Reações Iônicas: Ustulação, Decomposição Térmica de Sais e Classificação das Soluções


Algumas vezes precisamos balancear equações iônicas em que foram escritos apenas os átomos ou íons que participam ativamente da transferência de elétrons. Nessas equações não são escritos os átomos ou íons que não possuem papel ativo na reação.

Por exemplo, considere a reação a seguir:
+3 -2+1               +5-2               -2+1
Cr(OH)3(aq)    +    lO1-^, +    OH1-^   • ->
+3-2                -1              +1 -2

Reações Iônicas

•      Crômio, Cr: sofreu oxidação, seu NOX variou de +3 para +6. Perdeu 3 elétrons .-. A = 3.
•      Hidróxido de crómio III, Cr(OH)3: agente redutor.
•      Iodo, I: sofreu redução, seu NOX variou de +5 para -1. Ganhou 6 elétrons /. A = 6.
•      íon iodato, I03~: agente oxidante.
•      Coeficientes (elétrons ganhos = elétrons perdidos):
Oxidante: A • x = 6 • l   => A • x =/$G>2 ^l 10]-
Redutor:  A-x = 3-l   => A • x = $3>l-^2 Cr(OH)3

Para prosseguir, devemos utilizar o princípio: Numa reação de oxidorredução balanceada, a carga elétrica total dos reagentes é igual à
carga elétrica total dos produtos. Seja X o coeficiente do íon hidróxido, OH1″, e Y o coeficiente da água, H20. O valor numérico de X pode ser calculado pelo princípio da conservação das cargas:

2Cr(OH)3(aq)     +    1103<aq)     +     XOHfc, 2 • (0) + l – (1-) + X • (1-) = 2 • (2-) + l • (1-) + Y • (0) (1_) +  (x_) = 5- X = 4 Temos então a equação balanceada: 2Cr(OH)3(aq)      +     1I03W     +     40Hía-q)       -> 4   2Cr0^aq)    +   lljaq)   +    5H20(e)

Reações dos óxidos salinos com água

Na reação de um óxido salino ou misto, E304, com água prevalece o caráter básico do óxido formando dois hidróxidos (duas bases) do elemento E. O Pb304(s) é um sólido vermelho, vendido na forma de pó, insolúvel em água e ácidos. Forma uma suspensão oleosa denominada tinta zarcão, empregada em superfí­cies metálicas antes da pintura definitiva, como pigmento anticorrosivo.

Ustulação

Ustulação é a queima de sulfetos, em geral metá­licos, que possuem o ânion S2″, em fornos especiais com passagem contínua de corrente de ar quente.

Ustulação de sulfeto de metal nobre

A ustulação de um sulfeto cujo cátion vem de um metal de baixa eletropositividade (metal pouco reativo ou nobre) dá origem ao respectivo metal com desprendimento de dióxido de enxofre. Exemplo: ustulação do sulfeto de prata produzindo prata metálica e dióxido de enxofre: Ag2S(s)   +   102(ar)    -A+    2Ag(s)   +    1S02(J)

Ustulação de sulfeto de metal não nobre

A ustulação de um sulfeto cujo cátion vem de um metal de alta eletropositividade (metal muito reativo ou não nobre) dá origem ao óxido desse metal, com despren­dimento de dióxido de enxofre.
sulfeto de       + 02(ar) -A->     óxido do   +   S02(g)
metal não nobre                                     metal

Exemplo: ustulação do sulfeto de zinco produzindo óxido de zinco e dióxido de enxofre: 2 ZnS(s)   +  3 02(ar)    –>   2 ZnO(s) +   2 S02(g). A tabela a seguir traz os principais metais em ordem decrescente de reatividade em relação ao respectivo cátion que formam ao doar elétrons.

Nessa escala, o hidrogênio (que não é metal, mas forma cátion) separa os metais não nobres (reativos) dos metais nobres (pouco reativos).

