilíbrio de solubili-dade do cloreto de sódio, NaCℓ(s) Na Caq aq( ) ( )

+ −+ ℓ , assinale a alternativa correta.

a. A adição do íon comum cloreto favorece o equilíbrio para a esquerda.

b. O ácido clorídrico reage com cloreto de sódio forman-do um precipitado.

c. A solubilidade do cloreto de sódio é aumentada pela adição de HCℓ.

d. A adição do íon comum aumenta a solubilidade do clo-reto de sódio.

13. UEFS-BAUma solução aquosa, obtida pela adição de óxido de

magnésio à água, está saturada em relação ao hidróxido for-mado, quando:

a. [Mg2+]·[2 (OH)–] = Kpsb. [Mg2+]·[O2–] = Kpsc. [Mg2+]·[(OH)–]2 = Kpsd. [Mg2+]·[2 (OH)–]2 < Kpse. [Mg2+]·[2 (OH)–] > Kps

14. A 25 °C, o produto de solubilidade do BaSO4 é 1,0·10–10. a. Determine a solubilidade molar desse eletrólito pouco

solúvel. b. Determine a solubilidade molar desse eletrólito pouco

solúvel em solução de Na2SO4 0,010 mol·L–1. c. Com base nos seus cálculos, explique o que acontece

com a solubilidade do BaSO4 em solução de Na2SO4 0,010 mol·L–1.

15. Sabendo que o Kps do sulfato de bário (BaSO4) é 1,6·10–9,

qual a massa, em gramas, de sulfato de bário que se pode dis-solver em meio litro de água?

Massas atômicas: O = 16u; S = 32u; Ba = 137u

16. Embora o sulfato de cálcio se dissolva em água, isso

ocorre somente em pequenas quantidades. Assim, acerca de uma solução saturada desse sulfato, é correto afirmar que:

01. as espécies Ca2+ e SO42− estarão presentes em solução.

02. por filtração, é possível recuperar o sal não dissolvido. 04. o sulfato de cálcio puro é uma substância simples. 08. se o íon sulfato fosse um ânion de um ácido forte e o

cálcio, um cátion de uma base fraca, o pH da solução seria ácido.

16. a adição de sulfato de sódio, um sal bastante solúvel à solução, não interfere na solubilidade do sulfato de cálcio.

Dê a soma dos números dos itens corretos.

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01. Fuvest-SP Coloca-se, em um recipiente de vidro, água destilada,

gotas de solução de fenolftaleína e, em seguida, pedaços de sódio metálico. Observa-se, então, violenta reação do metal com a água, resultando chama na superfície exposta do metal e coloração rósea na solução. A chama resulta da queima do:

Água comfenolftaleína

Sódio

Chama

a. hidrogênio produzido na reação. b. oxigênio produzido na reação. c. nitrogênio do ar. d. monóxido de carbono produzido na reação. e. dióxido de carbono produzido na reação.

03. Observe as reações químicas a seguir.I. AgNO NaC AgC NaNOaq aq s aq3 3( ) ( ) ( ) ( ) + → +ℓ ℓ

II. 2 2 2HC Mg MgC Haq s aq gℓ ℓ( ) ( ) ( ) ( ) + → +III. Zn CuSO ZnSO Cus aq aq s( ) ( ) ( ) ( ) + → +4 4

IV. Mg O MgOs g s( ) ( ) ( ) + →2 2Analisando as alternativas de cima para baixo, podemos

afirmar que os tipos de reação são:a. I-dupla-troca, II-simples troca, III- dupla-troca, IV-síntese.b. I-dupla-troca, II-síntese, III-simples troca, IV-simples troca.c. I-dupla-troca, II-simples troca, III-simples troca, IV-síntese.d. I-dupla-troca, II-síntese, III-dupla-troca, IV-síntese.e. I-dupla-troca, II-dupla-troca, III-síntese, IV-síntese.

Módulo 102Deslocamento ou simples troca no equilíbrio químico

Exercícios de Aplicação

02. UECEA fila de reatividade dos metais mais comuns é a seguinte:

K, Ba, Ca, Na, Mg, A, Zn, Fe, Cu, Hg, Ag, Au

Reatividade crescente

Consultando essa fila, assinale a alternativa cuja reação química não ocorre.

a. Mg + CuBr2 → Cu + MgBr2 b. Ca + FeSO4 → Fe + CaSO4

c. Hg + ZnCℓ2 → Zn + HgCℓ2 d. Cu + 2 AgCℓ → 2 Ag + CuCℓ2

ResoluçãoO sódio (Na), por ser mais reativo, desloca o hidrogênio

(H) e a reação ocorre.Equação da reação envolvida: Na(s) + H2O(ℓ) ⇒ NaOH(aq) + 1/2 H2(g)

A reação é exotérmica e faz com que o hidrogênio forma-do se inflame, resultando na combustão.

Alternativa correta: A

ResoluçãoDe acordo com a tabela, o mercúrio é menos reativo que o

zinco, portanto não se pode deslocá-lo.Alternativa correta: C

Resolução I. AgNO NaC AgC NaNOaq aq s aq3 3( ) ( ) ( ) ( ) + → +ℓ ℓ

(dupla-troca)II. 2 2 2HC Mg MgC Haq s aq gℓ ℓ( ) ( ) ( ) ( ) + → + (simples troca)III. Zn CuSO ZnSO Cus aq aq s( ) ( ) ( ) ( ) + → +4 4

(simples troca)IV. Mg O MgOs g s( ) ( ) ( ) + →2 2 (síntese)Alternativa correta: CHabilidadeCompreender o fenômeno do deslocamento do equilíbrio

em reações químicas.

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04. EsPCEx-SP/Aman-RJO ácido clorídrico, HCℓ reage com alguns metais. Ao reagir

com o magnésio metálico (Mg°) forma como produtos um gás inflamável/explosivo e um sal. Os nomes desses produtos formados são, respectivamente:

a. gás cloro e clorato de magnésio. b. gás hidrogênio e clorato de magnésio. c. gás oxigênio e cloreto de magnésio. d. gás hidrogênio e cloreto de magnésio. e. gás cloro e clorito de magnésio.

05. FCC-SPDentre os metais apresentados a seguir, quais reagem

com água quente originando cátions bivalentes e liberando hidrogênio?

a. Alumínio e berílio b. Prata e sódioc. Cálcio e mercúriod. Mercúrio e pratae. Cálcio e magnésio

Exercícios Extras

Seu espaço

Exercícios Propostos

Da teoria, leia o tópico 7.

Exercícios de tarefa reforço aprofundamento

06. Mackenzie-SPK > Ca > Na > Mg > Aℓ > Zn > Fe > H > Cu > Hg > Ag > Au Consultando a fila de reatividade apresentada (dada em

ordem decrescente), a alternativa que contém a equação de uma reação que não ocorre é:

a. Cu + 2 AgNO3 → 2 Ag + Cu(NO3)2 b. 2 Aℓ + 6 HCℓ → 2 AℓCℓ3 + 3 H2 c. Mg + FeSO4 → Fe + MgSO4 d. Zn + 2 NaCℓ → 2 Na + ZnCℓ2 e. 2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2

07. UFSM-RS

Na A Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Au

Aumenta a oxidação.

Analisando a série eletromotriz, que fornece a reatividade dos metais, e sabendo que, quanto maior a oxidação, maiores serão a reatividade e a capacidade de deslocamento, assinale a reação que irá ocorrer espontaneamente.

a. 2 Aℓ(s) + 3 Cu4SO4(aq) →b. 3 Ag(s) + FeCℓ3(aq) →c. Cu(s) + NaCℓ(aq) →d. Ag(s) + CuSO4(aq) →e. Pb(s) + ZnSO4(aq) →

08. ITA-SPUma camada escura é formada sobre objetos de prata

expostos a uma atmosfera poluída contendo compostos de enxofre. Essa camada pode ser removida quimicamente en-volvendo-se os objetos em questão com uma folha de alumí-nio. A equação química que melhor representa a reação que ocorre nesse caso é:

a. 3 Ag2S(s) + 2 Aℓ(s) → 6 Ag(s) + Aℓ2S3(s) b. 3 Ag2O(s) + 2 Aℓ(s) → 6 Ag(s) + Aℓ2O3(s) c. 3 AgH(s) + Aℓ(s) → 3 Ag(s) + AℓH3(s) d. 3 Ag2SO4(s) + 2 Aℓ(s) → 6 Ag(s) + Aℓ2S3(s) + 6 O2(g)

e. 3 Ag2SO3(s) + 2 Aℓ(s) → 6 Ag(s) + Aℓ2S3(s) + 9/2 O2(g)

Sobre o móduloDemonstrar como reconhecer e equacionar reações de simples troca.Explicar o conceito de metal reativo e metal nobre.Enfatizar como reconhecer oxidações e reduções envolvidas nas reações de simples troca.Reforçar que a oxidação não precisa obrigatoriamente estar vinculada a uma reação com oxigênio.

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09. UFRJReações de deslocamento ou simples troca são aquelas

em que uma substância simples de um elemento mais reati-vo desloca outra de uma substância composta. Um exemplo de reação de deslocamento, em que o cálcio desloca o hidro-gênio, é apresentado por:

Ca(s) + 2 HNO3(aq) → Ca(NO3)2(aq) + H2(g)

a. Qual o nome do sal formado nessa reação?b. Por analogia, apresente a equação da reação em que o

alumínio desloca o hidrogênio do ácido clorídrico.

10. Verifique se as reações a seguir ocorrem ou não.a. Fe + 2 Cu(NO3)2 → 2 Cu + Fe(NO3)2 b. 2 Ag + H2SO4 → H2 + Ag2SO4

11. Qual dos metais não poderia realizar uma reação de des-

locamento com o AgNO3 (nitrato de prata)?a. Cub. Fec. Kd. Nae. Au

12. UPEUm bloco de gelo seco foi cortado em duas partes. Em

uma delas, foi feita uma cavidade para onde se transferiram raspas de magnésio. Depois, com o auxílio de um maçarico manual, uma parte do magnésio foi queimada e o bloco, tam-pado. O restante do metal queimou, deixando o bloco pareci-do com uma luminária, da qual saía uma fumaça preta. Após o fim da queima, com o auxílio de um palito, um material foi retirado da cavidade do bloco. Ele era constituído por uma mistura de dois sólidos, um branco e outro preto, que são es-táveis à temperatura ambiente.

Sobre esse processo, é correto afirmar que: a. antes do uso do maçarico, o Mg reagiu com o CO2 lique-

feito, produzindo carbonato de magnésio. b. antes de o bloco ser tampado, o Mg reagiu com o CO2

atmosférico para produzir CO e vapor-d’água.c. quando a chama do maçarico entrou em contato com

o Mg, teve início a produção do hidróxido de magnésio, que é o sólido preto retirado com o palito.

d. após o bloco ser tampado, o Mg reagiu com o CO2 subli-mado, produzindo óxido de magnésio e carbono.

e. após o final da combustão, houve a formação de hidró-xido de magnésio e carbono, que são os dois sólidos constituintes da mistura.

