Exercícios: Nomenclatura IUPAC: substâncias elementares, iões monoatómicos e compostos binários

O ferro de uma ponte ($\text{Fe}$) e o dióxido de carbono que libertamos ao respirar ($\text{CO}_2$): uma das duas é uma substância elementar e a outra é uma substância composta. A figura mostra os seus modelos de partículas.

Qual é qual? Explica a diferença entre ambas.

Muitos extintores estão carregados com o gás $\text{CO}_2$. Nomeando-o com os prefixos gregos (mono-, di-, tri-) de acordo com o número de átomos de oxigénio que possui, como se chama este gás?

Usando os prefixos mono-, di- e tri-, escreve a fórmula destas duas substâncias: monóxido de carbono e dióxido de carbono. Que diferença existe entre as duas moléculas?

Quando um metal se liga a um não-metal, o composto é nomeado colocando primeiro o não-metal com a terminação -eto e depois a preposição «de» seguida do nome do metal. Aplica a regra e dá o nome ao sal de cozinha, $\text{NaCl}$, e também ao composto $\text{CaS}$.

Quando um átomo de sódio perde um eletrão, converte-se em $\text{Na}^+$. A figura mostra o processo.

1. a) Explica o que é um ião.
2. b) O $\text{Na}^+$ tem carga positiva ou negativa?
3. c) Como se chama este ião?

Nomeia estes três iões monoatómicos: $\text{Cl}^-$, $\text{Ca}^{2+}$ e $\text{O}^{2-}$. Pista: os iões positivos mantêm o nome do átomo (por exemplo, o ião $\text{Na}^+$ chama-se ião sódio) e os negativos terminam em -eto (por exemplo, o ião $\text{S}^{2-}$ chama-se ião sulfeto).

O oxigénio ($\text{O}_2$), o azoto ($\text{N}_2$), o ferro ($\text{Fe}$) e o hélio ($\text{He}$) são substâncias elementares. Observa as suas fórmulas e indica quais delas formam moléculas, quais são formadas por átomos isolados e se alguma não se enquadra em nenhum dos dois casos.

Os compostos do oxigénio com outro elemento chamam-se óxidos e são nomeados como «óxido de» seguido do nome do outro elemento. O leite de magnésia das farmácias contém $\text{MgO}$: dá-lhe o nome. Nomeia também o composto $\text{Na}_2\text{O}$.

A ferrugem avermelhada que aparece numa bicicleta velha é $\text{Fe}_2\text{O}_3$, e nela o ferro atua com valência $3$. Nomeia-a das duas formas: usando os prefixos mono-, di-, tri- e usando a valência do ferro escrita entre parênteses em numeração romana.

A fluorite, um mineral de cores vistosas, é $\text{CaF}_2$.

1. a) Nomeia este composto (lembra-te da terminação -eto).
2. b) Agora em sentido inverso: escreve a fórmula do sulfureto de sódio, que tem dois átomos de sódio por cada átomo de enxofre.

Nos teus ossos, o cálcio está presente sob a forma de $\text{Ca}^{2+}$.

1. a) O que significa este $2+$?
2. b) Quantos eletrões perdeu o átomo de cálcio?
3. c) Como se chama este ião?

A troilite, um mineral presente em muitos meteoritos, tem a fórmula $\text{FeS}$, e nela o ferro atua com valência $2$.

1. a) Nomeia-a segundo a nomenclatura de Stock (a valência entre parênteses e em numeração romana).
2. b) Nomeia-a também utilizando prefixos.

Quando o hidrogénio se combina com um metal, o composto chama-se hidreto. Nomeia estes dois compostos: $\text{NaH}$ e $\text{CaH}_2$.

Associa cada fórmula ao seu nome correto:

1. a) $\text{Na}_2\text{O}$
2. b) $\text{CO}_2$
3. c) $\text{FeS}$
4. d) $\text{CaF}_2$

1) sulfureto de ferro(II)

2) dióxido de carbono

3) fluoreto de cálcio

4) óxido de sódio

O sal comum é formado por iões $\text{Na}^+$ e iões $\text{Cl}^-$ organizados numa rede. A figura mostra uma parte dessa rede.

1. a) Explica por que razão é necessário o mesmo número de iões de cada tipo para que o sal seja neutro.
2. b) Escreve a fórmula do sal e justifica por que razão não pode ser $\text{Na}_2\text{Cl}$.

O alumínio forma sempre o ião $\text{Al}^{3+}$ e o oxigénio forma o ião $\text{O}^{2-}$.

1. a) Determina quantos iões de cada tipo são necessários para que a carga total do óxido de alumínio seja zero.
2. b) Escreve a fórmula do óxido de alumínio.

