Para como calcular funções inorgânicas, o caminho principal é identificar os íons ou elementos presentes na fórmula, determinar suas cargas e verificar a qual grupo o composto pertence: ácido, base, sal ou óxido. Em seguida, usam-se regras de nomenclatura, neutralização elétrica e, quando o exercício pedir, cálculos de massa molar, quantidade de matéria ou concentração.
As funções inorgânicas são agrupamentos de substâncias com comportamentos químicos semelhantes. A classificação mais tradicional, baseada na teoria de Arrhenius, considera o que a substância produz ao se dissolver em água. Assim, ácidos liberam cátions H+, bases liberam ânions OH−, e sais liberam outros cátions e ânions. Os óxidos são compostos binários em que o oxigênio, geralmente, é o elemento mais eletronegativo.
O que significa calcular funções inorgânicas
Em Química, “calcular” uma função inorgânica pode ter mais de um sentido. Muitas questões pedem apenas que você classifique uma fórmula. Outras solicitam a fórmula obtida pela combinação de íons, o nome do composto ou um cálculo numérico envolvendo a substância. Antes de começar, leia o comando e separe as informações fornecidas.
Um procedimento útil é observar a fórmula da esquerda para a direita. Se ela começa com H e não é água, tende a ser um ácido, como HCl ou H2SO4. Se apresenta o grupo OH ligado a um cátion, tende a ser uma base, como NaOH. Se possui oxigênio e apenas dois elementos químicos, tende a ser um óxido, como CO2. Já a união de um cátion diferente de H+ com um ânion diferente de OH− normalmente forma um sal.
Regra central: toda fórmula de um composto iônico deve ter carga total igual a zero. Para montá-la, escolha os íons, ajuste seus índices e confira se as cargas positivas e negativas se anulam.
Como identificar óxidos
Óxidos são compostos formados por oxigênio e outro elemento. Na maioria deles, o oxigênio tem número de oxidação igual a −2. Por isso, ao conhecer a carga ou o número de oxidação do outro elemento, é possível definir os índices da fórmula. No óxido de magnésio, o Mg forma Mg2+ e o O forma O2−; a proporção é de um para um, resultando em MgO.
O dióxido de carbono, CO2, é um óxido molecular: cada oxigênio vale −2, totalizando −4; portanto, o carbono vale +4. Já o óxido de ferro(III), Fe2O3, contém dois átomos de ferro com número de oxidação +3, que equilibram três oxigênios de −2. O algarismo romano indica o número de oxidação do metal quando ele pode formar mais de um cátion.
| Função | Característica de identificação | Exemplo |
|---|---|---|
| Óxido | Oxigênio ligado a apenas um outro elemento | CaO, SO3 |
| Ácido | Libera H+ em água, na abordagem de Arrhenius | HNO3 |
| Base | Apresenta OH− como ânion característico | Ca(OH)2 |
| Sal | Cátion e ânion diferentes de H+ e OH− | Na2CO3 |
Nem toda substância com oxigênio é um óxido. H2SO4, por exemplo, contém oxigênio, mas é um ácido. NaOH também tem oxigênio, porém é uma base. A presença de três elementos ou do grupo OH costuma indicar que a classificação deve ser analisada com mais cuidado.
Como montar e nomear ácidos
Nos ácidos de Arrhenius, o cátion característico é H+. Para escrever a fórmula, observe a carga do ânion que acompanhará o hidrogênio. O cloreto é Cl−, logo basta um H+: HCl. O sulfato é SO42−, exigindo dois H+: H2SO4. O fosfato é PO43−, formando H3PO4.
Os ácidos sem oxigênio são chamados hidrácidos. Sua nomenclatura, em geral, segue o padrão “ácido + radical + ídrico”, como ácido clorídrico (HCl) e ácido sulfídrico (H2S). Os ácidos com oxigênio são oxiácidos. Eles são nomeados conforme o ânion: nitrato origina ácido nítrico; sulfato, ácido sulfúrico; sulfito, ácido sulfuroso.
Força do ácido não é definida pelo número de hidrogênios
Um erro frequente é supor que todo ácido com mais hidrogênios é mais forte. A força depende do grau de ionização em água, não apenas da fórmula. HCl é classificado como ácido forte, enquanto H3PO4 é um ácido fraco, embora possua três hidrogênios ionizáveis.
Como reconhecer e calcular bases
Bases, na teoria de Arrhenius, são substâncias que liberam OH− em água. Sua fórmula costuma ser formada por um cátion, frequentemente metálico, seguido de uma ou mais hidroxilas. Como cada OH possui carga −1, a quantidade de grupos OH deve equilibrar a carga positiva do cátion.