13. Mackenzie-SPCu(NO3)2 + Ag → (Não ocorre reação.)2 AgNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + 2 AgCuSO4 + Zn → ZnSO4 + CuZnSO4 + Cu → (Não ocorre reação.)Os resultados observados nas experiências equaciona-

das nos permitem afirmar que a ordem decrescente de reati-vidade dos metais envolvidos é:

a. Zn > Cu > Agb. Ag > Cu > Znc. Cu > Zn > Ag

d. Ag > Zn > Cue. Zn > Ag > Cu

14. Espcex-SP/Aman-RJUma fina película escura é formada sobre objetos de pra-

ta expostos a uma atmosfera poluída contendo compostos de enxofre, entre eles o ácido sulfídrico. Essa película pode ser removida quimicamente, envolvendo os objetos em questão em uma toalha de papel alumínio e mergulhando-os em um banho de água quente. O resultado final é a recuperação da prata metálica. As equações balanceadas que representam, respectivamente, a reação ocorrida com a prata dos objetos e o composto de enxofre supracitado, na presença de oxigênio, e a reação ocorrida no processo de remoção da substância da película escura com o alumínio metálico do papel, são:

a. 4 Ag(s) + 2 H2S(g) + 1 O2(g) → 2 Ag2S(s) + 2 H2O(ℓ); 3 Ag2S(s) + 2 Aℓ(s) → 6 Ag(s) + 1 Aℓ2S3(s).

b. 4 Ag(s) + 1 H2S(s) + 1 O2(g) → 2 Ag2O(s) + H2SO3(ℓ) + 1/2 O2(g); 3 Ag2O(s) + Aℓ(s) → 3 Ag(s) + Aℓ2O3(s).

c. 4 Ag(s) + 1 H2S(s) + 1 O2(g) → 2 Ag2S(s) + 2 H2O(ℓ); 2 Ag2S(s) + 4 Aℓ(s) → 4 Ag2S(s) + 2 Aℓ2S(s).

d. 2 Ag(s) + 1 H2SO4(g) + 1/2 O2(g) → 1 Ag2SO4(s) + H2O(ℓ); 3 Ag2SO4(s) + 2 Aℓ(s) → 3 Ag(s) + Aℓ3S2(s) + O2(g).

e. 2 Ag(s) + 1 H2SO3(s) + 1 O2(g) → 1 Ag2SO3(s) + H2O2(ℓ); 3 Ag2SO3(s) + 2 Aℓ(s) → 6 AgO(s) + Aℓ2S3(s) + 3/2 O3(g).

15. UFSCar-SPN2, O2 e Cℓ2 gasosos foram recolhidos separadamente em três

recipientes, rotulados X, Y e Z, não necessariamente nesta ordem. Com esses gases foram realizadas as experiências seguintes.

I. Introduzindo-se ferro metálico pulverizado aquecido ao rubro, observou-se a reação vigorosa apenas nos recipientes X e Y.

II. O borbulhamento isolado dos gases, originalmente contidos nos frascos X, Y e Z, em volumes iguais de água, levou à alteração do pH da solução resultante apenas no caso do gás contido no recipiente X.

Com base nessas informações, faça o que se pede. a. Identifique os conteúdos dos frascos X, Y e Z. Justifi-

que sua resposta. b. Escreva a equação balanceada do gás contido no reci-

piente Y com o ferro metálico.

16. UTF-PRO monóxido de carbono é usado pela indústria química

por duas razões:I. pode ser obtido a partir de reservas que contêm carbo-

no, tais como carvão ou gás natural;II. constitui-se em uma estrutura básica a partir da qual mo-

léculas orgânicas mais complexas podem ser formadas.Para muitas reações, o monóxido de carbono é usado

em combinação com o hidrogênio, como na reação do carvão com o vapor-d'água, mostrada a seguir:

C(s) + H2O(g) → CO(g) + H2(g)

Química Nova na Escola, 1999, v. 9, p. 03.

A reação mostrada seria um exemplo de reação de:a. simples troca. b. decomposição.c. dupla-troca.

d. síntese.e. análise.

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Anotações

FÍSM

AT

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QUÍ

BIO

GEO

LPO

FIL

HIS

SOC

Química

232231

RES

Capítulo 14 ............. 228Módulo 49 ............239

Capítulo 15 ..............244Módulo 50 ............251Módulo 51 ............255

ISTO

CK/G

ETTY

IMAG

ES

1. Funções orgânicas nitrogenadas 2302. Aminas 2303. Amidas 2344. Nitrilas 2365. Nitrocompostos 2376. Organizador gráfico 238Módulo 49 – Aminas, amidas, nitrilas e nitrocompostos 239

• Nomear os compostos orgânicos de acordo com as normas da IUPAC (Nomenclatura Ofi cial).

• Identifi car e distinguir fórmulas estruturais de hidrocarbonetos, aminas, amidas, ácidos carboxílicos, ésteres, éteres, aldeídos, cetonas, álcoois etc.

ISTO

CK/G

ETTY

IMAG

ES

229

Neste capítulo, estudaremos os elementos que constituem as funções orgânicas nitrogenadas.A cafeína, por exemplo, é um composto nitrogenado classificado como alcaloide, uma amina

de ocorrência natural derivada de uma fonte vegetal. Esse composto de sabor amargo é encon-trado no café, no chá, nas bebidas de cola e no chocolate.

Trata-se de um estimulante leve que, geralmente, apresenta uma sensação de alerta após seu consumo, o qual também aumenta a frequência cardíaca, dilata vias aéreas e estimula a secreção de ácido gástrico.

Funções nitrogenadas 14

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1. Funções orgânicas nitrogenadasAssim como estudamos as funções orgânicas oxigena-

das, estudaremos agora as funções orgânicas nitrogenadas, que constituem os compostos orgânicos que apresentam, em sua estrutura, pelo menos um átomo de nitrogênio.

Por meio de diferentes arranjos entre os átomos desses compostos, formam-se os grupos funcionais das aminas, das amidas, das nitrilas, dos nitrocompostos, entre outros, os quais têm várias aplicações, como corantes, fertilizantes, medicamentos, cosméticos, explosivos etc.

ISTO

CK /

GETT

Y IM

AGES

O primeiro corante sintético utilizado com sucesso no tingimento de tecidos foi obtido por meio da metilfenilamina.

2. AminasAs aminas são compostos orgânicos derivados da amô-

nia (NH3). Os átomos de hidrogênio da amônia podem ser substituídos por radicais orgânicos (R) que podem ser iguais ou diferentes entre si. Essas substâncias (aminas) são en-contradas no nosso corpo, como também em algumas vitami-nas e em certas drogas.

Quando somente um átomo de hidrogênio é substituído, temos uma amina primária. Dois átomos de hidrogênio subs-tituídos resultam em uma amina secundária e a substituição dos três átomos de hidrogênio forma uma amina terciária.

Observe os exemplos.• As aminas primárias possuem um único radical ligado

ao nitrogênio (RNH2):

R — N — H

H

Um grupo R ligado ao nitrogênio

ExemploNH2 — CH2 — CH3

Monoamina

• As aminas secundárias possuem dois radicais ligados ao nitrogênio (R2NH):

R — N — H

R

Dois grupos R ligados ao nitrogênio

ExemploH3C — NH — CH2 — CH3

Diamina

• As aminas terciárias possuem três radicais ligados ao nitrogênio (R3N):

R

R — N — R

Três grupos R ligados ao nitrogênio

Exemplo

H3C — CH2 — N — CH3

CH3Triamina

ObservaçãoOs substituintes R podem ser alifáticos ou aromáticos.

A nomenclatura das aminas se dá escrevendo-se os no-mes dos grupos ligados ao nitrogênio, em ordem alfabética, seguidos da palavra amina.

Veja o esquema:prefixo + infixo + amina

Observe:NH2 — CH2 — CH3

Etilamina

H3C — NH — CH2 — CH3 Etil-metilamina

H3C — CH2 — N — CH3

CH3

Etil-dimetilamina (o pre�xo "di" não é considerado para

a ordem alfabética.)

Quando o composto orgânico apresentar uma cadeia maior e/ou mais ramificada, pode-se considerar o grupo que contém o nitrogênio como uma ramificação de nome amina, dando a esse grupo as prioridades de grupo funcional, como as demais funções orgânicas estudadas.

H3C — CH — CH2 — CH2 — CH2 — CH3

NH2

hexan-2-amina

H3C — CH — CH — CH2 — CH3

CH3 NH2

2-metil-pentan-3-amina

H3C — CH2 — CH — C — CH — CH3

CH3

NH2

4-metil-hex-2-en-3-amina

NH2

Cicloexilamina

P

O

HO OH

ONH2 Fosfoetanolamina

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As aminas aromáticas são denominadas como derivadas de anilina.Exemplos

NH2

Benzenoamina oufenilamina (anilina)

NH2

Br2-bromo-fenilamina

ObservaçãoA anilina foi isolada pela primeira vez em 1826, por meio da destilação do índigo, corante azul do jeans. É extraída da planta

Indigofera suffruticosa.Para que servem as aminas?As aminas são usadas como aceleradores no processo de vulcanização da borracha, na fabricação de alguns ti-

pos de sabões, na preparação de corantes, na produção de medicamentos, como tensoativos (substâncias que al-teram a tensão superficial de soluções aquosas), sulfas (substâncias utilizadas como remédio no combate a certas infecções) etc.

A. Basicidade das aminasA basicidade ou alcalinidade das aminas ocorre pela presença do par eletrônico livre no nitrogênio. As aminas reagem com

ácidos para formar sais ácido-base. O caráter básico das aminas é acentuadamente mais forte que o dos álcoois e éteres, que também apresentam pares de elétrons livres no oxigênio. A alcalinidade das aminas é decorrente da menor eletronegatividade do nitrogênio comparado com o oxigênio, que facilita o compartilhamento de seu par de elétrons.

As alquilaminas ou aminas alifáticas têm maior alcalinidade que as arilaminas (aminas aromáticas). A menor basicidade das aminas aromáticas ocorre por causa da ressonância dos elétrons do anel aromático com o par de elétrons do nitrogênio, o que diminui a disponibilidade destes.

A ordem decrescente de basicidade relativa de aminas primárias, secundárias e terciárias é:

R2NH > R—NH2 ≈ R3N > NH3 > Ar — NH2 > Ar2NH > Ar3N

B. Solubilidade das aminasAs aminas são compostos polares. Aminas de baixa massa molecular, com até cinco átomos de carbono, são solúveis

em água. Aminas primárias e secundárias formam ligações de hidrogênio; assim, as aminas têm maiores temperaturas de ebulição que alcanos com massas moleculares semelhantes. O nitrogênio não é tão eletronegativo quanto o oxigênio, o que significa que as ligações de hidrogênio entre moléculas de aminas são mais fracas que as ligações de hidrogênio entre molé-culas de álcoois.

