Compostos Covalentes e Iónicos: Classificação, Fórmulas e Nomenclatura

I: Background

A química lida com a matéria, e há uma tremenda variedade de matéria no universo. O comportamento da matéria depende do tipo de elementos que estão presentes e da estrutura desses elementos – como eles estão ligados para fazer uma molécula. Neste exercício, você vai avaliar alguns modelos representativos para desenvolver as regras usadas para classificar um composto, para prever a fórmula de um composto e para nomear o composto. Este exercício é apenas o início do trabalho necessário para dominar as regras de escrita de fórmulas e nomenclatura. Seu livro didático tem tabelas de nomes e fórmulas de cátions e ânions comuns, e discute detalhadamente as regras de nomenclatura. Você precisará passar algum tempo com este material, pois as regras formais de nomenclatura podem não ser apresentadas em palestras, embora certamente serão usadas em discussões sobre estruturas Lewis e química de reação.

II: Exercícios

Parte A: Compostos Covalentes ou Iônicos?

Muitos compostos, especialmente aqueles discutidos em cursos de química geral, são classificados como compostos covalentes ou compostos iônicos. A classificação de um composto depende do tipo de ligação química entre os elementos do composto. Nesta parte da folha de trabalho, você aprenderá a classificar facilmente os compostos em uma das duas categorias.

Num composto covalente, Os elétrons de valência são compartilhados entre os dois átomos da ligação. Estes podem ser partilhados uniformemente (ligação covalente) ou desigualmente (ligação polar covalente). Em uma ligação iônica, os elétrons são localizados para um dos átomos (dando-lhe uma carga geral negativa), enquanto o outro átomo tem uma carga geral positiva. A diferença de electronegatividade entre os dois átomos da ligação pode ajudar a prever se a ligação é susceptível de ser iónica, covalente ou polar covalente, assim como o tipo de átomos envolvidos (metais ou não metálicos). Uma ligação com dois átomos idênticos é sempre pura covalente, enquanto uma ligação covalente com dois átomos diferentes é susceptível de ser polar covalente.

Características dos Compostos Covalentes e Iónicos

Considere a Tabela 1 ao responder às seguintes questões.

• Os elementos dos compostos covalentes são metais, não metálicos, ou uma mistura de ambos?

• Os elementos nos compostos iónicos são metais, não metais, ou uma mistura de ambos?

• Compare os tipos de elementos encontrados (metais ou não-metálicos) para as duas classificações. Que tendência você vê no tipo de elemento presente e na classificação?

Classificando Compostos

• Para cada composto covalente, classifique o tipo de ligação como polar ou não polar covalente.

• Que tendência você vê na classificação do composto e o tipo de ligação formada entre os elementos do composto?

• Escreva uma regra que lhe permitirá classificar um composto como iónico ou covalente com base no que aprendeu ao explorar o modelo na Parte A.

Parte B: Previsão da Fórmula de um Composto Iónico

Numa fórmula química, são usados subcript para especificar os números de um tipo de átomo na fórmula. Por exemplo, O2 é interpretado como uma molécula formada por dois átomos de oxigênio, e CH3OH é interpretado como uma molécula com um carbono, quatro hidrogênios, e um oxigênio. Os superescritos são usados para especificar a carga de um íon. Al3+ é interpretado como sendo um único átomo de alumínio com uma carga de 3+, fazendo deste o catião de alumínio. Alguns íons são atômicos, como Al3+ ou F-, mas também há íons poliatômicos. Um íon poliatômico é uma partícula feita de mais de um átomo, que carrega coletivamente uma carga iônica. OH- (o ânion hidróxido) é uma partícula de um oxigênio e um hidrogênio, e toda a entidade tem uma carga negativa; NO3- (nitrato) tem um átomo de nitrogênio e três átomos de oxigênio com uma carga negativa carregada por toda a partícula. Se a fórmula de um composto tem um superescrito, pode-se assumir que a substância é um íon, enquanto que se a fórmula não tem superescrito, pode-se assumir que a carga na molécula é zero (neutra).

Características dos Compostos Iónicos

• Olhando para a primeira coluna, qual é a carga de cada composto iônico?

• Com base na fórmula do composto iônico, quantos cátions e quantos ânions estão presentes em cada composto iônico?

• Qual é a soma da carga total de cátions mais a carga total de ânions? Levar em conta o número de cada íon presente na fórmula do composto, assim como o sinal da carga em cada íon.

Carga de equilíbrio em compostos iónicos

• Porque é que AlF3 tem mais iões F na fórmula do composto iónico do que NaF?

• Por que são necessários parênteses nas fórmulas com múltiplos íons poliatômicos no composto?

• Considere um catião com uma carga 4+ e um ânion com uma carga 2. Quantos catiões e quantos ânions seriam necessários para um composto iônico formado entre esses dois íons?

• Escreva uma regra que lhe permitirá prever o número de cátions e ânions presentes na fórmula de um composto iônico. Faça uma lista do que você precisa saber para ser capaz de escrever a fórmula de um composto iônico.

Parte C: Nomenclatura para Compostos Covalentes e Iônicos

Nomenclatura é a nomenclatura sistemática de nomes de compostos para que os números e tipos de elementos ou íons presentes no composto sejam comunicados. Compreender as regras de nomenclatura torna-se cada vez mais importante na química orgânica, porque existem milhões de compostos orgânicos que contêm apenas C, H e O – para comunicar qual composto você está falando, você deve entender como nomear o composto quando lhe é dada uma fórmula ou estrutura, e como escrever a fórmula ou estrutura de um composto a partir do nome. Por exemplo, o éter dimetílico e o etanol têm ambos dois carbonos, um oxigénio e seis átomos de hidrogénio, mas uma destas moléculas pode ser usada como spray de congelamento para remover verrugas, e uma é um depressor do sistema nervoso que deixa as pessoas bêbadas. É muito mais fácil referir-se ao etanol como etanol do que ao composto orgânico com dois carbonos, seis hidrogénios e um oxigénio que deixa as pessoas bêbadas. Vamos começar a exploração da nomenclatura com compostos covalentes simples e com compostos iônicos. A nomenclatura não é difícil, mas é…entediante. Não há como contornar alguma memorização com a nomenclatura. As regras de nomenclatura e as fórmulas e cargas sobre diferentes íons precisam ser conhecidas, a fim de nomear corretamente os compostos a partir de fórmulas ou escrever as fórmulas a partir de nomes.