O sódio forma Na+; portanto, sua base é NaOH. O cálcio forma Ca2+; são necessárias duas hidroxilas, resultando em Ca(OH)2. Para Al3+, obtém-se Al(OH)3. Quando há mais de uma hidroxila, usam-se parênteses para mostrar que o índice multiplica o grupo inteiro.
- Na+ + OH− → NaOH;
- Ba2+ + 2 OH− → Ba(OH)2;
- Fe3+ + 3 OH− → Fe(OH)3.
Na nomenclatura, emprega-se “hidróxido de” seguido do nome do cátion: hidróxido de sódio, hidróxido de bário e hidróxido de ferro(III). A indicação em algarismo romano é necessária quando o metal apresenta cargas variáveis, como ferro e cobre.
Como formar sais
Os sais são compostos iônicos constituídos, em geral, por um cátion diferente de H+ e um ânion diferente de OH−. Muitos são obtidos em reações de neutralização entre ácido e base. Quando HCl reage com NaOH, formam-se NaCl e água: o H+ do ácido combina-se com OH−, enquanto Na+ e Cl− originam o sal.
Para montar a fórmula, escreva primeiro o cátion e depois o ânion, ajustando os índices. O cálcio é Ca2+ e o cloreto é Cl−; assim, o sal é CaCl2. Para alumínio Al3+ e sulfato SO42−, o menor múltiplo comum entre 3 e 2 é 6. São necessários dois alumínios e três sulfatos: Al2(SO4)3.
Não é necessário decorar um método mecânico de “cruzar” cargas se você entende a neutralidade. Ainda assim, ele pode ajudar como conferência: a carga 2 do cálcio torna-se o índice do cloreto, e a carga 1 do cloreto torna-se o índice do cálcio. Índices iguais a 1 não aparecem na fórmula.
- Identifique o cátion e sua carga.
- Identifique o ânion e sua carga.
- Escolha os menores índices que zerem a soma das cargas.
- Use parênteses se um íon poliatômico aparecer mais de uma vez.
- Nomeie o sal como “nome do ânion + de + nome do cátion”.
Exemplos de nomes são cloreto de sódio (NaCl), carbonato de cálcio (CaCO3) e sulfato de alumínio, Al2(SO4)3. Quando o cátion tem carga variável, diga também seu estado de oxidação: cloreto de ferro(II), FeCl2.
Cargas, massa molar e cálculos relacionados
Além da classificação, exercícios podem pedir a massa molar de uma função inorgânica. Para isso, some as massas atômicas aproximadas de todos os átomos da fórmula. NaOH possui Na = 23, O = 16 e H = 1. Logo, sua massa molar é 23 + 16 + 1 = 40 g/mol.
Em Ca(OH)2, há um cálcio, dois oxigênios e dois hidrogênios. Usando Ca = 40, O = 16 e H = 1, a massa molar é 40 + 2 × 16 + 2 × 1 = 74 g/mol. Os parênteses são decisivos: o índice 2 vale para O e H. Ignorá-los altera a quantidade de átomos e leva a um resultado incorreto.
Se a questão fornecer massa e pedir quantidade de matéria, aplique n = m/M, em que n é o número de mols, m é a massa da amostra e M é a massa molar. Uma amostra de 80 g de NaOH corresponde a 80/40 = 2 mol. Esse resultado só é válido se a substância considerada for pura e se as unidades forem compatíveis.
Também podem aparecer reações de neutralização. A equação H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O mostra que um mol de ácido sulfúrico reage com dois mols de hidróxido de sódio. Os coeficientes vêm do balanceamento da equação; eles não devem ser confundidos com os índices que fazem parte da fórmula química.
Revisão das funções inorgânicas
Para resolver questões sobre funções inorgânicas, comece pela fórmula e pelas cargas. Ácidos têm H+ como cátion característico; bases contêm OH−; sais reúnem outros cátions e ânions; e óxidos possuem oxigênio ligado a apenas um outro elemento. Depois, verifique se a fórmula é eletricamente neutra e aplique as regras de nomenclatura.
Em cálculos numéricos, conte corretamente os átomos, inclusive os que estão dentro de parênteses, para achar a massa molar. Por fim, diferencie índices, que pertencem à fórmula, de coeficientes, que representam proporções em uma reação. Esse roteiro reduz erros de classificação, escrita e estequiometria.