CH3 — N — H O

O

O

H

H

H

H H

H

H

CH3 — N — H O

O

H

H

HCH3

H

CH3 — N — CH3

O

H

CH3

H

Composto Dimetilamina Trimetilamina Etilamina Dietilamina

T.F. (°C) −96,0 −124,0 −80,6 −50,0

T.E. (°C) +7,5 +3,5 +16,6 +55,5

As aminas, conforme seu estado de agregação, podem se apresentar, em temperatura ambiente, como gases, líquidos ou sólidos.

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Veja a seguir exemplos de neurotransmissores respon-sáveis por algumas de nossas sensações, todos contendo grupos amina.

HO

OH

NH2

Dopamina – Produz sensações de satisfação e prazer.

HO

OH

OH

NH2

Noradrenalina – Responsável pelo nosso comportamen-to diante de uma situação de risco; semelhante à adrenalina.

HO

OH

OH HN

CH3

Adrenalina – Responsável pelas reações de estresse, como situações de fuga ou luta.

É reconhecida por dilatação da pupila, taquicardia, suor excessivo e tremores.

HO

OH

NH

NH2

Sorotonina – Regula o humor, o sono e a atividade sexual.

Veja alguns exemplos de onde as aminas estão pre-sentes em nosso dia a dia.

H3C — N

CH3

CH3

ISTOCK / GETTY IMAGES

A trimetilamina é responsável pelo odor de peixe.

H3C

OH

O

ISTOCK / GETTY IMAGES

O ácido para-aminobenzoico (PABA) é usado na fabri-cação de protetores solares.

Cigarro e gravidez não combinam

As impurezas do cigarro afetam diretamente o cérebro em formação, podendo ocasionar danos

motores e de aprendizagem no futuro.

Cigarro e gravidez não combinam. Mas, mes-mo sabendo que as substâncias tóxicas do cigar-ro podem causar vários danos à saúde do bebê, muitas mulheres teimam em não largar o vício. O resultado são abortos espontâneos, nascimen-to de bebês prematuros, complicações durante o parto, sangramentos, má-formação do feto e até mesmo cólicas para a criança.

Um das causas negativas do uso do cigarro para o desenvolvimento perfeito do feto está na

diminuição do oxigênio que é entregue a ele. O oxigênio, que deve passar da mãe para o fi-lho, perde lugar para o monóxido de carbono, que está na fumaça do cigarro. As substâncias tóxicas do fumo prejudicam ainda a placenta – aumentando a liberação de catecolaminas, que, por sua vez, diminuem o fluxo de sangue que chega ao bebê.

Sem contar que as impurezas do cigarro afe-tam diretamente o cérebro em formação, poden-do ocasionar danos motores e de aprendizagem no futuro.

Como se não bastasse, outro comprometi-mento ao organismo do feto causado pela nico-tina é o desenvolvimento dos pulmões. Quando a mãe está fumando um cigarro, o bebê pode

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ficar até 90 minutos sem realizar movimentos respiratórios. E, apesar de pesquisas revelarem que os efeitos nocivos do cigarro são maiores durante a segunda metade da gravidez, a ideia é aproveitar a gestação para dar um basta defi-nitivo no cigarro.

Dessa maneira, os benefícios são garantidos para mães e filhos. 

Disponível em: <http://abp.org.br/portal/clippingsis/exibClipping/?clipping=6321>. Acesso em: 18 jan. 2016.

Serotonina, C10H12N2OA serotonina é um neurotransmissor, ou seja,

uma molécula envolvida na comunicação entre neurônios. A fórmula molecular da serotonina é C10H12N2O – massa molar 176,21 g/mol. Seu nome sistemático é 5-hidroxitriptamina.

A serotonina é uma monoamina, pertencen-te ao grupo das “aminas biogênicas”, produzi-da por meio do aminoácido aromático essen-cial L-triptofano.

Sofre hidroxilação pela triptofano hidroxilase, convertendo-se a 5-hidroxi-L-triptofano, que, em seguida, é descarboxilado pela 5-hidroxitriptofa-no descarboxilase, resultando na 5-hidroxitripta-mina (serotonina).

A serotonina apresenta funções diversas, como o controle da liberação de alguns hormô-nios e a regulação do ritmo circadiano, do sono e do apetite.

Algumas fontes alimentares de aminoácido triptofano são:

− leite e iogurte desnatado;− queijo branco;− carne e peixe;− banana e abacate;− legumes;− feijão e soja;− mel;

− nozes, castanha e amendoim. Também é encontrada na secreção de vespas e no veneno do escorpião, onde funciona como irritante, pois sua injeção intrave-nosa leva a dor, formigamento, náusea, cólicas e a outros sintomas desagradáveis.

A serotonina foi inicialmente reconheci-da como um potente vasoconstritor no soro sanguíneo e foi isolada, em 1948, por Page, sendo mais tarde associada ao sistema ner-voso central. É produzida naturalmente pela glândula pineal, que fica bem no centro do cérebro humano. O ser humano adulto possui de 5 a 10 mg de serotonina: 90% fica no in-testino e o restante, nas plaquetas sanguíneas e no cérebro.

Baixos níveis de serotonina estão aparente-mente relacionados a humor, emoções, ansie-dade, desordens obsessivas compulsivas, com-portamento agressivo e depressões, de leves a graves, associadas aos sintomas de ansiedade, apatia, medo, sentimentos de inutilidade, insô-nia e fadiga. A evidência mais concreta da li-gação entre a serotonina e a depressão é a di-minuição das concentrações de metabólitos da serotonina no líquido cerebrospinal e nos teci-dos do cérebro de pessoas deprimidas. Fárma-cos que aumentam a quantidade de serotonina no cérebro podem ser úteis no tratamento de pacientes deprimidos. Medicamentos antide-pressivos aumentam os níveis de serotonina na sinapse pelo bloqueio da recaptação da seroto-nina na célula pré-sináptica.

Alguns autores sugerem haver correlação entre a melhoria do bem-estar, que ocorre com a ingestão de chocolate, com o aumento da se-rotonina do cérebro, entre outros neurotrans-missores.

Disponível em: <http://qnint.sbq.org.br/novo/index.php?hash=molecula.164>. Acesso em: 14 jan. 2016.

01. UFPRA fenilefrina, cuja estrutura está representada a seguir, é

usada como descongestionante nasal por inalação. Sobre a fenilefrina, é correto afirmar que:

— C — C — N — CH3

H

H2H

OHHO

01. na sua estrutura, existem duas hidroxilas alcoólicas.02. as funções existentes nesse composto são: fenol,

álcool e amina.04. a função amina presente caracteriza uma amina pri-

mária, porque só tem um nitrogênio.08. a função amina presente é classificada como se-

cundária.

16. os substituintes do anel aromático estão localizados em posição meta.

Dê a soma dos números dos itens corretos.

Resolução01. Incorreto. Uma das hidroxilas (grupo —OH) está li-

gada a um carbono saturado, o que caracteriza um grupo álcool, e a outra está ligada a um núcleo aro-mático, o que caracteriza um grupo fenol.

02. Correto04. Incorreto. Trata-se de uma amina secundária (há

dois substituintes ou duas cadeias carbônicas liga-das diretamente ao nitrogênio).

08. Correto16. CorretoResposta: 26 (02 + 08 + 16)

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3. AmidasAs amidas são compostos orgânicos nitrogenados deri-

vados de ácidos carboxílicos e de aminas que apresentam o seguinte grupo funcional amino-carbonilo:

CR N

R

O

R

A letra R pode ser um grupo substituinte alquilo ou aromático ou um hidrogênio.

Caracteriza-se por um grupo carbonilo (C = O), ligado a um átomo de nitrogênio (N). Dependendo do número de radicais acilas ligados à molécula de nitrogênio, as amidas são clas-sificadas em:

• primárias − Apresentam apenas um grupo carbonila ligado ao nitrogênio:

H — C

O

N — H

H

• secundárias − Apresentam dois grupamentos carbo-nila ligados ao nitrogênio:

H — C

O

N — C

H

O

CH3

• terciárias − apresentam três grupamentos carbonila ligados ao nitrogênio:

H — C

O

N — C

C — O

O

CH3

CH3

As amidas permitem a ligação entre os aminoácidos que constituem as proteínas, moléculas presentes em todos os seres vivos. A união de aminoácidos para a formação das proteínas, como veremos posteriormente, é feita por meio de uma ligação peptídica, formando uma cadeia maior.

A nomenclatura das amidas é derivada da nomenclatura dos ácidos carboxílicos.

Observe os exemplos.

H3C — C — C — C H2 H2 NH2

O

Butanoamida

12

34

5

6

C

CH3

NH2

Br

O

4-bromo-3-metil-ciclo-hexanoamida

Algumas vezes, os dois hidrogênios ligados ao átomo de nitrogênio também podem ser substituídos por radicais R. Observe, nos exemplos, como ocorre sua nomenclatura.

CH3 — CH2 — CO

NH — CH3

N-metil-propanamida(Observe que a letra N,antes do nome, indica oradical ligado ao átomo

de nitrogênio.)

CH3 — CO

N — CH3N,N-etil-metil-etananamida

CH2 — CH3

As amidas são utilizadas em muitas sínteses orgânicas; algumas delas formam compostos com grande valor econô-mico, como o náilon.

A. Basicidade das amidasAs amidas não apresentam caráter básico pronunciado;

o par eletrônico isolado do nitrogênio não fica disponível por causa da ressonância mostrada:

O

C

R NH2

O

C

R NH2

+

–

B. Solubilidade das amidasAs amidas mais simples são solúveis em água graças à

polaridade de suas moléculas; as amidas primárias e secun-dárias apresentam temperatura de fusão e de ebulição mais altas que a de outros compostos de mesma massa molecular por causa da formação de ligações de hidrogênio:

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CH3 — C — N — H O — H

H H

O

R — C — N — H

R — C — N — H O — C

N — H

R

H

R — C — N — H

H

H

H

O

O

O

H — O

H

As amidas podem ser, de acordo com sua estrutura, líquidas ou sólidas em temperatura ambiente.

CafeínaA cafeína é um alcaloide, identificado como

1,3,7-trimetilxantina, cuja estrutura contém um esqueleto de purina.

N

NN

N

CH3

CH3H3CO

O

Esse alcaloide é encontrado em grande quan-tidade nas sementes de café (Coffee sp.) e nas folhas de chá verde (Camilla sinensis). Também pode ser achado em outros produtos vegetais, particularmente no cacau (Theobroma cocoa), no guaraná (Paullinia cupana) e na erva-mate (Ilex paraguayensis).

Embora uma parcela pequena da população consuma cafeína na forma de fármacos como antigripais, grande parte desse alcaloide é inge-rida na forma de bebidas. Uma xícara de café pode conter, em média, cerca de 80 mg de cafeí-na, enquanto uma lata de Coca-Cola, em torno de 34-41 mg. A cafeína é um dos alcaloides com atividade biológica mais ingeridos no planeta. Apresenta ação farmacológica variada, provo-cando, entre outros efeitos, alterações no siste-ma nervoso central, no sistema cardiovascular e na homeostase de cálcio.

