Química Inorgânica

A Química é a ciência que estuda as transformações da matéria na sua dimensão micro e macromolecular bem como a energia envolvida nesses processos. A química é a mesma ciência que estuda a matéria seja na condição inorgânica ou orgânica. A diferenciação ocorre justamente pela sua ampla aplicação na nossa realidade e pelas variadas propriedades químicas e físicas dos compostos inorgânicos e orgânicos.

A química é composta por áreas do conhecimento científico que são direcionadas de acordo com o conjunto de termos e conceitos específicos a essas áreas. Essa classificação ocorre devido as demandas de estudo, aplicação e por se constituir uma ciência de muita abrangência. Desta forma, classificamos em: Química Inorgânica; Química Orgânica; Físico-Química; Química analítica; Fitoquímica; Bioquímica; Quimiometria;Química Ambiental; Química Forense; Ensino de Química.

Vamos ao tema deste estudo. Sem muito rigor literário, a distinção entre as áreas de conhecimentos da química, começam quando uma série de experimentos e escritos passam a questionar a teoria do‘vitalismo’, ao mesmo tempo em que os estudos das propriedades da matéria avançam para um contexto mais sólido, enaltecendo as diferenças entre os materiais inorgânicos daqueles referentes a matéria que constitui os seres vivos.

A teoria da força vital ou vitalismo propunha que somente organismos vivos seriam capazes de promover sínteses dos compostos orgânicos e isso devido a uma ‘força’ que poderia ser transmitida de organismo vivo para outro.

A síntese da ureia é um exemplo clássico. Em 1828, através da tentativa de sintetizar uma sustância inorgânica, o químico alemão Friedrich Wöller conseguiu sintetizar ureia a partir da reação endotérmica do cianato de potássio juntamente com o sulfato amônia. Desta reação, obteve cristais brancos equivalentes a ureia obtida através da urina de cachorros ou de humanos, que até então, eram a única fonte deste composto.

Friedrich Wöller (1800-1882) e a síntese da Ureia

Não se sustenta o fato que um único experimento fosse suficiente para refutar a teoria da ‘força vital’ ou ‘vitalismo’.Contudo, uma série de eventos e experimentos acabaram por colaborar com este efeito. Outro fato histórico que nos chama atenção é a produção do ácido acético a partir dos componentes elementares puros, experiência esta realizada em 1845 pelo químico alemão Hermann Kolbe.

Em 1848, o professor de Wöhler, Leopold Gmelin identifica que os compostos orgânicos continham carbono e em 1859, Friedrich August von Kekulé define a Química Orgânica como a química que estuda os compostos de Carbono. Com a ampliação dessa área de estudo, a química que estuda os componentes inorgânicos, minerais, a matéria em seu estado atômico e molecular passou a ser denominada de Química Inorgânica.

De forma resumida, podemos estabelecer que:

Química Orgânica: estuda os compostos do elemento carbono (C).

Química Inorgânica: estuda os demais elementos da tabela periódica.

Alguns compostos que contêm carbono são tradicionalmente estudados em química inorgânica devido suas obtenções e descobertas ocorrerem antes da classificação dos compostos orgânicos e inorgânicos. Alguns autores denominam estes compostos como compostos de transição, sendo-os: monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO₂), cianetos (KCN), carbonatos (CaCO₃), bicarbonatos (NaHCO₃).

Em Química Inorgânica podemos abordar os seguintes conhecimentos: Teoria atômica; Estudo da matéria; Ciências dos Materiais; Geoquímica; Ligações químicas; Formas e estrutura das moléculas; Propriedade químicas, físicas e periódica dos elementos químicos; Química nuclear; Funções Inorgânicas.

Abordaremos nesta seção as Funções Inorgânicas como critério de exemplificação.

Os compostos inorgânicos estão agrupados em quatro classe de funções inorgânicas: Ácido, Base, Sais e Óxidos.

Ácidos e Bases

Há três conceitos de ácidos e bases que podemos nos referir.

– Ácido de Arrhenius: Substância que, em solução aquosa, libera como íon a espécie hidroxônio (H₃O⁺). Exemplo: HCl em meio aquoso.

HCl_(g) + H₂O_(l) H₃O⁺_(aq)+ Cl^⁻_(aq)­­

Base de Arrhenius: Substância que, em solução aquosa, libera como íon a espécie hidroxila (OH^⁻). Exemplo, hidróxido de sódio em meio aquoso.

NaOH_(s) + H₂O_(l) Na⁺ _(aq) + OH^⁻_(aq)

– Ácido de Brønsted-Lowry: ácido é a espécie química que atua como doador de prótons.

– Base de Brønsted-Lowry: base é a espécie química que atua como recebedor de prótons. Exemplos:

Segundo o conceito de Brønsted-Lowry, ácidos e bases são espécies químicas que estão correlacionadas, para uma espécie atuar como ácido, uma outra deve estar presente para aceitar o próton, atuando como base. Para uma espécie química atuar como base, um ácido deve estar presente paradoar o próton. Nestes exemplos, como as reações se encontram em equilíbrio químico, o H₃O⁺ transfere um próton ao CN^–. Desta forma, o H₃O⁺é classificado como ácido e o CN^– como uma base.

O mesmo ocorre no segundo exemplo. O NH₄⁺ transfere um próton de volta ao Cl^–. Desta forma, o NH₄⁺é classificado como ácido e o Cl^– como base. Como os pares HCN/CN^‑, H₂O/H₃O⁺, NH₃/NH₄⁺, HCl/Cl^­-, diferem em um próton, são denominados de pares conjugados. Isto é, o CN­^– é a base conjugada do HCN, assim, diz-se que a base conjugada é a espécie química produzida quando um ácido doa um próton. De forma análoga, a NH₄⁺ é o ácido conjugado da NH₃, assim, diz-se que o ácido conjugado é a espécie química produzida quando uma base recebe um próton.

– Ácido de Lewis: é a espécie química que aceitar um par de elétrons.

– Base de Lewis: é a espécie química que doa um par de elétrons.

Exemplos:

Sais

É todo composto iônico que contém cátion proveniente de uma base e ânion proveniente de um ácido. Exemplos:

NaOH_(aq) → Na⁺_(aq) + OH^⁻_(aq)

HCl_(aq) → H⁺_(aq)  + Cl^⁻_(aq)

NaCl_(s) Na⁺_(aq) + Cl⁻_(aq)

O NaCl é um sal constituído pelo cátion Na⁺ que é proveniente da base (NaOH) e pelo ânion Cl^– que é proveniente do ácido (HCl).

Óxidos

Denomina-se óxido todo composto formado pelo oxigênio com outros elementos menos eletronegativo que ele.

Exemplos: CO, CO₂, H₂O, SO₂, SO₃, NO, NO₂, N₂O₄, CaO, LiO, Fe₂O₃, Al₂O₃, HgO, ZnO, LiCoO₂, LiNiO₂, entre outros.

Como o Flúor (F) é um elemento mais eletronegativo que o Oxigênio, o composto OF_2­ difluoreto de oxigênio, trata-se de uma exceção.

Através do estudo dos compostos inorgânicos conseguimos compreender o comportamento da matéria, a interação entre as espécies químicas bem como suas características e propriedades.

Bons Estudos!

David Pancieri Peripato