Decomposição térmica de sais

O aquecimento de alguns sais oxigenados causa a sua decomposição e a liberação de um gás.
•   Se o sal tiver o ânion carbonato, COf-, ou bicarbonato, HC03~, o gás liberado será o dióxido de carbono (gás carbônico).
Exemplos:
CaC03(s)          –>       CaO(s)      +      C02(g)
carbonato de cálcio              óxido de cálcio        gás carbônico

Mg(HC03)2(s)     –>     MgC03(s) +  H20(v)  + C02(g)
bicarbonato de magnésio    carbonato de magnésio    água      gás carbônico

Solução

É uma mistura homogênea entre duas ou mais substâncias. Nas soluções, o disperso (verifique leitura complementar no finaf) e o dispersante recebem nomes especiais: disperso -> soluto dispersante (dispergente) -> solvente

Quando se adiciona vagarosamente sal comum à água, em temperatura constante e sob agitação contínua, verifica-se em dado momento que o sal não se dissolve mais. Em particular com o NaCI, isso ocorre quando há aproximadamente 360 gramas de sal por litro de água. A partir desse momento, toda quantidade adicionada de sal não irá se dissolver, ficando depositada ou precipitada no fundo do recipiente. Dizemos então que ela se tornou uma solução saturada ou que atingiu o ponto de saturação. Esse ponto de saturação depende do soluto, solvente e principalmente das condições físicas (temperatura e até pressão quando trabalha com gases). O ponto de saturação é definido pelo coeficiente ou grau de solubilidade (Cs ou Ks).
Para a determinação do Cs ou Ks.

Classificação das soluções

a)     de acordo com o estado de agregação da solução.
Soluções sólidas: por exemplo, liga metálica cobre e níquel.
Soluções líquidas: por exemplo, sal em água.

•        Soluções gasosas: por exemplo, o ar atmosférico filtrado.
b)    de acordo com a natureza do soluto.
Soluções moleculares: quando as partículas dispersas são moléculas, como por exemplo, moléculas de açúcar (C12H22OU) em água. Soluções iônicas: quando as partículas dispersas são íons, como por exemplo os íons do sal comum (Na+ e Cl’) em água.

c)     de acordo com a concentração da solução.
Solução diluída: contém pouco soluto em relação ao solvente (por exemplo: Ig de sal comum em lOOmL de água).
Solução concentrada: Contém muito soluto em relação ao solvente fpor exemplo: 40g de sal comum em lOOmL de água).

d)    de acordo com a saturação.
• Insaturada (não saturada): quando a quantidade de soluto dissolvida não atinge o ponto de saturação.
• Saturada: quando a quantidade de soluto dissolvida atinge o ponto de saturação (corpo de fundo -» excesso no fundo).
• Supersaturada: quando a quantidade de soluto dissolvida atinge o ponto de saturação e apresenta excesso de soluto em solução (é instável).

Quando se observa que uma determinada solução apresenta Ks = Ig/lOOg H20 a uma certa temperatura, esta, por conter uma pequena quantidade de soluto em relação ao solvente, é denominada diluída. Contudo, se tomarmos uma porção que contenha esses valores acima descritos, será considerada também saturada.

Logo, se o valor do Ks de um certo sal for da ordem de IlOOg/lOOOg de H20 a uma certa temperatura, por apresentar uma grande quantidade de soluto em relação ao solvente, é denominada concentrada. Contudo, se tivermos uma porção que apresente os valores acima relacionados, também teremos a solução de forma saturada. Portanto, os termos diluído e concentrado estão diretamente relacionados com a quantidade de soluto/solvente e os termos saturados, insaturados e supersaturados estão relacionados a determinação do Ks (coeficiente de solubilidade).

Curvas de Solubilidade são os gráficos que apresentam a variação dos coeficientes de solubilidade (Ks) das substâncias em função da temperatura (T).
Na análise gráfica podemos observar a solubilidade do KNO, (nitrato de potássio) em água.

Substância A: a solubilidade aumenta com o aumento da temperatura. São substâncias que se dissolvem com a absorção de calor. Esse grupo é formado pela maioria das substâncias.
•            Substância B: Com o aumento significativo de temperatura praticamente não alterou a solubilidade da substância.
•            Substância C: a solubilidade diminui em função do aumento da temperatura. As substâncias com estas características liberam calor, esquentando a solução.

As curvas de solubilidade têm uma grande importância no estudo das soluções de sólidos em líquidos, pois nesse caso a temperatura é o único fator físico que influencia perceptivelmente na solubilidade. O gráfico abaixo dá mais alguns exemplos de curvas de solubilidade de substâncias sólidas em água.

Na temperatura de 20°C, o ponto “A” representa uma solução não-saturada; o ponto “B” uma solução saturada e o ponto “C” uma solução super saturada. Na realidade, somente poderíamos utilizar as soluções que estão “abaixo” da curva de solubilidade, pois acima dessa curva as soluções seriam super saturadas e, portanto, todo o excesso do soluto tenderia a precipitar.

Existem substâncias que, na análise gráfica de suas curvas de solubilidade, apresentam pontos de inflexão, os quais indicam uma mudança de estrutura do soluto.