Os efeitos da cafeína sobre o comportamen-to humano têm sido objeto de estudos a algu-mas décadas. Esses efeitos podem ser descri-tos como aumento da capacidade de alerta e redução da fadiga, com concomitante melhora no desempenho de atividades que requeiram

maior vigilância. Em contrapartida, o consumo de cafeína pode afetar negativamente o controle motor e a qualidade do sono, bem como causar irritabilidade em indivíduos com quadro de an-siedade. O efeito da ingestão de cafeína sobre o sistema cardiovascular ainda é motivo de gran-de controvérsia. Seu consumo regular parece elevar a pressão arterial de forma persistente e, dessa forma, indivíduos com hipertensão, doen-ça coronariana e arritmia cardíaca deveriam ser encorajados a reduzir seus níveis de ingestão de cafeína. Com relação à homeostase de cál-cio, dados compilados em uma revisão indicam que a cafeína não é prejudicial ao metabolismo ósseo de indivíduos cujo consumo de cálcio é adequado às suas necessidades metabólicas. Um estudo sobre os efeitos da cafeína na saú-de humana indicou que seu consumo modera-do (máximo de 4,6 mg/kg de peso), praticado por adultos saudáveis em idade reprodutiva, não está associado a efeitos adversos.

Em face do seu largo espectro de ação fi-siológica, existe, de fato, um grande interesse da comunidade científica no estabelecimento de níveis seguros de ingestão de cafeína para diversos subgrupos populacionais humanos. Além disso, a cafeína é uma droga estimulante que pode ser usada indevidamente em ativi-dades esportivas oficiais e, portanto, necessi-ta ser monitorada continuamente durante as competições. Evidentemente, o conhecimento das técnicas para análise de cafeína em ma-trizes alimentícias e fluidos biológicos, bem como suas vantagens e limitações, é um fator primordial para monitorar os níveis de cafeína no organismo.

Disponível em: <http://quimicanova.sbq.org.br/imagebank/pdf/Vol30No1_99_20RV05372.pdf>. Acesso em: 14 jan. 2016.

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01. Indique as classes funcionais presentes na cafeína, cuja

fórmula estrutural está apresentada a seguir.

N

NN

N

CH3

CH3H3CO

O

Resolução

N

NN

N

CH3

CH3H3CO

O Amida

Amida

Amina

Amina

A cafeína apresenta as funções amina e amida.

APRENDER SEMPRE 27

A. Propriedades físicasTemperatura de ebuliçãoOs cianetos de baixa massa molecular são líquidos em

temperatura ambiente. Veja os exemplos a seguir.

Nitrilo T.E. (°C)

CH3 — CN 82

CH3 — CH2 — CN 97

CH3 — CH2 — CH2 — CN 116-118

Essas temperaturas são consideradas elevadas, de acordo com o tamanho da cadeia carbônica, que deveria ser semelhante ao tamanho dos nitrilos se eles fossem capazes de formar ligações de hidrogênio. No entanto, eles não formam essas ligações, pois não há átomo de hidrogênio ligado ao átomo de nitrogênio. Assim, as in-terações intermoleculares ocorrem graças a forças de dipolo permanente.

Solubilidade em águaO etanonitrilo é completamente solúvel em água; a

solubilidade diminui com o aumento da cadeia carbônica. Veja o quadro.

Nitrilo Solubilidade a 20 °C

CH3 — CN Miscível

CH3 — CH2 — CN 10 g/100 cm3 de água

CH3 — CH2 — CH2 — CN 3 g/100 cm3 de água

A razão da solubilidade em água advém da formação da ligação de hidrogênio com moléculas de água, embora os ni-trilos não realizem ligações de hidrogênio entre eles.

CH3 — C — Nδ–

δ+H

O — H

Ligação de hidrogênio

4. NitrilasAs nitrilas ou nitrilos são compostos orgânicos nitrogena-

dos que apresentam o seguinte grupo funcional:

(R — C ≡ N)

Constituem uma classe de compostos químicos que apresentam um átomo de nitrogênio ligado a um átomo de carbono por meio de uma ligação química covalente tripla.

A nomenclatura das nitrilas ocorre pela adição do sufixo nitrila ou cianeto, já que as nitrilas são análogas ao ácido cia-nídrico (H — C ≡ N):

CN Butanonitrila

— C — N

Uma nitrila insaturada importante é a acrilonitrila (CH2 = CH — CN), muito usada na fabricação de políme-ros acrílicos, como as lãs sintéticas denominadas orlon, que são apropriadas para a confecção de agasalhos e co-bertores.

ISTO

CK/G

ETTY

IMAG

ES

Cobertor feito de lã sintética: um polímero acrílico.

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01. Considere a reação:

R — C — N + 2 H2 → R — C — N

H H

HHNitrila + hidrogênio

(reação com nitrila e hidrogênio)amina→

Determine o nome da nitrila que devemos utilizar para a obtenção da butilamina.

a. Etanonitrilab. Propanonitrilac. Butanonitrilad. Pentanonitrilae. Hexanonitrila

Resolução

CH CH CH CN H CH CH CH CH3 2CH3 2CH 2 2CN2 2CN 3H C3H C 2 2 2H C2 2 2H CH C2 2 2H CH2 2 2H2Butanonitrila Butilamina� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� � �+ →H C+ →H C2 2+ →2 2H C2 2H C+ →H C2 2H C2+ →22 222 2+ →2 222 2 ���� ��� ��� ��� �� ��� ������ ����� ���� ��� ������ �� NH2

Alternativa correta: C

APRENDER SEMPRE 28

5. NitrocompostosOs nitrocompostos são compostos orgânicos nitrogena-

dos que apresentam o grupo funcional NO2.Entre os seus derivados, o mais conhecido é o nitroben-

zeno, um líquido amarelo, tóxico, insolúvel em água, denso e usado como solvente de substâncias orgânicas.

Esses compostos são bastante reativos, por isso são lar-gamente utilizados como explosivos. Alguns exemplos muito conhecidos são TNT, DNG e o TNG.

Sua nomenclatura se dá pela adição do prefixo nitro ao nome do hidrocarboneto a ele ligado, seguindo as demais re-gras já estudadas.

H3C — CH2 — CH — CH2 — NO2

CH2

CH2

CH3

2-etil-1-nitro-pentano

NO2

Nitrobenzeno

2,4,6-trinitro-tolueno(TNT: usado como explosivo)

CH3

NO2

NO2

O2N

TrinitrotoluenoO trinitrotolueno foi produzido inicial-

mente no século XX, juntamente com outros tipos de explosivos. O TNT é completamen-te estável, ao contrário da chamada nitro-glicerina, que é relativamente insensível ao impacto ou à agitação. Seu ponto de fusão é de 81 °C, sendo obtido por meio da nitração do tolueno. Esse composto não reage com metais nem absorve água, podendo ser ar-mazenado por longo prazo, em razão de sua estrutura estável. Sua cor característica é o amarelo-pálido.

Esse composto foi utilizado na Primeira Guerra Mundial. O trinitrotolueno é encontra-do em todos os tipos de armas civis e militares. Existe também um grande uso nas indústrias, como nas pedreiras, na abertura de canais, ro-dovias e ferrovias etc.

O TNT pode ser aplicado na pirotecnia, como na fabricação de fogos de artifícios e nos chamados fogos de sinalização, muito utilizados nas buscas marítimas e terrestres. Utilizam-se na produção desses fogos algumas misturas de oxidantes, tais como: nitratos, clo-ratos, percloratos, peróxidos etc.).

É também um combustível redutor tanto orgânico quanto inorgânico: sulfetos, hidro-carbonetos e substâncias que produzem cores variadas. Exemplos: cobre (azul), estrôncio (vermelho) etc.

CH3

NO2

NO2

O2N

Disponível em: <http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=19607>. Acesso em: 18 jan. 2016.

No artigo disponível no site divulgado a seguir, há in-formações que lhe proporcionarão mais conhecimento so-bre a nomenclatura de compostos orgânicos, assim como vários exemplos desses compostos, o que pode se tornar uma boa revisão para todas as funções estudadas.

Disponível em: <http://chemkeys.com/br/2011/07/15/nomenclatura-de-compostos-organicos-segundo-as-recomendacoes-da-iupac-uma-breve-introducao/>.

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01. Sobre os nitrocompostos, assinale a(s) alternativa(s)

correta(s). 01. São substâncias muito polares, porque suas molé-

culas podem fazer ligações de hidrogênio entre si.02. Possuem forte caráter ácido, pois são derivados do

ácido nítrico e apresentam hidrogênio ionizável.04. Muitos compostos dessa classe são explosivos po-

tentes, como o trinitrotolueno.08. A porcentagem em massa de nitrogênio no trinitroto-

lueno é igual a 18,50%.16. Por serem altamente polares, nenhum nitroalcano é

encontrado na fase gasosa em condições ambientes de temperatura e pressão.

Dê a soma dos números dos itens corretos.

Resolução01. Incorreto. As moléculas dos nitrocompostos não fa-

zem ligações de hidrogênio entre si. São polares, porém do tipo dipolo permanente.

02. Incorreto. O grupo nitro, – NO2, não possui hidrogênio e não tem caráter ácido (não pode receber um par de elétrons).

04. Correto08. Correto

CH3

NO2

NO2

O2N

Trinitrotolueno: C7H5N3O6 = 227 g/mol 227 g de TNT 42 g de N 100 g de TNT x

x = 100 42

227⋅

x = 18,50 g ou 18,50%16. CorretoResposta: 28 (04 + 08 + 16)

APRENDER SEMPRE 29

6. Organizador gráfico

A. Funções orgânicas nitrogenadas

CaracterísticasApenas

textoTema Tópico Subtópico destaqueSubtópico

Aminas e suaspropriedades

Amidas e suaspropriedades

Nomenclaturao�cial

Nitrinas e suaspropriedades Nitrocompostos

Funções orgânicasnitrogenadas

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01. UFRJUm dos episódios da final da Copa da França de 1998

mais noticiados no Brasil e no mundo foi “o caso Ronaldinho”. Especialistas apontaram: estresse, depressão, ansiedade e pânico podem ter provocado a má-atuação do jogador bra-sileiro. Na confirmação da hipótese de estresse, teriam sido alteradas as quantidades de três substâncias químicas exci-tatórias do cérebro – a noradrenalina, a serotonina e a dopa-mina –, cujas estruturas estão representadas a seguir.

— CH — CH2 — NH2

HOHO

HO

HONoradrenalina

— CH2 — CH2 — NH2

HO

HO Dopamina

Serotonina

CH2 — CH2 — NH2

N

H

Essas substâncias têm em comum as seguintes fun-ções químicas:

a. amida e fenol.b. amina e fenol.

c. amida e álcool.d. amina e álcool.

02. UFRJNa substância, cuja fórmula estrutural está representada

a seguir, estão presentes as seguintes funções orgânicas:

H — C — C — C — C — C

H

H

H

OH OH

H H

NH2

O

OH

a. aldeído, amida e álcool.b. éster, álcool e amina.c. álcool, ácido carboxílico e amina.d. ácido carboxílico, amida e aldeído.e. álcool, amida e cetona.

