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Ciências EF: 9° ano

Curso: Ciências EF: 9° ano > Unidade 1

Lição 3: Nomeando íons
Ciências
Ciências EF: 9° ano
Matéria e energia: físico-química atômica e molecular
Nomeando íons
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Íons poliatômicos

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Como nomear compostos iônicos que contêm íons poliatômicos comuns
Neste artigo, nós vamos discutir íons poliatômicos. O prefixo poli- significa muitos, então um íon poliatômico é um íon que contém mais de um átomo. Essa característica diferencia íons poliatômicos de íons monoatômicos, os quais contém somente um átomo. Exemplos de íons monoatômicos incluem start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript, start text, F, e, end text, start superscript, 3, plus, end superscript, start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript, e muitos, muitos outros. Este artigo assume que você tenha um conhecimento básico sobre íons monoatômicos, convenções sobre nomenclaturas de compostos e como escrever suas fórmulas químicas
Para uma revisão sobre esses tópicos, consulte este artigo sobre íons monoatômicos e nomenclatura de compostos.
Os íons poliatômicos estão em toda a parte! O giz é composto de carbonato de cálcio, start text, C, a, C, O, end text, start subscript, 3, end subscript, que contém cátions cálcio, start text, C, a, end text, start superscript, 2, plus, end superscript, e ânions carbonato, start text, C, O, end text, start subscript, 3, end subscript, start superscript, 2, minus, end superscript, que são íons poliatômicos. Imagem: Alice on Flickr, CC BY-NC-ND 2.0

Estrutura dos íons poliatômicos

Podemos entender os íons poliatômicos comparando-os aos íons monoatômicos. Um íon monoatômico é um átomo que foi ionizado ganhando ou perdendo elétrons. O íon tem carga líquida porque o número total de elétrons não está equilibrado pelo número total de prótons do núcleo. Assim, em comparação com o átomo neutro, temos elétrons a mais (no caso de um ânion, carregado negativamente), ou a menos (no caso de um cátion, carregado positivamente). Por exemplo, um átomo neutro de cloro tem um número atômico de 17, ou seja, tem 17 prótons e 17 elétrons. O átomo neutro às vezes ganha um elétron para se tornar o ânion de cloro, start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript:
space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, start color #11accd, start text, C, l, end text, end color #11accd, space, space, space, plus, space, space, space, e, start superscript, minus, end superscript, space, space, space, right arrow, space, space, space, start color #aa87ff, start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #aa87ff
space, space, space, space, start color #11accd, 17, start text, e, l, e, with, \', on top, t, r, o, n, s, end text, end color #11accd, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, start color #aa87ff, 18, start text, e, l, e, with, \', on top, t, r, o, n, s, end text, end color #aa87ff
space, space, space, space, space, 17, start text, p, r, o, with, \', on top, t, o, n, s, end text, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, 17, start text, p, r, o, with, \', on top, t, o, n, s, end text
Após ganhar um elétron, o ânion de cloro tem 17 prótons e 18 elétrons. Como há um elétron a mais em comparação com o número de prótons, o íon tem carga líquida de -1.
Da mesma forma, podemos imaginar que um íon poliatômico é uma molécula que foi ionizada ganhando ou perdendo elétrons. Em um íon poliatômico, o grupo de átomos ligados covalentemente tem uma carga líquida porque o número total de elétrons na molécula não é igual ao número total de prótons na molécula. Quando desenhamos as estruturas de Lewis, a carga total de um íon poliatômico é igual à soma das cargas formais de cada átomo do íon.
Estrutura de Lewis do hidróxido.
Estrutura de Lewis do íon de hidróxido. Os pontos ao redor do start text, O, end text indicam três pares livres, e a linha entre start text, H, end text e start text, O, end text representa uma ligação covalente que contém dois elétrons compartilhados. A carga total do íon poliatômico é 1-, que está indicada fora dos parênteses, na parte superior direta. Crédito da imagem: Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0
Por exemplo, vamos considerar o íon poliatômico start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, conhecido como íon hidróxido. À esquerda, podemos ver a estrutura do íon hidróxido. Esta contém um átomo de oxigênio e um átomo de hidrogênio. A linha única entre eles representa uma ligação covalente, que contém dois elétrons compartilhados entre start text, H, end text e start text, O, end text. Os pontos ao redor de start text, O, end text representam pares solitários de elétrons. No hidróxido, o oxigênio tem três pares de elétrons isolados, totalizando seis pares de elétrons no total.
A carga líquida do íon hidróxido é indicada colocando a estrutura de pontos inteira dentro de colchetes com a carga no canto superior direito. Vemos que o hidróxido tem carga minus1, ou seja, o íon tem 1 elétron a mais que o número de prótons nos núcleos dos átomos de hidrogênio e oxigênio.
Verificação de conceito: Quantos prótons e elétrons há em um íon de hidróxido?

