Reações inorgânicas: conheça as principais e saiba identificá-las

Quando queimamos um palito de fósforo, assamos um bolo ou tomamos uma pastilha de antiácido, estamos provocando reações químicas. Nelas, ligações químicas de uma substância estão sendo quebradas, e outras, de novas substâncias, estão sendo formadas. Nesse contexto, as reações inorgânicas são reações químicas que ocorrem a partir dos compostos inorgânicos.

Qual a diferença entre reações orgânicas e inorgânicas?

Como diferenciar reações inorgânicas e orgânicas? A verdade é que elas são muito parecidas, e o que difere as duas são os reagentes de cada reação. Se os reagentes da reação química são moléculas orgânicas (com vários átomos de carbono e hidrogênio ligados), provavelmente se trata de uma reação orgânica. Agora, se os reagentes são moléculas inorgânicas (com diferentes átomos ligados), você deve estar olhando para uma reação inorgânica.

Tipos de reações inorgânicas: conheça as principais

Neste texto, vamos priorizar a compreensão das reações inorgânicas. Confira as principais delas:

Reação de síntese ou adição

Nesta reação, duas ou mais substâncias formam um único produto. Elas têm a forma geral:

A + B → C

Um exemplo é o magnésio reagindo com o oxigênio do ar, produzindo óxido de magnésio:

2 Mg_(s) + 1 O_2(g) → 2 MgO_(s)

Em geral, as reações entre um metal e um não metal são reações de síntese; os metais têm elétrons para doar, enquanto os não metais podem receber esses elétrons. Não somente metais e não metais fazem reações de adição, a reação de formação da a amônia (NH₃), a partir de dois reagentes, é uma reação de adição:

N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃

Elas podem acontecer também com substâncias compostas, como a reação do óxido de magnésio com a água, que produz o hidróxido de magnésio:

MgO + H₂O → Mg(OH)₂

Reação de análise ou decomposição

Aqui, uma única substância se decompõe, originando dois ou mais produtos:

A → B + C

Um exemplo muito legal desse tipo de reação é a que acontece nos airbags. Quando esse dispositivo é acionado, a rápida decomposição do composto de sódio NaN_3(s) origina N₂ gasoso, que faz inflar os airbags:

2 NaN_3(s) → 3 N_2(g) + 2 Na_(s)

A transformação da água oxigenada (H₂O₂ - peróxido de hidrogênio) em água (H₂O) e oxigênio (O₂):

2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂

A reação do fermento químico que permite o crescimento do bolo é a mesma reação das pastilhas antiácido! É uma reação de decomposição do bicarbonato de sódio, que libera água e gás carbônico:

2 NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂

Reação de simples troca ou deslocamento

Nesta reação, uma substância simples reage com uma composta, originando uma nova substância simples e outra composta:

A + XY → AY + X

Reações de troca de cátions

Quando uma lâmina de zinco é introduzida em uma solução aquosa de ácido clorídrico, ocorre a formação de cloreto de zinco e gás hidrogênio.

Zn_(s) + 2 HCl_(aq) → ZnCl_2(aq) + H_2(g)

Observe que o zinco “deslocou” o hidrogênio, e o Cl teve seu ligante “trocado”. Mas por que isso acontece? Para responder a essa pergunta, precisamos relembrar a série de reatividade. Os metais mais reativos são os mais eletropositivos:

Veja que estamos trocando um cátion (H⁺) por outro (Zn₊). O Zn é mais eletropositivo que o H, por isso ele é mais reativo, e a reação pode acontecer. Essa é a ordem de eletropositividade (inversa à eletronegatividade), que pode ser consultada na tabela periódica.

A reação entre o dissulfeto de ferro (composto não iônico) com cálcio metálico (átomo), cujos produtos são o ferro metálico e o dissulfeto de cálcio (com forte caráter iônico), também se encaixa nessa classificação:

FeS₂ + Ca → Fe + CaS₂

Veja que o ferro é trocado pelo cálcio, que está muito à frente do Fe na ordem de reatividade.

Reações de troca de ânions

Outra reação interessante é a do NaBr:

F₂ + 2 NaBr → 2 NaF + Br₂

Nesse caso, estamos trocando ânions: Br^- por F^-. Para sabermos se a reação acontece ou não, olhamos para a série de reatividade dos ânions, que é exatamente a sua eletronegatividade. O que tiver maior tendência a ficar negativo é o que vai ficar na forma de ânion:

Assim, essa reação acontece pois o flúor é mais eletronegativo que o bromo, por isso, tem maior tendência a permanecer na forma de F^-. A reação entre cloro gasoso e iodeto de sódio também seria possível, porque o cloro está mais à esquerda na lista de reatividade e consegue deslocar o iodo:

2 NaI + Cl₂ → 2 NaCl + I₂

Reação de dupla troca

Acontece quando duas substâncias compostas reagem, originando duas novas substâncias compostas:

AB + XY → AY + XB

Como exemplo, temos a reação entre sulfato de cobre e hidróxido de sódio resultando em precipitado azul de hidróxido de cobre:

CuSO₄ + 2 NaOH → Na₂SO₄ + Cu(OH)₂

Perceba que, neste caso, houve formação do hidróxido de cobre sólido, que é insolúvel. Como essas reações acontecem em meio aquoso, e o Cu(OH)₂ não se dissocia em Cu²⁺ e OH^-, os íons não estão em solução para reagirem.