Módulo 49Aminas, amidas, nitrilas e nitrocompostos

Exercícios de Aplicação

Resolução

— CH — CH2 — NH2

HOHO

HO

HONoradrenalina

— CH2 — CH2 — NH2

HO

HO Dopamina

Serotonina

CH2 — CH2 — NH2

N

H

Fenol

Fenol

Fenol

Álcool

Amina

Amina

Amina

Amina

As funções comuns aos três compostos são amina e fenol. Alternativa correta: B

Resolução

H — C — C — C — C — C

H

H

H

OH OH

H H

NH2

O

OH

Ácidocarboxílico

Álcool Amina

Alternativa correta: C

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03. UnifespEm julho de 2008, a Agência Nacional de Vigilância Sani-

tária proibiu a comercialização do anti-inflamatório Prexige® em todo o país. Essa medida deve-se aos diversos efeitos colaterais desse medicamento, dentre eles a arritmia, a hi-pertensão e a hemorragia. O princípio ativo do medicamento é o lumiracoxibe, cuja fórmula estrutural encontra-se repre-sentada na figura.

O

CH3

C

F

HOHN

Na estrutura do lumiracoxibe, podem ser encontrados os grupos funcionais:

a. ácido carboxílico e amida.b. ácido carboxílico e amina.c. amida e cetona.d. amida e amina.e. amina e cetona.

Exercícios Extras

04. UFTM-MGNo ano de 2011, comemorou-se o Ano Internacional da

Química. A celebração, coordenada pela Unesco/IUPAC, res-salta os inúmeros benefícios da química para a humanidade e tem o mote "Química para um mundo melhor". Seu objetivo principal é a educação, em todos os níveis, e uma reflexão so-bre o papel da química na criação de um mundo sustentável. Uma das participações mais importantes da química no bem--estar social consiste no desenvolvimento de fármacos e me-dicamentos que evitam e curam doenças, como, por exemplo, o perindopril, empregado no controle da hipertensão arterial.

H

NH

OO

OH

OO

H

N

Perindopril

Na molécula do perindopril, estão presentes os grupos funcionais:

a. amida, álcool e cetona.b. amida, álcool e éster.c. amida, ácido carboxílico e éter.d. amina, ácido carboxílico e éter.e. amina, ácido carboxílico e éster.

05. UFJF-MG (adaptado)Enalapril é um profármaco utilizado no tratamento da

hipertensão e também nos casos de insuficiência cardíaca. Depois de administrado, o enalapril é absorvido e sofre uma hidrólise ácida, transformando-se em enalaprilato, que é a forma ativa do medicamento.

O O

EtO

HN

CH3

HO2C

N

Enalapril

12

3

4

Com base no texto e na estrutura do enalapril, responda ao que se pede.

Quais são as quatro funções químicas oxigenadas e nitro-genadas presentes na estrutura desse medicamento?

Resolução

O

CH3

Ácidocarboxílico

Haletosorgânicos

Amina

C

F

HOHN

Alternativa correta: BHabilidadeIdentificar e distinguir fórmulas estruturais de hidrocar-

bonetos, aminas, amidas, ácidos carboxílicos, ésteres, éte-res, aldeídos, cetonas, álcoois etc.

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Seu espaço

Sobre o móduloApresentar as funções orgânicas nitrogenadas. Fazer uma analogia com as funções oxigenadas. Conceituar e exemplificar cada uma das funções: aminas, amidas, nitrilas e nitrocompostos.Mostrar que a nomenclatura segue as mesmas regras já estudadas. Apresentar algumas aplicações dessas funções no cotidiano do aluno. Comentar que, para remover o cheiro de peixe, pode ser usado um ácido como o vinagre, que neutraliza a base.

Estante Leia o artigo “Perfumes e essências: a utilização de um vídeo na abordagem das funções orgânicas” (Química Nova na Es-

cola, n. 19, maio, 2014, p. 15-18). O artigo traz informações sobre o uso de um vídeo para complementar e finalizar o estudo das funções orgânicas.

Na web

Vídeo que versa sobre o tabaco e a gravidez: “cigarro e gravidez não combinam”.Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=AExjXdws5mQ>. Acesso em: 26 fev. 2016.

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Da teoria, leia os tópicos 1, 2, 2.A, 2.B, 3, 3.A, 3.B, 4, 4.A e 5.

Exercícios de tarefa reforço aprofundamento

06. UERJObserve na ilustração estruturas de importantes subs-

tâncias de uso industrial.

NH

O O

N O

O

Em cada uma dessas substâncias, o número de átomos de carbono pode ser representado por x e o número de hete-roátomos, por y.

O maior valor da razão xy

é encontrado na substância

pertencente à seguinte função química:a. éter.b. éster.

c. amina.d. amida.

07. VunespHá quatro aminas de fórmula molecular C3H9N.a. Escreva as fórmulas estruturais das quatro aminas.b. Qual dessas aminas tem ponto de ebulição menor que

as outras três? Justifique a resposta em termos de es-trutura e forças intermoleculares.

08. Unicamp-SP Seis horas da manhã. A noite fora chuvosa. Tremenda

tempestade abatera-se sobre a cidade. O telefone toca e Es-trondosa atende, sonolenta. É um chamado para averiguarem um incêndio ocorrido numa indústria farmacêutica. Rango abre os olhos preguiçosamente, resmunga e pega um des-congestionante nasal, porque acordou resfriado.

— Esse não! – grita Estrondosa. – Já cansei de dizer que esse descongestionante contém fenilpropanolamina, substância proibida por aumentar o risco de derrame! Use o soro fisiológico!

a. Escreva a representação química e o nome de uma função orgânica existente na fenilpropanolamina.

b. Escreva o nome químico e a fórmula da substância iô-nica dissolvida no soro fisiológico.

09. PUC-RJO oseltamivir, representado na figura, é o princípio ativo

do antiviral Tamiflu®, que é utilizado no tratamento da gripe A (H1N1). Assinale a opção que não indica uma função orgâni-ca presente na estrutura da molécula do oseltamivir.

10. UFBAO

N

COOHF

N

CH3

OCH3

A substância representada pela fórmula estrutural é um quimioterápico sintético, que vem sendo utilizado no trata-mento de infecções bacterianas. Considerando a fórmula estrutural do quimioterápico referido, escreva o nome de ape-nas quatro das funções orgânicas representadas, excluindo a função hidrocarboneto.

11. Considere as seguintes aminas: I. metilamina; II. dimetilamina;III. fenilamina.Escolha a alternativa que indica a ordem decrescente de

basicidade das aminas apresentadas.a. II > I > IIIb. III > II > Ic. I > II > III

d. III > I > IIe. II > III > I

12. PUC-PRAssocie a coluna da esquerda com a da direita, relacio-

nando as estruturas com os respectivos nomes.1. H3C — CH2 — C — O

NH2

2. H3C — CH2 — C — O

CH3

3. H5C6 — COOH 4. H3C — CH2 — C — O

O — CH — CH3

CH3

5. HOC — CH2 — CH2 — COH

( ) Propanoato de isopropila( ) Butanona( ) Butanodial( ) Propanamida( ) Ácido benzoico

A sequência correta, lendo-se de cima para baixo, fica:a. 4, 2, 5, 1 e 3.b. 2, 4, 5, 1 e 3.c. 1, 2, 3, 4 e 5.

d. 3, 2 ,5, 4 e 1.e. 5, 4, 3, 1 e 2.

13. ITA-SPA estrutura molecular da morfina está representada a se-

guir. Assinale a opção que apresenta dois dos grupos funcio-nais presentes nessa substância.

Exercícios Propostos

OO

O

O

HN

H2N

a. Amina primáriab. Éterc. Ésterd. Amidae. Aldeído

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0NCH3

H

OHO

HO

a. Álcool e ésterb. Amina e éterc. Álcool e cetonad. Ácido carboxílico e aminae. Amida e éster

14. UGF-RJ Dê o nome dos compostos:

I. H3C — C — C — CH

CH3

H2 NH2

O

II. H3C — C — C — CH

CH3

H2

III. H3C — C — C — N — CH3

CH2

CH3

H2H2

IV. H3C — C — C — C — NH2H2

15. VunespEscreva o nome e as funções orgânicas das substâncias

de fórmulas:a. H3C — C — N — H

HO

b. H3C — O — CH

O

16. UFSCar-SP O aspartame, estrutura representada a seguir, é uma

substância que tem sabor doce ao paladar. Pequenas quanti-dades dessa substância são suficientes para causar a doçura aos alimentos preparados, já que o aspartame é cerca de du-zentas vezes mais doce que a sacarose.

O OO

ONH

NH2 OHAspartame

As funções orgânicas presentes na molécula desse ado-çante são, apenas:

a. éter, amida, amina e cetona.b. éter, amida, amina e ácido carboxílico.c. aldeído, amida, amina e ácido carboxílico.d. éster, amida, amina e cetona.e. éster, amida, amina e ácido carboxílico.

ISTO

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IMAG

ES

1. Isomeria 2462. Isomeria plana constitucional ou constitucional estática 2463. Isomeria geométrica ou diastereoisomeria (cis-trans) 2484. Organizador gráfico 250Módulo 50 – Isomeria plana ou constitucional 251Módulo 51 – Isomeria geométrica (cis e trans) 255

• Reconhecer as fórmulas estruturais dos possíveis isômeros de uma dada substância, com base em fórmulas moleculares e nomes.

ISTO

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IMAG

ES

245

A acetona (nome oficial propanona), também conhecida como cetona, e o pro-pionaldeído (nome oficial propanal), denominado também de aldeído, são exem-plos de compostos isômeros entre si. A cetona é usada na composição de alguns removedores de esmalte e o aldeído, na produção de fármacos, aromas, plásticos e desinfetantes. Ambos apresentam a mesma fórmula molecular: C3H6O.

Isomeria – Parte I 15

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1. IsomeriaO termo isômero (do grego ísos, “mesmo”, e meros, “partes”)

descreve o relacionamento entre arranjos moleculares que, em-bora diferindo em propriedades químicas ou físicas, têm um nível de comunalidade (algo em comum).

Há vários tipos de isomeria, classificados em isomeria plana ou constitucional e isomeria espacial, que pode ser geométrica ou óptica. Veremos cada uma delas em detalhes.

ObservaçãoVale ressaltar que a IUPAC (International Union of Pure

and Applied Chemistry) considera que não existe molécula plana, porque todos os átomos são tridimensionais, por isso não é recomendável o uso dos termos isomeria plana e iso-meria espacial. No entanto, usaremos esses termos porque eles são bastante difundidos e também porque a maioria dos vestibulares ainda os utiliza.

2. Isomeria plana constitucional ou constitucional estática

A isomeria plana constitucional apresenta moléculas que possuem a mesma fórmula molecular, mas diferentes fórmulas estruturais. Esse tipo de isomeria pode ser subdividido de acor-do com o tipo da diferença existente entre as duas moléculas.

A. Isômeros de cadeia ou esqueletalCompostos que possuem esse tipo de isomeria apresentam

a mesma função orgânica, mas cadeias carbônicas diferentes. Veja os exemplos a seguir.