Íons poliatômicos comuns

Os íons poliatômicos estão em toda a parte! Os íons de bicarbonato left parenthesis, start text, H, C, O, end text, start subscript, 3, end subscript, start superscript, minus, end superscript, right parenthesis ajudam a manter o nível do pH em nosso sangue, enquanto os fosfatos left parenthesis, start text, P, O, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, 3, minus, end superscript, right parenthesis são extremamente importantes em vários processos metabólicos. Conhecer os nomes, as cargas e as fórmulas dos íons poliatômicos mais comuns vai te ajudar a reconhecer compostos iônicos e a prever sua reatividade. A tabela a seguir relaciona alguns dos íons poliatômicos mais comuns.
FoˊrmulaNomeFoˊrmulaNomeHg22+Mercuˊrio(I)SCN−TiocianatoNH4+AmoˆnioCO32−CarbonatoNO2−NitritoHCO3−Hidrogenocarbonato (bicarbonato*)NO3−NitratoClO−HipocloritoSO32−SulfitoClO2−CloritoSO42−SulfatoClO3−CloratoHSO4−Hidrogenossulfato (bissulfato*)ClO4−PercloratoOH−HidroˊxidoC2H3O2−(ou CH3COO−)AcetatoCN−CianetoMnO4−PermanganatoPO43−fosfatoCr2O72−DicromatoHPO42−HidrogenofosfatoCrO42−CromatoH2PO4−DihidrogenofosfatoO22−PeroˊxidoC2O42−Oxalato \begin{array}{c c | c c} \textbf{Fórmula} & \textbf{Nome} & \textbf{Fórmula} & \textbf{Nome}\\ \hline \text{Hg}_2^{2+} & \text{Mercúrio(I)} & \text{SCN}^- & \text{Tiocianato} \\ \text{NH}_4^+ & \text{Amônio} & \text{CO}_3^{2-} & \text{Carbonato} \\ \text{NO}_2^- & \text{Nitrito} & \text{HCO}_3^- & \text{Hidrogenocarbonato (bicarbonato*)} \\ \text{NO}_3^- & \text{Nitrato} & \text{ClO}^- & \text{Hipoclorito} \\ \text{SO}_3^{2-} & \text{Sulfito} & \text{ClO}_2^- & \text{Clorito} \\ \text{SO}_4^{2-} & \text{Sulfato} & \text{ClO}_3^- & \text{Clorato} \\ \text{HSO}_4^- & \text{Hidrogenossulfato (bissulfato*)} & \text{ClO}_4^- & \text{Perclorato} \\ \text{OH}^- & \text{Hidróxido} & \text{C}_2\text{H}_3\text{O}_2^-(\text{ou CH}_3\text{COO}^{-})& \text{Acetato} \\ \text{CN}^- & \text{Cianeto} & \text{MnO}_4^- & \text{Permanganato} \\ \text{PO}_4^{3-} & \text{fosfato} & \text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} & \text{Dicromato} \\ \text{HPO}_4^{2-} & \text{Hidrogenofosfato} & \text{CrO}_4^{2-} & \text{Cromato} \\ \text{H}_2\text{PO}_4^- & \text{Dihidrogenofosfato} & \text{O}_2^{2-} & \text{Peróxido} \\ & & \text{C}_2\text{O}_4^{2-} & \text{Oxalato} \\ \end{array}
* Um nome informal mas comumente usado.
Vamos consultar os íons poliatômicos desta tabela pelo restante do artigo!

Nomes e fórmulas químicas de compostos contendo íons poliatômicos

Você provavelmente vai encontrar íons poliatômicos em sua cozinha! Fermento em pó é um nome comum para bicarbonato de sódio, start text, N, a, H, C, O, end text, start subscript, 3, end subscript, que contém o íon bicarbonato . Imagem: pixabay, CC0 1.0
Agora que temos uma referência para muitos dos íons poliatômicos comuns, vamos ver como nomear e escrever as fórmulas dos compostos que os contêm. Há 2 coisas principais para se ter em mente:
  1. Se um composto contém mais de um íon poliatômico do mesmo tipo, é necessário colocar a fórmula do íon entre parênteses antes de usar um subscrito para indicar quantos íons desse tipo estão no composto.
  2. A carga total para o composto iônico deve ser neutra, o que significa que o montante das cargas dos cátions e ânions deve somar para zero. Podemos usar esta regra para descobrir a fórmula de um composto iônico, quando sabemos que a carga sobre o ânion e o cátion. Esta regra também pode ser útil para deduzir a carga de um íon quando a fórmula química para o composto iônico é conhecida.
Vamos ver alguns exemplos.