Por isso, a reação acontece e é mais favorável que o Cu(OH)₂ seja formado. Então, precisamos conhecer a solubilidade dos compostos:

Assim, sempre que uma reação formar compostos insolúveis, sabemos que ela vai acontecer. Veja outros exemplos:

• A reação entre o ácido sulfúrico com hidróxido de bário produz água e sulfato de bário

H₂SO_4(aq) + Ba(OH)_2(aq) → 2 H₂O_(l) + BaSO_4(s)

O produto sulfato de bário BaSO_4(s) é um sal branco insolúvel

• O cloreto de ferro tem a coloração amarelada. Com a adição do hidróxido de sódio, sua coloração marrom ficou marrom. O precipitado formado foi o hidróxido de ferro, que é insolúvel

Fe(OH)₃ . FeCl_3(aq) +3 NaOH_(aq) → 3 NaCl_(aq) + Fe(OH)_3(s)

Leia também:

Eletroquímica: um guia para Enem e vestibulares

Bioquímica para vestibulares: o que você precisa saber?

Outros tipos de reações inorgânicas

Conheça alguns tipos de reações inorgânicas que costumam aparecer no Enem e nos vestibulares:

Reação de neutralização

As reações de neutralização ocorrem quando há mistura de um ácido (espécie que libera H⁺) e uma base (espécie que libera OH^-). Elas são chamadas assim porque neutralizam a acidez ou basicidade de uma solução.

Por exemplo: o vinagre é uma mistura de vários componentes em água, entre eles o ácido acético. Assim, é uma solução ácida (pH < 7). Ao adicionarmos uma base à essa solução, ela vai reagindo com o ácido para formar sal e água:

CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa+ + H₂O

Como o pH é uma medida da quantidade de hidrogênios em um determinado volume, a reação com a base consome os hidrogênios liberados pelo ácido e o pH tende a ficar menos ácido. Dessa forma, ele pode ser neutro, se tivermos a mesma quantidade de ácido e de base; ou básico, se a quantidade de base for muito grande.

Observe a sequência de reações:

1. Um ácido em água libera H⁺, abaixando o pH: HCl → H⁺ + Cl^-
2. Uma base em água libera OH^-, aumentando o pH: NaOH → Na⁺ + OH^-
3. Agora, os íons H⁺ e OH- podem se ligar, formando água: H⁺ + OH^- → H₂O
4. Os íons Cl^- e Na⁺ também poderiam se juntar, formando um sal: NaCl
5. Assim, a reação completa fica: HCl + NaOH → NaCl + H₂O
   Nesse caso, o pH da solução fica neutro, pois todos os íons H⁺ se ligaram aos OH^- para formar água.

Dizemos, então, que a neutralização foi total.

Toda reação de neutralização forma sal e água

Reação de oxirredução

As reações de oxirredução são aquelas em que ocorre transferência de elétrons entre as substâncias, não somente trocando seus ligantes. Nesses casos, uma substância tem o seu número de oxidação aumentado, e a outra, diminuído.

Essas reações são bem mais comuns do que pensamos, e estão bem representadas no nosso cotidiano: a formação da ferrugem, a combustão e até a nossa respiração são reações de oxirredução (ou reações redox).

Nas reações redox, sempre teremos uma substância perdendo elétrons, e a outra, recebendo.

O recebimento de elétrons se chama redução. A substância reduzida tem seu nox reduzido.
A doação de elétrons se chama oxidação. A substância oxidada tem seu nox aumentado.

Para identificarmos as reações de oxirredução, precisamos calcular o número de oxidação dos reagentes e dos produtos. Quando observarmos que o nox de um elemento ficou mais positivo (perdeu elétrons), dizemos que ele oxidou. Quando o nox de um elemento ficou mais negativo ou positivo mais próximo de 0, ele reduziu.

Veja o exemplo da reação de deslocamento do cobre com o nitrato de prata:

• O nox do cobre passou de 0 para +2: ele perdeu dois elétrons (dizemos que ele oxidou)
• A prata passou de +1 para 0: recebeu um elétron que veio do cobre (dizemos que ela reduziu)

Assim, sabemos que essa reação é uma reação de oxirredução: um dos elementos cedeu elétrons para outro.