A.1. Cadeia normal e cadeia ramificadaFórmula molecular: C4H10

H3C — CH2 — CH2 — CH3 Butano (cadeia normal)

H3C — CH — CH3

CH3

Metil-propano(cadeia rami�cada)

Fórmula molecular: C5H12

H3C — CH2 — CH2 — CH2 — CH3

Pentano (cadeia normal)

CH3 — CH — CH2 — CH3

CH3

2-metilbutano

CH3 — C — CH3

CH3

CH3

Dimetilpropano

CH3 — CH2 — CH2 — CH2 — CH3Pentano

Cadeiasrami�cadas

Cadeia heterogênea e cadeia homogênea

Fórmula molecular: C3H9NCH3—CH2—CH2—NH2

Propilamina (cadeia homogênea)

CH3 — N — CH2 — CH3

HN-etilmetilamina

ObservaçãoEm N-etilmetilamina, o N serve apenas para indicar que a ra-

mificação metil está ligada diretamente ao átomo de nitrogênio. Cadeia fechada e cadeia abertaFórmula molecular: C3H6

Ciclopropano (cadeia fechada)CH2

CH2 — CH2

CH2 = CH — CH3

Propeno (cadeia aberta)

B. Isômeros de posiçãoSão compostos que apresentam a mesma função orgâni-

ca, com cadeias carbônicas de mesmo tipo, mas que se dife-rem quanto à posição do grupo funcional, da insaturação ou da ramificação.

Veja os exemplos.a. Fórmula molecular: C3H8O Fórmulas estruturais planas:

H3C — CH2 — CH2 — OHPropan-1-ol (álcool primário)

Propan-2-ol (álcool secundário)

CH3 — CH — CH3

OH

Os dois compostos são álcoois, com cadeias carbônicas iguais (não ramificadas), mas diferentes quanto à posi-ção do grupo hidroxila, responsável pela função orgânica.

b. Fórmula molecular: C4H8

Fórmulas estruturais planas: H2C = CH — CH2 — CH3

But-1-eno

H3C — CH = CH — CH3But-2-eno

Os dois compostos são hidrocarbonetos (alcenos), com cadeias carbônicas iguais (não ramificadas), mas se diferem quanto à posição da insaturação.

c. Fórmula molecular: C3H9N Fórmulas estruturais planas:

H3C — CH2 — CH2 — NH2

Propilamina (cadeia homogênea)

N-etilmetilamina

(cadeia heterogênea)

H3C — N — CH2 — CH3

H Os dois compostos são nitrogenados (aminas), com

cadeias carbônicas iguais (não ramificadas), mas se diferem quanto à posição do nitrogênio.

C. Isômeros de compensação ou metameriaSão compostos que apresentam a mesma função orgâni-

ca, com cadeias carbônicas de mesmo tipo, mas que diferem quanto à posição do heteroátomo. Ocorre geralmente entre éteres, ésteres, aminas e amidas. É um tipo de isomeria de posição, mas, nesse caso, a posição a ser considerada é so-mente a do heteroátomo.

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Veja o exemplo.Fórmula molecular: C4H10OFórmulas estruturais planas:

H3C — CH2 — O — CH2 — CH3 Etoxietano

H3C —O — CH2 — CH2 — CH3Metoxipropano

Ocorre variação da posição do átomo de oxigênio, que é o heteroátomo da função éter.

ObservaçãoA diferente posição de um heteroátomo, no caso de éte-

res e aminas, ocorre em compostos que têm, no mínimo, qua-tro átomos de carbono.

D. Isômeros de funçãoSão compostos que apresentam diferentes grupos fun-

cionais, mas ainda com a mesma fórmula molecular. Veja os exemplos.a. Fórmula molecular C2H6O

H3C — CH2 — OHÁlcool etílico

H3C — O — CH3Metoximetano

Os dois compostos apresentam a mesma fórmula molecular, mas diferentes funções orgânicas: álcool e éter.

b. Fórmula molecular: C3H6O2

Fórmulas estruturais planas:

Ácido propanoicoH3C — C — CH2

O

OH

Metanoato de etilaH — CO

OCH2CH3

Os dois compostos apresentam a mesma fórmula molecu-lar, mas diferentes funções orgânicas: ácido carboxílico e éster.

E. Isomeria constitucional dinâmica ou tautomeria

É um tipo especial de isomeria de função. Os isômeros coexistem na forma de um equilíbrio químico dinâmico.

Veja os dois mais comuns nos exemplos a seguir.a. Equilíbrio aldoenólico: ocorre entre as funções enol e

aldeído.

H3C — CH — CH

OH

H3C — CH2 — CO

Tautomeria

HC3H6O

Enol (instável)C3H6O

Aldeído (estável)

Observe que os dois compostos apresentam a mesma fórmula molecular (C3H6O) e estão em equilíbrio dinâ-mico (seta de vai e vem), sendo o composto aldeído mais estável que o enol.

b. Equilíbrio cetoenólico: ocorre entre as funções cetona e enol.

H3C — C — CH2

OH

H3C — C — CH3

O

Tautomeria

C3H6OEnol (instável)

C3H6OCetona (estável)

Observe que os dois compostos apresentam a mesma fór-mula molecular (C3H6O) e estão em equilíbrio (seta de vai e vem), sendo o composto cetona mais estável que o enol.

01. Determine o tipo de isomeria que há entre:a. 2-metil-propan-1-ol e etoxietano;b. dietilamina e metilpropilamina;c. n-butilamina e dietilamina.

Resolução

a. CH3 — C — CH2 — OH

H

CH3

e H3C — CH2 — O — CH2 — CH3

Mesma fórmula molecular (C4H10O) e diferentes fun-ções orgânicas (álcool e éter): ocorre, portanto, iso-meria de função.

b. H3C — CH2 — NH — CH2 — CH3 e H3C — NH — CH2 — CH2 — CH3

Mesma fórmula molecular (C4H11N), mesma função orgânica (amina), com variação da posição do hete-roátomo (N): ocorre, portanto, metameria.

c. H2N — CH2 — CH2 — CH2 — CH3 e H3C — CH2 — NH — CH2 — CH3

Mesma fórmula molecular (C4H11N), mesma função orgânica (amina), com variação do tipo de cadeia (homogênea e heterogênea): ocorre, portanto, por-tanto isomeria de cadeia.

APRENDER SEMPRE 30

História da descoberta da IsomeriaNo ano de 1823, dois químicos alemães que

não tinham contato entre si, Justus von Liebig e Friedrich Wöhler, passaram a estudar a com-posição de determinadas substâncias. Liebig descobriu o fulminato de prata e Wöhler, o cia-nato de prata.

Ambos enviaram seus trabalhos para serem publicados em um jornal científico, dirigido por Gay-Lussac. Qual não foi a surpresa desse cien-tista quando ele leu os dois trabalhos e percebeu algo inesperado: os dois compostos eram total-mente diferentes, porém possuíam a mesma fór-mula molecular (AgCNO), isto é, os dois eram for-mados por um átomo de cada um dos seguintes elementos: prata, carbono, nitrogênio e oxigênio.

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Esse estranho fato foi relatado a Jöns Jacob Berzelius (1779-1848), considerado a maior autoridade científica na época, que passou a estudar o caso.

Em 1828, ocorreu um marco na história da química orgânica: Wöhler conseguiu sintetizar a ureia, provando, assim, que os compostos orgânicos podiam sim ser sintetizados em la-boratório. Mas o aspecto mais interessante foi que a última etapa da reação que ele realizou para chegar até a ureia foi o aquecimento do cianato de amônio, conforme mostrado:

NH4OCN(s) → CO(NH2)2(s)

Cianato deamônio

Ureia

∆

NH4+ [N — C — O]– → O — C

Cianato deamônio Ureia

NH2

NH2

Wöhler observou que o cianato de amônio e a ureia possuíam todos os elementos na mes-ma quantidade, sendo dois nitrogênios, quatro hidrogênios, um carbono e um oxigênio. Ele apresentou esse fato a Berzelius, que, com a ajuda de Liegbig, propôs uma explicação para esse fenômeno:

“Os compostos apresentavam a mesma composição de elementos, mas a disposição dos átomos desses elementos em cada com-posto era diferente.”

Foi Berzelius quem criou o termo “isôme-ros” para se referir aos compostos que apre-sentavam essas características. Assim, ele cunhou, então, o fenômeno de isomeria. A ori-gem desse termo usado por ele é grega, sendo que iso significa “igual” e mero, “parte”. Por-tanto, isômeros são “partes iguais”.

Com isso, isomeria passou a ser definida da seguinte forma:

Isomeria é a denominação dada ao fenômeno de ocorrência de duas ou mais substâncias com propriedades e fórmulas estruturais diferentes, mas que possuem a mesma fórmula molecular.

Disponível em: <http://www.alunosonline.com.br/quimica/historia-descoberta-isomeria.html>. Acesso em: 18 jan. 2016.

Ácido butenodioico: como não há rotação da dupla-liga-ção, o composto I é diferente do II. O composto I é chamado ácido maleico e o II, ácido fumárico. Dizemos que esse com-posto apresenta isomeria geométrica, ou seja, as duas figuras representam diastereoisômeros.

HOOC COOH

H H(I)

HOOC

COOHH

H

(II)

Para entendermos melhor, observe o exemplo do ácido bu-tanodioico (nome comum: succínico): há livre rotação entre os carbonos 2 e 3, pelo fato de estarem conectados por uma ligação simples. Dessa forma, as figuras III e IV representam a mesma substância e o composto não apresenta isomeria geométrica.

HOOC COOH

H H(III)

HOOC

COOHH

H

(IV)

1 1

2 3

4

4

2 3

Generalizando, podemos dizer que ocorre isomeria cis-trans em compostos contendo ligação dupla que apre-sentam a estrutura:

C — C em que:R1

R2

R3

R4

R1 ≠ R2

R3 ≠ R4

Em decorrência de suas diferentes estruturas, os isôme-ros cis e trans têm propriedades físicas (densidade, tempera-tura de fusão, temperatura de ebulição etc.) e propriedades químicas diferentes.

A. Nomenclatura na isomeria geométrica Para nomearmos os compostos que apresentam esse

tipo de isomeria, devemos considerar que os átomos da du-pla-ligação pertencem a um mesmo plano e que os grupos ligados a eles podem formar os isômeros cis e trans.

Representando os grupos ligados aos carbonos da dupla--ligação por a, b, c e d, temos, a seguir, algumas possibilida-des de arranjos entre eles:

C

C

a a

a a

C

C

a a

b b

C

C

a a

b c

Não apresentamisômeros geométricos.

C

C

a b

a b

C

C

a b

a c

C

C

a d

b c

Apresentamisômeros geométricos.

