Óxidos: classificação, nomenclatura, obtenção, propriedades físicas e químicas, aplicações

Óxidos

Os compostos inorgânicos de acordo com as suas características são agrupados em 4 grandes classes ou funções inorgânicas, nomeadamente: óxidos, ácidos, bases e sais. Cada classe apresenta características especificas que a distingue das outras.

Os óxidos constituem uma classe de compostos por ti estudada na 8ª Classe e são formados a partir da reacção química entre o oxigénio e qualquer outro elemento - reacção de oxidação.

Óxidos – são compostos binários formados por dois elementos químicos, em que um dos elementos é o oxigénio.

Os óxidos têm como fórmula geral:

E₂O_n

Onde:

• E – Símbolo químico do elemento ligado ao oxigénio (metal ou não-metal)
• n – Valência de E

Na escrita da fórmula química do óxido faz-se a troca de valências e simplifica-se os índices, quando necessário.

Fig. 1 – Fumo de carros tem óxidos (CO, CO2 e SO3).

Na tabela 1 apresentam-se alguns exemplos de óxidos.

Tabela 1: Alguns óxidos e suas valências

Óxido	Na	C	C	S	Ca	Al
Classificação	Metal	Não-metal	Não-metal	Não-metal	Metal	Metal
Valência	I	II	IV	VI	II	III
Fórmula	Na2O	CO	CO2	SO3	CaO	Al2O3

Classificação

Os óxidos podem classificar-se como:

A. Óxidos normais (pertencem a este grupo os óxidos básicos, ácidos, anfóteros, indiferentes e mistos):

• Óxidos metálicos ou básicos – são formados por oxigénio e um elemento metálico. Exemplos: K₂O, Na₂O, CaO.
• Óxidos não-metálicos ou ácidos (acídicos) – são formados por oxigénio e um elemento não-metálico. Exemplos: SO₂, CO₂.

Na queima da lenha, por exemplo, o carbono existente nas árvores reage com o oxigénio formando óxidos de carbono, que são óxidos de não-metais. Entretanto, quando se deixa um objecto de ferro ao ar, este reage com o oxigénio (em presença de humidade) formando um óxido de ferro (ferrugem), que é um óxido de metal.

Fig. 3 – A ferrugem é óxido de metal (Fe2O3)

Nomenclatura

Para dar nomes aos óxidos procede-se da seguinte maneira:

Escreve-se a palavra Óxido + preposição de + nome do elemento

Óxido + de + nome do elemento

Para elementos químicos com mais de uma valência, especifica-se a valência usada, em numeração romana, no fim do nome do composto.

Exemplos:

• K₂O – Óxido de potássio
• CaO – Óxido de cálcio
• FeO – Óxido de ferro (II)
• Fe₂O₃ – Óxido de ferro (III)
• SO₂ – Óxido de enxofre (IV)
• SO₃ – Óxido de enxofre (VI)

Também se pode atribuir nomes aos óxidos obedecendo regra seguinte:

Escrever o Prefixo + palavra óxido + preposição de + nome do elemento.

Prefixo + óxido + de + nome do elemento

Os prefixos (pré = antes) são iniciais que indicam a quantidade de átomos do elemento oxigénio presentes, respectivamente: 1 – mono; 2 – di; 3 – tri; 4 – tetra; 5 – penta; 6 – hexa; 7 – hepta, etc.

Em alguns casos, os mesmos prefixos são usados para indicar o número de átomos do elemento ligado ao oxigénio.

Exemplos:

• SO₂ – dióxido de enxofre
• SO₃ – trióxido de enxofre
• N₂O₄ – tetróxido de (di) nitrogénio
• Cl₂O₇ – heptóxido de (di) Cloro

Obtenção

Os óxidos são obtidos fundamentalmente através da reacção química entre o oxigénio e outros elementos químicos.

Quando se queima fósforo, P, este oxida-se e transforma-se em óxido de fósforo (V), P₂O₅:

4P + 5O₂ → 2P₂O₅

O mesmo acontece com o carvão e o enxofre, que ardem formando óxidos, como o dióxido de carbono, CO₂, e o dióxido de enxofre,

C + O₂ → CO₂

S + O₂ → SO₂

Também se pode obter óxidos pela oxidação de alguns compostos. Ao acender-se uma vela e ao colocá-la num frasco com oxigénio, verifica-se que a vela arde com uma chama muito intensa, enquanto que nas paredes do frasco observa-se a formação de gotas de água que, como se sabe, é óxido de hidrogénio, H₂O. Se, entretanto, deitarmos água de cal no frasco, verifica-se que ela se turva, o que indica a presença de outro óxido, o CO₂.

Estudo sumário de alguns óxidos

Água, H₂O – o óxido de hidrogénio é o óxido mais importante e mais comum na Natureza. «Sem água não há vida».

Peróxido de hidrogénio, H₂O₂ – é um liquido viscoso, incolor e muito solúvel em água; decompõe-se rapidamente em H₂O e O₂ por acção da luz, do calor ou na presença de um catalisador. A solução aquosa de peróxido de hidrogénio a 30% é conhecida por água oxigenada.

Dióxido de carbono, CO₂ – é um gás incolor, inodoro, mais denso que o ar e não inflamável. É produzido durante a respiração dos seres vivos.