Ponto de destaque: muito cuidado com os conceitos de agente oxidante e redutor:

• Agente oxidante
  Espécie que reduz, fazendo a outra espécie oxidar
• Agente redutor
  Espécie que oxida, fazendo a outra espécie reduzir

Reação de combustão

As combustões são reações de oxirredução irreversíveis. Como toda reação química, ela começa com reagentes e termina com produtos. Para ser classificada como uma combustão, essa reação precisa ter:

Combustível + Comburente + Fonte de ignição → Produtos + Calor

Além disso, ela precisa ser exotérmica e espontânea. As reações exotérmicas são aquelas que acontecem com a liberação de grande quantidade de calor. Vamos analisar cada um desses componentes:

1. Comburente

No contexto mais comum, mais relevante e mais trabalhado nos vestibulares, o oxigênio sempre será o comburente das reações de combustão.

Ele é uma substância oxidante que vai provocar a oxidação do combustível. A reação de combustão depende do comburente, tanto em velocidade quanto em intensidade.

Por exemplo: se abanamos a chama da churrasqueira ou de uma fogueira, aumentando o suprimento de ar atmosférico, a chama arde mais intensamente. Porém, apenas adicionando o combustível, isso nem sempre acontece.

2. Combustível

Os combustíveis são substâncias que conseguem reagir com o comburente, aumentando seu estado de oxidação. Ou seja, são substâncias que obrigatoriamente não estão no seu estado de oxidação máximo.

Os combustíveis mais comuns são aqueles compostos principalmente carbono e hidrogênio, como o álcool (C₂H₆O), o metano (CH₄) e a gasolina (C₈H₁₈). Porém, outros compostos também podem ser combustíveis: sejam eles substâncias simples e metálicas, ou moléculas grandes e complexas.

3. Fonte de ignição

Todas as reações químicas precisam de uma quantidade de energia para ocorrer, e todas elas acontecem com absorção ou liberação de energia. Nas reações de combustão, não é diferente: precisamos fornecer energia para que a reação inicie.

Quase tudo ao nosso redor é combustível, mas nada está pegando fogo, porque não fornecemos energia o suficiente para que o fogo comece.

4. Energia

Como o universo sempre trabalha no sentido de redução da energia dos sistemas, quanto menor a energia de um produto e maior a energia de um reagente, mais favorável essa reação se torna.

As reações de combustão sempre têm o perfil do gráfico acima: os produtos são mais estáveis que os reagentes, pois têm menor energia. A diferença de energia entre reagentes e produtos é liberada, então, na forma de calor. Por isso, dizemos que as reações de combustão são sempre exotérmicas.

Outra forma de liberar energia é na forma de luz. Alguma combustões liberam muita luz e pouco calor, outras liberam muita luz e muito calor. Algumas só queimam sem que consigamos perceber que isso está acontecendo, pois a luz emitida é tão fraca que se torna praticamente invisível.

É o caso do combustível metanol (CH₄O), que libera grandes quantidades de energia em forma de calor mas sua chama é praticamente invisível. Esse combustível é utilizado em carros de corrida, e sua chama é muito perigosa: quem olha de fora não consegue perceber que algo está pegando fogo.

5. Produtos

Finalmente, um novo composto químico é formado da combustão, uma nova substância composta, que contém átomos tanto do combustível quanto do comburente.

O combustível é oxidado pelo comburente nas reações de combustão, e o comburente sofre redução.

No caso das reações que nos interessam, em que o comburente é o oxigênio, no contexto do vestibular, os produtos formados sempre serão óxidos dos elementos que compõem o combustível nas substâncias simples.

Nesses óxidos, o oxigênio estará na sua forma reduzida -2, e o outro elemento, menos eletronegativo, estará num estado oxidado, que pode ser máximo ou não:

Como as reações inorgânicas podem cair no Enem e no vestibular

As reações inorgânicas e químicas podem aparecer não apenas nas questões que indagam sobre elas diretamente, mas em outras, que tratam de cálculo estequiométrico, termoquímica, cinética química etc.

Portanto, o ideal é não decorar, mas entender como o princípio de uma reação ocorre e saber identificar as reações de neutralização e oxirredução, pois isso pode economizar alguns minutos na prova de Química do Enem e de outros vestibulares.

Exemplo

(Uerj 2022)  Nas reações químicas de decomposição, uma substância composta se decompõe em duas ou mais substâncias. Um exemplo de reação química de decomposição está representado em:

a) CaCO₃ → CaO + CO₂

b) MgO + H₂O → Mg(OH)₂

c) Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂

d) HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O

Resposta: [A]
A resposta correta e a letra A, pois é a única reação de decomposição. A reação B é uma síntese, a reação C é uma simples troca e a reação D é uma dupla troca

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