1. Da solução de compostos químicos em
água
Os compostos
pertencentes às diferentes funções químicas possuem certos comportamentos em
meio aquoso (quando são imersos em solução que contém, essencialmente, água) que
serão abordados a seguir. Notaremos que, na maioria dos casos, estes compostos
tendem a formar íons em solução, ou seja, dissolvem-se na água.
1.2
Das soluções aquosas de ácidos
Para melhor compreensão
dos fenômenos analisados, abordaremos cada uma das funções químicas e veremos como
se comportam quando em meio aquoso. Tomaremos como exemplo o Ácido Clorídrico
(HCl) e averiguaremos sua ionização:
HCl
+ H2O → H3O+ + Cl-
Como se pode observar,
ocorre a liberação dos cátions H+ na solução, que por sua vez unem-se
às moléculas de água (H2O) e formam moléculas H3O+.
Vale ressaltar o fato
de que os ácidos, por serem compostos moleculares, se ionizam quando em
solução. Isso significa que os íons se formam apenas quando em solução, pois
compostos moleculares (formados por ligações covalentes) não são iônicos.
1.3
Das soluções aquosas de bases
Diferentemente dos
ácidos, as bases são compostos iônicos, ou seja, já são íons antes mesmo de
serem imersas em meio aquoso. Quando colocadas em solução ocorre a dissociação
de seus íons, isto é, basicamente, separação dos íons existentes. Como exemplo
tomaremos o Hidróxido de Sódio (NaOH):
NaOH
→ Na+ + OH-
Os íons formados em
meio aquoso são o cátion Sódio (Na+) e o ânion Hidroxila (OH-).]
1.4 Das soluções aquosas de sais
Assim como as bases os
sais são compostos iônicos que sofrem apenas dissociação em meio aquoso. Usando
o Cloreto de Sódio (NaCl), temos:
NaCl
→ Na+ + Cl-
Nesse caso, o ânion Cloreto
(Cl-) e o cátion Sódio (Na+) são os íons liberados.
1.5 Das soluções aquosas de óxidos
No caso dos óxidos
podemos interpretar a interação deles com água não como uma solução, mas sim
uma hidratação dos mesmos. Para tal, é necessário distinguir os óxidos em dois
grupos:
- Óxidos ácidos: são
aqueles formados pelo(s) átomo(s) de Oxigênio (O) ligado(s) a um ametal por
ligação covalente. Exemplo: SO3.
- Óxidos básicos: são
os óxidos formados pelo Oxigênio (O) ligado a um metal, por meio de ligação
iônica. Exemplo: Na2O.
Tendo em mente ambos os
conceitos, podemos agora hidratar as respectivas classes de óxidos.
Ao diluirmos óxidos
ácidos em água, observamos a formação de um ácido. Usando o exemplo citado
anteriormente do Trióxido de Enxofre (SO3), obtemos:
SO3
+ H2O →H2SO4
A formação do Ácido Sulfúrico
(H2SO4) torna-se ocorrente.
Óxidos básicos em
solução formam suas respectivas bases. Retomando o exemplo anteriormente usado
para os óxidos básicos, temos:
Na2O
+ H2O → 2NaOH
Notamos então a
formação do Hidróxido de Sódio (NaOH).
2. Das reações de dupla troca
As reações de dupla
troca são todas aquelas que envolvem duas substâncias compostas e seguem o
seguinte modelo:
AB
+ CD
→ AD + CB
Sendo A e C os cátions
dos compostos e B e D os ânions dos mesmos.
Em solução aquosa todos
os íons dissociados ou ionizados dos compostos dissolvidos vagam livres. É
então que temos um ambiente propício para que a reação de dupla troca ocorra: o
cátion do primeiro reagente (A) une-se por atração eletrostática ao ânion do
segundo reagente (D), o ânion do primeiro reagente (B) une-se ao cátion do
segundo reagente (C), originando assim outros dois novos produtos. Ocorre então
a reação de dupla troca.
Porém, não há
ocorrência de reação de dupla troca em absolutamente todos os casos, sendo que
essas reações devem seguir regras para que possam se efetuar.