Nomenclatura de Compostos Covalentes

Para os compostos covalentes da tabela 3, responda às seguintes perguntas.

• O primeiro elemento escrito na fórmula é o mais electronegativo dos elementos da fórmula, ou o menos electronegativo dos elementos? Esta ordem muda no nome do composto? O que muda no nome do composto?

• Descreva como o número de elementos na fórmula é comunicado no nome do composto.

• Considere os compostos da tabela acima com carbono e oxigênio ou com nitrogênio e oxigênio. Por que é importante comunicar os números de cada elemento do nome? Por que não funcionaria, por exemplo, dar o nome de óxido de carbono para um composto que consiste em carbono e oxigênio?

Nomenclatura de Compostos Iónicos

Para os compostos iónicos da Tabela 4, responda às seguintes questões.

• O catião ou o ânion é escrito primeiro na fórmula? Esta ordem muda no nome?

• O número de cátions ou ânions na fórmula é comunicado no nome do composto? Por que você acha que é desnecessário fazer isso?

• Os nomes dos cátions são os mesmos que os nomes dos elementos do grupo principal de metais da tabela, mas não para os cátions de cobre e ferro. Qual é o significado do numeral romano nos nomes dos cátions do cobre e do ferro?

Regras de Nomenclatura Analizante

• Escreva uma breve descrição das regras de nomeação de compostos covalentes com base nos compostos explorados na tabela 3.

• Se o ânion de oxigênio é chamado de óxido, e o ânion de cloro é chamado de cloreto, preveja o nome dos ânions de enxofre, bromo, e nitrogênio. Qual seria a carga para cada um desses ânions?

• Escreva uma breve descrição das regras de nomeação de compostos covalentes com base nos compostos explorados na Tabela 4.

• Porque não é necessário especificar a carga dos cátions dos metais alcalinos ou dos metais alcalinos terrestres, mas é necessário especificar a carga dos cátions dos metais de transição?

Esta foi uma breve introdução à nomenclatura sistemática dos compostos covalentes e iónicos. Apenas uma pequena fração dos muitos compostos possíveis foi apresentada aqui, mas se você conhece as regras de nomenclatura, e conhece as fórmulas dos íons, você pode nomear qualquer coisa ou interpretar qualquer nome.

Parte D: Nomenclatura de Anions-the -ides, the -ites, the -ates

Nomeando ânions de enxofre, Nitrogênio, e Fósforo

• Para os ânions -ide, como a carga no ânion está relacionada com a configuração eletrônica do elemento neutro e a posição do elemento na tabela periódica? Como a configuração eletrônica do elemento muda quando ele forma o ânion especificado?

• Na série de ânions do mesmo elemento (os ânions contendo enxofre, por exemplo), o que muda na fórmula do ânion ao passar do -ide anion para o -ite e para o -ate anion?

• Que tendência se vê no número de átomos de oxigénio nas formas -ate dos ânions para as formas -ite dos ânions? Que tendência você vê na carga dos ânions -ate e dos ânions -ite?

• Escreva uma declaração que descreva como você poderia prever a carga no ânion de um elemento que teria a terminação -ide (coro ou sulfeto, por exemplo).

• O nome geral para a coleta de ânions -ate e -ite é oxianião. Explique porque esses íons são chamados de oxianiões.

• Escreva uma declaração que descreva como determinar a fórmula do ânion -ite de um elemento a partir da fórmula do ânion -ate desse elemento.

Parte E: Nomenclatura de Anions – os per-ates, os -ates, os -ites, os hypo-ites

Considere a Tabela 6 abaixo.

Nomeando ânions de cloro e bromo

• Começando com clorato e bromato, descrever a mudança na fórmula vista para perclorato e perbromato.

• Começando com clorato e bromato, descreva a mudança na fórmula vista para hipoclorito e hipobromite.

• Escreva uma declaração geral que descreve como determinar a fórmula do ânion per-ate de um elemento a partir da fórmula do ânion -ate desse composto.

• Escreva uma declaração geral que descreva como determinar a fórmula do ânion hipo ánio de um elemento a partir da fórmula do ânion – ánio ánio desse composto.

Parte F: Nomenclatura dos Oxiácidos-Ácidos -ic e os Ácidos -ous

Considere a Tabela 7 abaixo.

Nomeando os oxiácidos

• Qual é a identidade do catião para cada um dos ácidos?

• Qual é a tendência no nome dos ácidos dos -aídos oxianóis?

• Qual é a tendência no nome dos ácidos dos -atio-oxianions?

• Escreva uma declaração geral que descreve como prever a fórmula e o nome de um oxiaceto quando lhe é dada a fórmula e o nome do oxiaceto.

Parte G: Nomenclatura Bingo

O seu instrutor irá fornecer-lhe um cartão de bingo contendo uma mistura de fórmulas químicas e nomes. Eles chamarão a informação em falta, e você terá que indicar se você tem a fórmula ou nome correspondente. O primeiro aluno a combinar cinco em uma linha, coluna ou diagonal, irá chamar o próximo conjunto de produtos químicos.