O dióxido de carbono é essencial à Vida no planeta, já que é um dos compostos essenciais para a realização da fotossíntese. O excesso de dióxido de carbono na atmosfera é prejudicial, pois, causa o efeito de estufa, responsável pela alteração do clima (secas, cheias, etc.).

Monóxido de carbono, CO – é um gás levemente inflamável, incolor, inodoro e muito perigoso dada a sua enorme toxicidade. É produzido pela queima de carvão ou outros materiais ricos em carbono, como derivados de petróleo, em condições de pouco oxigénio e/ou alta temperatura. É um dos principais poluentes da atmosfera das zonas urbanas; inalado combina-se com a hemoglobina das hemácias do sangue, impossibilitando-as de transportar o oxigénio no organismo.

Óxido de cálcio, CaO – É também chamado de cal viva e é um composto sólido branco. É uma das substâncias mais importantes para a indústria. É obtido pela decomposição térmica do calcário.

Dióxido de silício, SiO₂ – é o principal constituinte da areia e das argilas.

Dióxido de enxofre, SO₂ – é um gás denso, incolor, não-inflamável e altamente tóxico e a sua inalação pode ser fortemente irritante. É produzido naturalmente pelos vulcões e em certos processos industriais. É um dos principais poluentes atmosféricos; em dias húmidos, combina-se com o vapor de água da atmosfera e origina a chamada chuva ácida.

Óxido de ferro (III) ou ferrugem, Fe₂O₃ – é um óxido que se forma na superfície do ferro, resultante da sua exposição ao oxigénio do ar atmosférico e facilitado pela humidade do ar, originando-se óxidos de ferro hidratados.

Fig. 10 – Ferrugem é óxido de ferro.

Propriedades físicas e químicas

Os óxidos dos metais, como por exemplo, o de ferro (III) e o de cobre (II), são substâncias sólidas. Os óxidos dos não-metais podem ser sólidos, como o de fósforo (V), líquidos, como a água, ou gasosos, como os de enxofre e os de carbono (em condições normais de temperatura e pressão).

Dependendo do tipo de óxido (se óxido básico ou ácido), destacam-se os seguintes tipos de reacções:

Reacção de óxido básico com água

Óxido básico + Água → Base ou hidróxido

Exemplos: K₂O + H₂O → 2 KOH

                   MgO + H₂O → Mg(OH)₂

Os óxidos metálicos são chamados de óxidos básicos, visto que formam bases ou hidróxidos quando reagem com a água.

Reacção de óxido ácido com água

Óxido ácido + Água → Ácido

Exemplos: SO₃ + H₂O → H₂SO₄

                   CO₂ + H₂O → H₂CO₃

Os óxidos não-metálicos são chamados de óxidos ácidos, visto que formam ácidos quando reagem com a água.

Reacção de óxido básico com ácido

Óxido básico + Ácido → Sal + Água

Exemplos: K₂O + 2HCl → 2KCl + H₂O

                   MgO + 2HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + H₂O

Reacção de óxido ácido com base

Oxido ácido + Base → Sal + Água

Exemplos: SO₃ + 2NaOH  → Na₂SO₄ + H₂O

                   CO₂ + Mg(OH)₂  → MgCO₃ + H₂O

Reacção de óxido ácido com base

Óxido ácido + Óxido básico → Sal

Exemplos: SO₃ + CaO → CaSO₄

                 CO₂ + Na₂O → Na₂CO₃

Aplicações

• A cal viva ou óxido de cálcio, CaO – é aplicada na indústria da construção civil para a produção das argamassas com que se erguem as paredes e muros e também na pintura. É também utilizada na indústria cerâmica, siderúrgica (obtenção do ferro) e farmacêutica como agente branqueador. Na agricultura, o óxido de cálcio é utilizado para produzir hidróxido de cálcio. A Cal viva que tem como função controlar a acidez dos solos.

• O gás carbónico ou dióxido de carbono, CO₂ – utiliza-se no fabrico de refrigerantes e de extintores de incêndios. Os comprimidos efervescentes de vitamina C são também constituídos por CO₂. É também usado para manter o ambiente a baixas temperaturas, por exemplo, nos carrinhos de gelados. O dióxido de carbono serve para extinguir incêndio.

• A sílica ou dióxido de silício, SiO₂ – é a principal matéria-prima na indústria vidreira e de produção de cimento.
• O peróxido de hidrogénio, H₂O₂ – é o componente da água oxigenada, a qual é usada como antisséptico ou para tingir os cabelos.
• O dióxido de enxofre, SO₂ – é usado para a produção de ácido sulfúrico que possui diversas aplicações como produto químico. É também utilizado como desinfectante, antisséptico e antibacteriano, como agente branqueador e conservador de produtos alimentares, nomeadamente frutos secos, e na produção de bebidas alcoólicas, particularmente no fabrico do vinho.
• O monóxido de carbono, CO – é usado na produção de ferro e outros metais a partir dos seus minérios e hidrogénio a partir da água. Também é usado na síntese de vários compostos orgânicos, como ácido acético, plásticos, metanol.

Bibliografia

SILVA, Filomena Neves. Q9 – Química 9ª Classe. 2ª Edição. Texto Editores, Maputo, 2017.