3. Das condições de ocorrência de Berthelot
Pierre Eugène Berthelot foi um
químico francês que, dentre outras conquistas no meio acadêmico, foi o
responsável por definir as condições para a ocorrência de reações de dupla
troca.
Essas regras devem ser seguidas,
pois apenas dessa forma pode-se garantir que o produto formado seja diferente
dos reagentes. Em certos casos, os reagentes presentes na solução não reagem,
mantendo apenas vários íons dissolvidos.
A seguir, veremos os critérios que
os produtos formados devem obedecer para que a reação de dupla troca ocorra
efetivamente.
3.1 Da formação de produtos menos solúveis
A regra diz que para
que a reação ocorra, é necessário que um dos produtos formados seja menos
solúvel que os reagentes apresentados, ou seja, deve formar um precipitado na
solução. Como exemplo, usamos a reação entre o Nitrato de Prata (AgNO3)
e o Cloreto de Sódio (NaCl).
AgNO3(aq)
+ NaCl(aq) → NaNO3(aq)
+ AgCl(s)
O Cloreto de Prata
(AgCl) formado pela reação entre o Nitrato de Prata (AgNO3) e o
Cloreto de Sódio (NaCl) é um sal insolúvel, ou seja, um precipitado, o qual é
formado na reação e encontra-se no estado sólido.
Vale ressaltar a
diferença da densidade que tais produtos podem possuir, podendo-se depositar no
fundo do recipiente ou até mesmo permanecer sobrenadando a solução.
3.2
Da
formação de produtos voláteis (gases)
A reação só pode
ocorrer quando um dos produtos formados é volátil, logo, encontra-se no estado
gasoso, ou seja, deve haver liberação de gás. O exemplo agora é da reação entre
o Ácido Sulfúrico (H2SO4) e o Carbonato de Sódio (Na2CO3).
H2SO4(aq)
+ Na2CO3(aq) → Na2SO4(aq)
+ H2CO3(aq)
O Ácido Carbônico (H2CO3)
possui uma geometria instável em sua molécula, portanto este composto se divide
em água (H2O) e gás carbônico (CO2), os quais são mais
estáveis. Portanto a equação toma outra forma:
H2SO4(aq)
+ Na2CO3(aq) → Na2SO4(aq)
+ H2O(l) + CO2(g)
3.3
Da
formação de eletrólitos mais fracos
Um dos produtos
formados deve ser um eletrólito mais fraco que um dos reagentes. Ser um
eletrólito mais fraco significa ter menos capacidade de liberar íons em
solução, ou seja, um dos produtos deve ser um sal insolúvel, uma base mais
fraca ou um ácido mais fraco. Vale ressaltar que todas as reações que possuem
como produto a água (H2O) se encaixam nessa condição de ocorrência,
pois a água é um ácido fraco.
Reações de
neutralização entre ácidos e bases para a formação de sais são todas reações de
dupla troca, pois sempre têm como produto a água. Por exemplo: Ácido Nítrico
reagindo com o Hidróxido de Bário.
2HNO3(aq)
+ Ba(OH)2(aq) → Ba(NO3)2(aq) + 2H2O(l)
Temos a formação do
Nitrato de Bário [Ba(NO3)2] e de água (H2O),
que é um eletrólito mais fraco que ambos os reagentes apresentados. Portanto, a
reação pode ocorrer.
Por fim, vale ressaltar
que apesar da existência de três dessas regras, apenas uma delas precisa ser
obedecida para que ocorra a reação. Não é necessário que duas ou três sejam
obedecidas simultaneamente, mas é totalmente possível, como no caso das reações
cujo produto é o Ácido Carbônico (H2CO3), que se divide
em água (um eletrólito muito fraco) e gás carbônico (um produto volátil).
Abaixo apresentaremos
alguns vídeos de reações realizadas pelo nosso professor de química, Breno Lima
Rodriguez, para a melhor visualização das condições de ocorrência.
Vídeo 1
Vídeo 2
Vídeo 3
Vídeo 4