3. Isomeria geométrica ou diastereoisomeria (cis-trans)

O primeiro tipo de isomeria espacial que iremos estudar é a isomeria geométrica ou diastereoisomeria, também cha-mada de isomeria cis-trans. A diferença entre os compostos pode ser percebida comparando-se as fórmulas estruturais espaciais. Esse tipo de isomeria acontece somente em com-postos que apresentam duplas-ligações ou em compostos cíclicos, pois, em ambos os casos, não há livre rotação da li-gação carbônica. Veja os exemplos a seguir.

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Para que a isomeria geométrica ocorra, é preciso que grupos iguais não estejam ligados a um mesmo carbono da dupla-liga-ção. Considerando o plano formado pela dupla-ligação entre os carbonos, o termo cis refere-se ao isômero cujos grupos de maior prioridade estão do mesmo lado (do latim cis = “próximo a”). Já o termo trans é usado quando os grupos de maior priorida-de estão em lados opostos (do latim trans = “através de”). Essa prioridade é determinada pelo maior valor de massa ou pela maior complexidade do radical ligante do carbono da dupla.

C — CH H

C — CH C

CC C HCis Trans

Plano de simetria

O composto cis apresenta os átomos de cloro do mesmo lado e o trans, em lados opostos. O mesmo raciocínio vale para os átomos de hidrogênio. Nesse caso, a nomenclatura será cis-1,2-dicloro-eteno e trans-1,2-dicloro-eteno.

Acompanhe outro exemplo.

C — CC

H3C

CH3

H

Cis-2-cloro-but-2-eno

C — C

C

H3C CH3

H

Trans-2-cloro-but-2-eno

Nesse caso, devemos estabelecer a ordem de priorida-de. No carbono 2, temos um grupo metil e um átomo de cloro como ligantes, ou seja, por apresentar maior massa, o átomo de cloro tem prioridade. No carbono 3, temos um grupo metil

e um átomo de hidrogênio como ligantes e, por apresentar maior massa, o grupo metil tem prioridade. Assim, temos o nome do composto 2-cloro-but-2-eno com os prefixos cis e trans, conforme as estruturas espaciais apresentadas.

B. Isomeria geométrica em compostos de cadeia cíclica

Em compostos cíclicos, a isomeria geométrica também pode ocorrer pela falta de rotação ao redor da ligação dos car-bonos. A estrutura cíclica é “rígida”.

A condição para que esse tipo de isomeria ocorra nos compostos cíclicos é que pelo menos dois átomos de carbono do ciclo apresentem ligantes diferentes entre si. As regras são as mesmas que se aplicam aos compostos alifáticos.

Veja os exemplos.

H H

H3C CH3 H

HH3C

CH3

Cis-1,2-dimetil-ciclobutano Trans-1,2-dimetil-ciclobutano

Cis-1,2-dimetil-ciclopentano

HH

H

H

HH

HH

CH3 CH3

Trans-1,2-dimetil-ciclopentano

HH

H

H

HH

H

CH3

CH3

H

01. PUC-PRDados os compostos:I. 2-buteno;II. 1-penteno;III. ciclopentano;IV. 1,2-dicloro-ciclobutano.

Apresentam isomeria geométrica:a. apenas I e IV.b. apenas I e II.c. apenas II e III.d. apenas I, II e III.e. I, II, III e IV.

Resolução Apresentam isomeria geométrica os compostos I e IV.I. but-2-eno:

H3C CH3

H HCis-2-buteno

H CH3

H3C H

Trans-2-buteno

IV. 1,2-dicloro-ciclobutano:

H

H H

C

C

H

H

H

Cis-1,2-dicloro-ciclobutano

H

H H

C

C

H H

H

Trans-1,2-dicloro-ciclobutano

Não apresentam isomeria os compostos II e III.

II. Pent-1-eno. Os ligantes do carbono 1 são iguais (áto-mos de hidrogênio).

H2C = CH — CH2 —CH2 — CH3

III. Ciclopentano. Nenhum dos carbonos apresenta dois ligantes diferentes entre si.

CH2

CH2H2C

H2C CH2

Alternativa correta: A

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4. Organizador gráfico

A. Isomeria

CaracterísticasApenas

textoTema Tópico Subtópico destaqueSubtópico

Isomeria de cadeiaIsomeria de posição

Estruturas diferentescom mesma fórmula

molecular

Diferença na estruturabidimensional

Diferença naestrutura espacial

Isomeriacis-trans

Isômeros com propriedadesfísica e química distintas

Isomeriade função

Isomeria decompensação

Isomeriaconstitucional

Isômeros

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01. Mackenzie-SPRelativamente ao álcool secundário, de fórmula molecu-

lar C3H7OH, é incorreto afirmar que:a. tem fórmula estrutural H3C — CH2 — CH2 — OH.b. é o propan-2-ol.c. é isômero de posição do propan-1-ol.d. é isômero de função do metóxi-etano.e. não possui isômero de cadeia.

02. EsPCEx-SP/Aman-RJO brometo de benzila, princípio ativo do gás lacrimogê-

neo, tem fórmula molecular C7H7Br. A fórmula desse composto admite a seguinte quantidade de isômeros:

a. 2b. 4c. 5d. 6e. 8

Módulo 50Isomeria plana ou constitucional

Exercícios de Aplicação

ResoluçãoComo o álcool é secundário, ele deve ter a hidroxila ligada

a um átomo de carbono secundário.Alternativa correta: A

ResoluçãoO brometo de benzila é isômero do o-bromo-metilbenze-

no, do m-bromo-metilbenzeno e do p-bromo-metilbenzeno.

— CH2 — Br

CH3

Br

CH3

Br

CH3

Br

Alternativa correta: B

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03. UFRSCom a fórmula molecular C4H11N, são representados os seguintes pares compostos:I. H3C – CH — CH2 — CH3

NH2

e CH3 — CH2 — CH2 — CH2 — NH2

II. H3C — NH — CH2 — CH2 — CH3 e H3C — CH2 — NH — CH2 — CH3

III. H3C – CH — CH2 — NH2

CH3

e CH3 — CH2 — CH2 — CH2 — NH2

Os pares I, II e III são, respectivamente:a. isômeros de posição, metâmeros e isômeros de cadeia.b. isômeros de posição, tautômeros e isômeros funcionais.c. isômeros de cadeia, metâmeros e isômeros de posição.d. isômeros funcionais, isômeros de posição e isômeros de cadeia.e. isômeros de cadeia, isômeros de posição e metâmeros.

Exercícios Extras

04. PUC-MG A 4-metilpentan-2-ona é usada como solvente

na produção de tintas; ataca o sistema nervoso central, irrita os olhos e provoca dor de cabeça.

Globo Ciência

O composto considerado é isômero funcional de:a. hexan-1-ol.b. hexanal.c. 4-metilbutanal.

d. 4-metilpentan-1-ol.e. propanona.

05. UFMTA, B e C têm a mesma fórmula molecular, C3H8O. A tem um

hidrogênio no carbono secundário e é isômero de posição de B. Tanto A como B são isômeros de função de C.

Escreva as fórmulas estruturais e o nome de A, B e C.

Seu espaço

ResoluçãoI. Isômeros de posição: trata-se de 1-butilamina e 2-butilamina.II. Metâmeros: trata-se de metil-propilamina e dietilamina.III. Isômeros de cadeia: trata-se de isobutilamina e butilamina.Alternativa correta: AHabilidadeReconhecer as fórmulas estruturais dos possíveis isômeros de uma dada substância, com base em fórmulas moleculares

e nomes.

Sobre o móduloApresentar o conceito de isomeria usando exemplos de fórmulas moleculares iguais e fórmulas estruturais diferentes. Introduzir o conceito de isomeria constitucional e apresentar os seus diferentes tipos.Enfatizar os tipos especiais de isomeria constitucional: metameria e tautomeria.Equacionar o equilíbrio dinâmico que ocorre entre aldeído – enol e cetona – enol.Apresentar vários exemplos para ajudar na fixação do conceito.Explicar que os isômeros constituem substâncias distintas, com propriedades distintas.

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Da teoria, leia os tópicos 1, 2, 2.A, 2.B, 2.C, 2.D e 2.E.

Exercícios de tarefa reforço aprofundamento

06. Univest-SP A isomerização é um processo no qual as moléculas so-

frem um rearranjo estrutural. Ela é utilizada na indústria para melhorar a qualidade dos produtos.

Sobre a isomeria, é correto afirmar:01. O etoxietano é isômero de compensação do metóxi-n-

-propano.02. Há apenas dois fenóis de fórmulas estruturais dife-

rentes que possuem fórmula molecular C7H8O.04. O metilciclopropano é isômero do ciclobutano.08. Entre as substâncias 1-propanol e metoxietano,

ocorre isomeria de função.16. Há apenas quatro éteres alifáticos diferentes com

fórmula molecular C4H10O.32. Entre etanal e etenol, ocorre tautomeria.Dê a soma dos números dos itens corretos.

07. UFRSA fórmula molecular C2H6O pode representar compostos

pertencentes às funções:a. hidrocarboneto, álcool e aldeído.b. álcool e éter.c. aldeído e cetona.d. ácido carboxílico, aldeído e álcool.e. éter, cetona e éster.

08. UFSC (adaptado)A seguir, temos compostos pertencentes a quatro fun-

ções orgânicas distintas:

I. H3C — CH2 — CH2 — CO

H

II. H3C — CH2 — C — CH3

O

III. O

HH3C — CH2 — CH2 — C

IV. H3C — CH2 — CH2 — CH3

01. O composto I chama-se butanal e o II, butanona.02. O composto III chama-se ácido butanoico e o IV, butano.04. Os compostos I e II apresentam isomeria de função.08. A cadeia do composto IV é acíclica ou aberta, normal,

homogênea e saturada.16. A cadeia do composto II é acíclica ou aberta, ramifica-

da, heterogênea e insaturada. Dê a soma dos números dos itens corretos.

09. PUC-RJIndique, entre as alternativas, a que apresenta um hidro-

carboneto isômero do 2,2,4-trimetilpentano.a. Octanob. Pentanoc. Propano

d. Butanoe. Nonano

10. UnespA fórmula simplificada

representa um hidrocarboneto saturado. a. Escreva a fórmula estrutural do hidrocarboneto e dê

seu nome oficial. b. Escreva a fórmula estrutural e dê o nome de um hidrocar-

boneto de cadeia linear, isômero do hidrocarboneto dado.

11. UFRJAs cetonas caracterizam-se por apresentar o grupo fun-

cional carbonila em carbono secundário e são largamente utilizadas como solventes orgânicos.

a. Apresente a fórmula estrutural do isômero de cadeia da 3-pentanona.

b. As cetonas apresentam isomeria de função com os al-deídos. Escreva a fórmula estrutural da única cetona que apresenta apenas um aldeído isômero.

12. UERJNa tentativa de conter o tráfico de drogas, a Polícia Federal

passou a controlar a aquisição de solventes com elevado grau de pureza, como o éter (etoxietano) e a acetona (propanona). Hoje, até mesmo as universidades só adquirem esses produtos com a devida autorização da Polícia. A alternativa que apresenta, res-pectivamente, isômeros funcionais dessas substâncias é:

a. butanal e propanal. b. butan-1-ol e propanal. c. butanal e propano-1-ol. d. butan-1-ol e propano-1-ol.