O cálcio forma o ião $\text{Ca}^{2+}$ e o flúor forma o ião $\text{F}^-$.

1. a) Justifica quantos iões fluoreto são necessários para cada ião cálcio para que a carga total seja zero.
2. b) Escreve a fórmula do fluoreto de cálcio.
3. c) Nomeia-o também utilizando prefixos.

O ferro pode formar dois iões diferentes: $\text{Fe}^{2+}$ e $\text{Fe}^{3+}$.

1. a) Escreve a fórmula do óxido de ferro(II), formado por $\text{Fe}^{2+}$ e $\text{O}^{2-}$.
2. b) Escreve a fórmula do óxido de ferro(III).
3. c) Nomeia os dois óxidos utilizando prefixos.

Na natureza existem os sais $\text{NaCl}$ e $\text{CaCl}_2$, mas nunca se encontrou um sal $\text{NaCl}_2$. Utiliza as cargas dos iões $\text{Na}^+$, $\text{Ca}^{2+}$ e $\text{Cl}^-$ para justificar por que razão a fórmula $\text{NaCl}_2$ é impossível e as outras duas podem existir.

Classifica cada substância em substância elementar, óxido, hidreto ou sal binário, e escreve o seu nome:

1. a) $\text{O}_2$
2. b) $\text{Na}_2\text{O}$
3. c) $\text{CaH}_2$
4. d) $\text{FeS}$
5. e) $\text{N}_2$
6. f) $\text{MgO}$

O magnésio está no grupo $2$ da tabela periódica, tal como o cálcio, e o cloro está no grupo $17$, tal como o flúor.

1. a) Prevê qual é o ião formado pelo magnésio e qual é o ião formado pelo cloro.
2. b) Escreve a fórmula do cloreto de magnésio.
3. c) Explica de onde obtiveste as cargas que utilizaste.

No seu teste, a Lúcia escreveu estes nomes. Corrige cada um deles e explica o erro cometido:

1. a) $\text{NaCl}$: «cloro de sódio»
2. b) $\text{Fe}_2\text{O}_3$: «óxido de ferro(II)»
3. c) $\text{CO}_2$: «monóxido de carbono»

Os prefixos mono-, di-, tri- indicam quantos átomos de cada elemento existem na fórmula.

1. a) Escreve a fórmula do trióxido de dialumínio.
2. b) Escreve a fórmula do monóxido de carbono.
3. c) O trióxido de dialumínio também se chama, simplesmente, óxido de alumínio. Sabendo que o alumínio só forma o ião $\text{Al}^{3+}$, justifica por que razão neste caso se podem omitir os prefixos sem causar confusão.

No armazém de uma fábrica de produtos de limpeza existem três frascos com os rótulos $\text{NaF}$, $\text{CaCl}_2$ e «óxido de zinco».

1. a) Nomeia os compostos $\text{NaF}$ e $\text{CaCl}_2$.
2. b) Escreve a fórmula do óxido de zinco sabendo que o zinco forma o ião $\text{Zn}^{2+}$ e o oxigénio o ião $\text{O}^{2-}$.
3. c) Justifica com as cargas dos iões por que razão esse óxido não pode ter a fórmula $\text{Zn}_2\text{O}$.

Desafio do tema. Quanta química escondem os alimentos da tua cozinha? Torna-te auditor químico e redige um relatório científico a analisar as substâncias da tua despensa.

1. Exploração química: Identifica em rótulos três substâncias reais: uma substância elementar (ex. $O_2$ em embalagens), um ião monoatómico (ex. $F^-$ ou $Na^+$ em água ou pasta de dentes) e um composto binário (ex. $NaCl$). Escreve as suas fórmulas, os seus nomes sistemáticos IUPAC e localiza os seus elementos na tabela periódica (grupo e período).

2. Laboratório em casa: Com uma balança de cozinha (incerteza $\pm 1\text{ g}$), mede a massa de 1, 2, 3, 4 e 5 colheres de chá de sal de cozinha ($NaCl$). Regista os dados numa tabela, refletindo a incerteza experimental, e traça o gráfico da massa em função do número de colheres.

3. Tratamento quantitativo: Calcula a massa molecular do $NaCl$ a partir das massas atómicas ($M_{\text{Na}} = 23,0\text{ u}$; $M_{\text{Cl}} = 35,5\text{ u}$). A partir do declive do teu gráfico, calcula a massa média de uma colher de chá e estima quantas unidades-fórmula de sal contém.

Será valorizado:

• Correção nas fórmulas, nomenclatura IUPAC e localização na tabela periódica.

• Rigor na recolha de medições caseiras, expressão da incerteza e traçado do gráfico.

• Precisão nos cálculos de massas atómicas e moleculares aplicados aos dados obtidos.