Exemplo 1: Encontrar a fórmula química a partir do nome composto

Qual é a fórmula química do hidróxido de cálcio?
O cálcio é um metal alcalino terroso (Grupo 2 da tabela periódica), então, ele forma íons com carga +2. Considerando nossa tabela, sabemos que o hidróxido tem a fórmula start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, e que ele tem carga minus1. Precisaremos de 2 íons de hidróxido para neutralizar a carga +2 do start text, C, a, end text, start superscript, 2, plus, end superscript. Quando escrevermos a fórmula, incluímos parênteses ao redor do start text, O, H, end text seguido por um 2 subscrito, para deixar claro que há 2 íons de hidróxido para cada cátion de start text, C, a, end text, start superscript, 2, plus, end superscript. Assim, a fórmula química do composto é start text, C, a, left parenthesis, O, H, right parenthesis, end text, start subscript, 2, end subscript.
Verificação de conceito: Por que a fórmula start text, C, a, O, H, end text, start subscript, 2, end subscript seria incorreta para o hidróxido de cálcio?

Exemplo 2: Nomenclatura de compostos iônicos que contêm íons poliatômicos

Qual é o nome do composto cuja fórmula é start text, N, i, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, start text, P, O, end text, start subscript, 4, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript?
Quando nomeamos compostos iônicos, é bom primeiro separar a fórmula em cátion(s) e ânion(s). Neste composto, o cátion é o níquel. O níquel é um metal de transição que pode formar vários tipos de cátions com cargas diferentes. Isto significa que precisaremos descobrir a carga do íon de níquel neste composto específico, de forma que possamos especificá-lo quando nomearmos o composto iônico! Felizmente, sabemos a carga do ânion: o fosfato é um íon poliatômico que sempre tem carga 3minus. Como a carga total de um composto iônico é 0, podemos usar a fórmula química e a carga do fosfato para calcular a carga do íon de níquel:
start text, C, a, r, g, a, space, l, ı, with, \', on top, q, u, i, d, a, end text, equals, 0, equals, left parenthesis, start text, n, º, space, d, e, space, c, a, with, \', on top, t, i, o, n, s, end text, times, start color #1fab54, start text, c, a, r, g, a, space, d, o, space, c, a, with, \', on top, t, i, o, n, end text, end color #1fab54, right parenthesis, plus, left parenthesis, start text, n, º, space, d, e, space, a, with, \^, on top, n, i, o, n, s, end text, times, start text, c, a, r, g, a, space, d, o, space, a, with, \^, on top, n, i, o, n, end text, right parenthesis
Se reorganizarmos esta equação, veremos que a soma das cargas dos cátions deve ser igual a minus, 1 vezes a soma das cargas dos ânions.
start text, n, º, space, d, e, space, c, a, with, \', on top, t, i, o, n, s, end text, times, start color #1fab54, start text, c, a, r, g, a, space, d, o, space, c, a, with, \', on top, t, i, o, n, end text, end color #1fab54, equals, minus, 1, times, left parenthesis, start text, n, º, space, d, e, space, a, with, \^, on top, n, i, o, n, s, end text, times, start text, c, a, r, g, a, space, d, o, space, a, with, \^, on top, n, i, o, n, end text, right parenthesis
Podemos inserir os valores conhecidos dos números de cátions e ânions minuspela fórmula químicaminus e a carga do ânion, e então, encontrar o valor da carga do níquel:
3×carga do caˊtion=−1×(2×3−)=6+carga do caˊtion=6+3=2+\begin{aligned}\text{3}\times\greenD{\text{carga do cátion}}&=-1\times (\text{2}\times{3-})=6+ \\ \\ \greenD{\text{carga do cátion}}&=\dfrac{6+}{3}=2+\end{aligned}
Agora, sabemos que o cátion em nosso composto é o níquel(II). Para nomear todo o composto, começamos com o nome do ânion, seguido pelo nome do cátion com a carga incluída entre parênteses usando numerais romanos.
Portanto, o nome do composto é fosfato de níquel(II).