13. UFESAssocie os pares de compostos dos dois grupos com o

tipo de isomeria existente entre eles.I. CH3 — S — CH2 — CH2 — CH3 e CH3 — CH2 — S — CH2 — CH3

II. e CH3 — CH2 — CH2 — C — CH

III. C

C

eC C

IV. OH

H

eO

1. Isomeria de função2. Isomeria de compensação3. Isomeria de cadeia4. Isomeria de posição

A alternativa que apresenta uma associação correta é:a. I − 3; II − 2; III − 4; IV − 1b. I − 3; II − 2; III − 1; IV − 4c. I − 2; II − 3; III − 1; IV − 4

d. I − 2; II − 3; III − 4; IV − 1e. I − 1; II − 2; III − 3; IV − 4

Exercícios Propostos

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14. VunespPara dois hidrocarbonetos isômeros de fórmula molecu-

lar C4H6, escreva:a. as fórmulas estruturais;b. os nomes oficiais.

15. UFPIAs fórmulas:

H2C — CH2 — CH3

OH

CH3 — CH — CH3

OH

e

representam substâncias que diferem quanto às:a. massas moleculares.b. composições centesimais.c. cadeias carbônicas.d. fórmulas moleculares.e. propriedades físicas.

16. FMU-SPO equilíbrio representado a seguir pode ser chamado de:

H3C — C — CH3

O

H3C — C — CH2

OH

a. reação ácido-base.b. tautomeria.c. ressonância.d. reação de neutralização.e. hidrólise.

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Módulo 51Isomeria geométrica (cis e trans)

Exercícios de Aplicação

02. UnB-DFIndique quais das substâncias a seguir apresentam iso-

merismo geométrico.1. 2-metilbut-2-eno2. hex-2-eno3. 1,3-dimetilciclobutano

4. but-2-eno5. 1,2-dimetilbenzeno6. 1,2-diclorociclopenteno

01. Fuvest-SPQuantos isômeros geométricos do aldeído cinâmico são

previstos?

— C — C — C

H HO

H

a. 1b. 2c. 3d. 4e. 5

Resolução1. O 2-metilbut-2-eno não apresenta isomerismo geo-

métrico, porque um dos carbonos da dupla tem grupos ligantes iguais entre si.

C — CH3C CH3

CH3H

2. O hex-2-eno apresenta isomerismo geométrico.

C — CH3C — C C — CH3

HH

H2 H2

cis

C — CH3C — C

C — CH3

H

H

H2H2

trans

3. O 1,3-dimetilciclobutano apresenta isomerismo geo-métrico.

CH3 H

HH

HH

H CH3

cis

CH3

CH3

H

H

HH

H Htrans

4. O but-2-eno apresenta isomerismo geométrico.

C — CH H

CH3

CH3

H3C cis

C — CH

HH3Ctrans

5. O 1,2-dimetilbenzeno não apresenta isomerismo geo-métrico.

— CH3

CH3

6. O 1,2-diclorociclopenteno não apresenta isomerismo geométrico.

H2CC CH2

C — CH2

C

C

Assim, os compostos 2, 3 e 4 apresentam isomerismo geométrico.

Resolução

C — CC

O

HH H

(cis)

C — CC

O

HH

H

(trans)

Alternativa correta: B

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03. VunespApresenta isomeria geométrica:a. pent-2-eno.b. but-1,2-dieno.c. propeno.

d. tetrabromo-etileno.e. 1,2-dimetil-benzeno.

Exercícios Extras

04. UFRJO composto responsável pelo aroma de jasmim é repre-

sentado pela fórmula estrutural plana a seguir, na qual algu-mas ligações químicas são indicadas por setas numeradas.

O

CH2 — CH — CH — CH2 — CH3

12

3 5

4

A ligação que apresenta isomeria geométrica é:a. 1b. 2c. 3d. 4e. 5

05. Unifenas-MG Considere o but-2-eno.a. Que tipo de isomeria esse composto apresenta?b. Escreva as fórmulas estruturais e o nome dos isômeros

desse composto.

Resoluçãoa. Afirmação correta

H3C — C — C — CH2 — CH3

H Hcis

H3C — C — C — CH2 — CH3

H

H

trans

b. Afirmação falsa. H2C C CH — CH3 ⇒ Não apresenta isomeria geométrica.c. Afirmação falsa. H3C — CH CH2 ⇒ Não apresenta isomeria geométrica.d. Afirmação falsa. Br2C CBr2 ⇒ Não apresenta isomeria geométrica.e. Afirmação falsa.

— CH3

— CH3

Não apresentaisomeria geométrica.

Alternativa correta: AHabilidadeReconhecer as fórmulas estruturais dos possíveis isômeros de uma dada substância, com base em fórmulas moleculares

e nomes.

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Exercícios Propostos

Da teoria, leia os tópicos 3, 3.A e 3.B.

Exercícios de tarefa reforço aprofundamento

06. UEL-PR Analise os pares de fórmulas.I. H3C — CH2 — COOH e H3C — COO — CH3

II. H3C — CO — CH2 — CH2 — CH3 e H3C — CO — CHCH3 — CH3

III. H3C — NH — CH2 — CH2 — CH3 e H3C — CH2 — NH — CH2 — CH3

IV. H3C — CHO e H2C = CHOH

V. C — CCH3

H

CH3

He C — C

H

CH3

CH3

H

Associe cada par ao seu tipo de isomeria.( ) A − Isomeria de cadeia( ) B − Isomeria de função( ) C − Isomeria de compensação( ) D − Isomeria geométrica( ) E – TautomeriaAssinale a alternativa que apresenta a correspondência

correta.a. I – A; II – E; III – D; IV – B; V − Cb. I – B; II – A; III – C; IV – E; V −Dc. I – C; II – B; III – E; IV – D; V − Ad. I – D; II – C; III – B; IV – A; V −Ee. I – E; II – D; III – A; IV – C; V −B

07. UFF-RJ (adaptado)Considere o composto orgânico de fórmula molecular

C2H2Cℓ2.a. Represente a fórmula estrutural de todos os isômeros

desse composto.b. Dê a nomenclatura IUPAC de cada um dos isômeros

desse composto.

08. UEG-GOConsidere o alceno de menor massa molecular que

apresenta isomeria geométrica. Em seguida, represente as estruturas dos isômeros:

a. cis e trans desse alceno;b. constitucionais possíveis para esse alceno.

09. FGV-SPA indústria de alimentos utiliza vários tipos de agentes

flavorizantes para dar sabor e aroma a balas e gomas de mas-car. Entre os mais empregados, estão os sabores de canela e de anis.

O

H

(I) Flavorizante de canela

(II) Flavorizante de anis

O

Os grupos funcionais das moléculas representadas em I e II e o tipo de isomeria que a estrutura da molécula II apre-senta são, respectivamente:

a. cetona, éster e cis-trans.b. cetona, éter e cis-trans.c. cetona, éster e óptica.d. aldeído, éter e cis-trans.e. aldeído, éter e óptica.

Sobre o móduloApresentar o conceito de isomeria geométrica usando exemplos de fórmulas moleculares de compostos abertos e cíclicos.Demonstrar as condições necessárias para que ocorra estereisomeria cis-trans.Mostrar espacialmente, com kits de átomos ou algo semelhante, as diferenças entre as formas cis e trans.Apresentar vários exemplos para ajudar na fixação do conceito.

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10. As abelhas-rainhas produzem um feromônio cuja fórmula

está apresentada a seguir.

CH3 — C — (CH2)5 — CH — CH — COOH

O

a. Forneça o nome de suas funções orgânicas presentes na molécula desse feromônio.

b. Sabe-se que um dos compostos responsáveis pelo poder regulador que a abelha-rainha exerce sobre as demais abelhas é o isômero trans desse feromônio. Forneça as fórmulas estruturais dos isômeros cis e trans e identifique-os.

11. UFSCar-SPO resveratrol é uma substância orgânica encontrada em

casca de uvas vermelhas e é associado à redução da inci-dência de doenças cardiovasculares entre os habitantes de países onde ocorre consumo moderado de vinho tinto. Mais recentemente, foi encontrada outra substância com proprie-dades semelhantes, na fruta blueberry (conhecida no Brasil como mirtilo), substância esta denominada pterostilbeno. As fórmulas estruturais do resveratrol e do pterostilbeno são for-necidas a seguir.

HO C

H

H

Resveratrol

C

OH

OH

Pterostilbeno

C

H

H

C

OH

H3CO

OCH3

a. Escreva o nome de todas as funções químicas oxige-nadas presentes no resveratrol e no pterostilbeno.

b. Identifique o tipo de isomeria e escreva as fórmulas estruturais dos isômeros que o pterostilbeno pode for-mar, considerando-se que as posições dos substituin-tes em seus anéis aromáticos não se alteram e que esses anéis não estejam ligados a um mesmo átomo de carbono.

12. Univas-MGIndique qual dos seguintes compostos não apresenta

isomerismo geométrico (cis-trans).a. but-2-enob. 1,2-dicloroetenoc. pent-2-enod. hex-3-enoe. 2-metil-but-2-eno

13. UFF-RJNa primeira coluna, são apresentados pares de subs-

tâncias orgânicas e, na segunda, possíveis correlações entre esses pares.

CH3[CH2]5CH3 e

e

ee

CH3CH2CHCH2CH3

CH2CH3

C — CBr

H

H

BrC — C

Br

H

Br

H

CH3[CH2]2CH3

CH3CH2OCH2CH3

CH3CH = CHCH3

CH3[CH2]2CH2OH

1.

2.

3.4.

( ) Diastereoisômeros( ) Isômeros esqueletais( ) Não são isômeros.( ) Isômeros funcionaisDepois de numerar a a segunda coluna, em relação aos

pares da primeira, assinale a opção que apresenta a numera-ção correta, de cima para baixo.

a. 1, 2, 4 e 3b. 2, 1, 3 e 4c. 2, 4, 3 e 1d. 3, 2, 1 e 4e. 3, 4, 2 e 1

14. UGF-RJ O nome mais adequado para o seguinte composto é:

C — CCH3

CH3 — CH2

C

H

a. 1-cloro-pent-1-eno.b. cis-1-cloro-2-metil-but-1-eno.c. cis-1-cloro-but-1-eno.d. trans-1-cloro-2-metil-but-1-eno.e. trans-1-cloro-but-1-eno.

15. Unifor-CE Considere as fórmulas de alguns hidrocarbonetos insatu-

rados:I. H2C = CH2

II. H2C = CHCH3

III. H3CCH = CHCH3

IV. (H3C)2C = CH2

V. (H3C)2C = CHCH3

A fórmula que pode representar um composto orgânico que existe na forma cis ou na forma trans (isômeros geomé-tricos) é a:

a. Ib. IIc. III

d. IVe. V

16. Unicentro-PRApresenta isomeria cis-trans:a. 1,2-dimetil-ciclobutano.b. 2-metil-but-2-eno.c. 2,3-dimetil-but-2-eno.d. 1,1-dimetil-ciclobutano.