Exemplo 3: Quebrando um composto iônico em íons

Quais são os íons constituintes do composto iônico start text, C, a, left parenthesis, M, n, O, end text, start subscript, 4, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript?
Especifique a fórmula, a carga e o número de cada íon.
Quando analisamos a fórmula de um composto iônico, primeiro procuramos as fórmulas dos íons conhecidos. Neste caso, percebemos que start text, M, n, O, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, minus, end superscript, permanganato, é um dos íons listados na tabela acima. Neste composto, vemos que temos 2 íons de permanganato.
Como o permanganato tem carga minus1, isto significa que ele está contribuindo com uma carga líquida de 2, times, left parenthesis, 1minus, right parenthesis, equals, 2minus para o composto iônico. Lembre-se de que em todos os compostos iônicos, a carga líquida do composto deve ser 0. Portanto, o cálcio deve estar presente na forma do cátion start text, C, a, end text, start superscript, 2, plus, end superscript para compensar a carga líquida de -2 dos 2 íons de start text, M, n, O, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, minus, end superscript.
Para verificar nosso raciocínio, podemos perguntar: "O cálcio normalmente forma cátions com carga +2?" Como start text, C, a, end text é um metal do Grupo 2, ele vai normalmente perder 2 elétrons para formar cátions +2. Assim, nossa resposta está coerente com nosso conhecimento de reatividade química, eba!
Portanto, o composto iônico start text, C, a, left parenthesis, M, n, O, end text, start subscript, 4, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript contém 1 cátion start text, C, a, end text, start superscript, 2, plus, end superscript e 2 ânions start text, M, n, O, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, minus, end superscript.
Muitas vezes, é bom quebrar um composto iônico em seus íons constituintes. Um exemplo desta situação é quando um composto iônico é dissolvido em água para uma reação. Muitos compostos iônicos são solúveis em água, e os íons constituintes se dissociam quando estão em solução. Os íons dissociados podem, então, sair e participar de sua própria química independentemente dos outros íons do composto iônico original.

Conclusão

Assim como os íons são formados quando átomos neutros ganham ou perdem elétrons, um íon poliatômico se forma quando uma molécula neutra ganha ou perde elétrons. Portanto, um íon poliatômico é um grupo de átomos ligados covalentemente que têm carga líquida devido ao fato de que o número total de elétrons na molécula não é igual ao número total de prótons na molécula. Na estrutura de Lewis de um íon poliatômico, a soma das cargas formais de todos os átomos deve ser igual à carga líquida do íon.
Conhecer os íons poliatômicos mais comuns ajuda a reconhecer compostos iônicos e a prever sua reatividade. Se por um lado aprender todos os íons poliatômicos pode parecer assustador, há padrões nas fórmulas, nomes e cargas de vários íons. Pode-se aprender esses padrões, em vez de simplesmente tentar decorar todos os íons.
Bônus: Quando você souber os íons poliatômicos, você pode jogar o jogo "Encontre o íon poliatômico", no qual você deve procurar por exemplos de compostos que contenham íons poliatômicos na vida cotidiana. Demos exemplos de bicarbonato de sódio e giz neste artigo. Você consegue achar outros? (Dica: verifique a lista de ingredientes de sua loção, xampu ou pasta de dentes). Fique à vontade para postar outros nos comentários abaixo!

Tente!

Problema 1
Qual é a fórmula química do hidrogenofosfato de lítio?
Escolha 1 resposta:

Problema 2
Qual é o nome do composto cuja fórmula química é left parenthesis, start text, N, H, end text, start subscript, 4, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, start text, S, end text ?
Escolha 1 resposta:

Problema 3
Quais são os íons constituintes do composto iônico start text, F, e, C, r, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, start subscript, 7, end subscript?
Especifique a fórmula, a carga e o número de cada íon.
Escolha 1 resposta:

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  • Avatar orange juice squid orange style do usuário Ádler Henrique O. Bragança
    Publicado há há 6 anos. Link direto para a postagem “Tô fritando o cérebro aqu...” de Ádler Henrique O. Bragança
    Tô fritando o cérebro aqui! Quando tenho um elemento eu posso prever qual é a carga líquida do Ion ou Ions que formará certo? E como eu faço para prever a carga de uma molécula que se ionizará, tornando-se um ion poliatômico, uma vez que há dois ou mais elementos?
    (5 votos)
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  • Avatar female robot ada style do usuário Geovana Oliveira
    Publicado há há 6 anos. Link direto para a postagem “O modo como a tabela foi ...” de Geovana Oliveira
    O modo como a tabela foi inserida a deixou pela metade, e isso tem atrapalhado bastante na compreensão.
    (4 votos)
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  • Avatar male robot johnny style do usuário rafael borba
    Publicado há há 5 anos. Link direto para a postagem “Tenho grande duvida no Ex...” de rafael borba
    Tenho grande duvida no Exemplo 2, ao qual ele dar essa formula Ni3(PO4)2 que tem nomenclatura de Fosfato de Níquel (II), nessa formula contém 3 elementos que é o níquel (Ni) fosforo (P) e oxigênio (O), sabendo disso o fosfato tem a formula (PO) porém tanto o fosforo quanto o oxigênio formam anions o fosforo é pertencente ao grupo 15 que formam íons de cargas 3- e o oxigênio é do grupo 16 que formam íons 2-, até onde sei os compostos iônicos eles tendem a forma cargas liquidas igual a 0 com a junção de cations com anions só quê o fosfato (PO) são anions como isso é possível ? qual a explicação para isso ? e me ajude a compreender o exemplo 2. Agradeço.
    (3 votos)
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    • Avatar aqualine ultimate style do usuário Medicosmic
      Publicado há há 4 anos. Link direto para a postagem “Também estou aprendendo Q...” de Medicosmic
      Também estou aprendendo Química, mas pelo que entendi, nesse caso, a eletronegatividade do Oxigênio ganha da do Fósforo. Como são quatro átomos de Oxigênio com carga 2- cada, no total fica 8- nesse lado da reação. Já o Fósforo, ao invés de se comportar como ânion 3-, se comporta como cátion e fica com carga 5+, cedendo todos seus cinco elétrons da última camada. No fim, forma-se um íon poliatômico com carga total de 3-, que é o que falta pra neutralizar o composto. Espero ter ajudado! Abraços.
      (3 votos)
  • Avatar starky ultimate style do usuário Noemi Tomaz
    Publicado há há 6 anos. Link direto para a postagem “como acharam (-1) exemplo...” de Noemi Tomaz
    como acharam (-1) exemplo 2, alguém me explica, por favor.
    (2 votos)
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  • Avatar primosaur seed style do usuário Wadson Carlos
    Publicado há há 5 anos. Link direto para a postagem “Os poliatomicos devem ser...” de Wadson Carlos
    Os poliatomicos devem ser lidos como se fosse um unico elemento? tipo: NH4, HPO4, CR2O7. Essa quantidade de elementos nos poliamoticos. " CR2'O7', N'H4', HP'O4' " não deve ser considerada nas equações?
    (2 votos)
    Avatar Default Khan Academy avatar do usuário
  • Avatar scuttlebug purple style do usuário ana.avesilva
    Publicado há há um dia. Link direto para a postagem “como faço para conseguir ...” de ana.avesilva
    como faço para conseguir um menor aprediz rapido?
    (1 voto)
    Avatar Default Khan Academy avatar do usuário
  • Avatar old spice man green style do usuário Jaqueline Oliveira da Silva
    Publicado há há 5 anos. Link direto para a postagem “Fiquei com dúvida na part...” de Jaqueline Oliveira da Silva
    Fiquei com dúvida na parte "No hidróxido, o oxigênio tem três pares de elétrons isolados, totalizando seis pares de elétrons no total." Seis pares de elétrons?
    (1 voto)
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  • Avatar spunky sam blue style do usuário Willian Felipe Ramos Ferreira
    Publicado há há 5 anos. Link direto para a postagem “Agora eu fiquei com uma d...” de Willian Felipe Ramos Ferreira
    Agora eu fiquei com uma duvida...
    Um composto iônico pode ter ligação covalente?
    (1 voto)
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  • Avatar spunky sam blue style do usuário Willian Felipe Ramos Ferreira
    Publicado há há 5 anos. Link direto para a postagem “Por que o Sulfato (SO4 2-...” de Willian Felipe Ramos Ferreira
    Por que o Sulfato (SO4 2-) passa a perder um elétron quando ganha um átomo de hidrogênio? como acontece com o hidrogenosulfato (HSO4 1-).
    (1 voto)
    Avatar Default Khan Academy avatar do usuário
  • Avatar winston baby style do usuário Geovanne Zuppo
    Publicado há há 4 anos. Link direto para a postagem “como se calcula a carga d...” de Geovanne Zuppo
    como se calcula a carga de ions poliatomicos? talvez seria mais facil do que decorar/consultar a tabela
    (1 voto)
    Avatar Default Khan Academy avatar do usuário
    • Avatar aqualine ultimate style do usuário Medicosmic
      Publicado há há 4 anos. Link direto para a postagem “É possível calcular a car...” de Medicosmic
      É possível calcular a carga de íons poliatômicos conferindo sua eletronegatividade na tabela periódica, começando pelo átomo mais eletronegativo, que vai receber elétrons. Caso tenha dúvida sobre quantos elétrons o cátion irá doar, basta observar quantos elétrons ele possui na sua camada de valência, buscando satisfazer a regra do octeto.
      (1 voto)
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