Óxidos

Os óxidos compõem uma importante parcela de compostos químicos. Como o próprio nome pode dizer, são compostos binários formados por oxigênio e mais outro elemento químico, sendo o oxigênio o átomo mais eletronegativo. Em geral, os óxidos ocorrem naturalmente em minérios e também como subprodutos em reações químicas de combustão.

 Existem diversos tipos de óxidos, podendo eles serem formados pela ligação do oxigênio tanto com um metal quanto com um ametal. Os óxidos também são diferenciados quanto ao seu comportamento químico, ou seja, de acordo com a forma como eles se comportam em uma reação química. 

 Leia também: Quais são as características e propriedades dos compostos iônicos? 

Características dos óxidos

Os óxidos são compostos binários formados por oxigênio, e o outro elemento participante pode ser tanto um metal quanto um ametal. Dessa forma, eles podem ser formados por ligações iônicas (mais fortes) e covalentes (mais fracas).

Tal versatilidade impacta diretamente no ponto de fusão e ebulição desses compostos. Por exemplo, o óxido de magnésio, de natureza iônica, tem um ponto de fusão de cerca de 2800 ºC, enquanto o dióxido de carbono, de natureza covalente, tem um ponto de fusão de cerca de - 56 ºC.

Essa versatilidade também impacta na reatividade dos óxidos. O dióxido de carbono, por exemplo, consegue reagir com a água e formar o ácido carbônico, mas o monóxido de carbono não reage de forma alguma com a água. Além disso, o mesmo monóxido de carbono é extremamente asfixiante, pois consegue se ligar mais facilmente com a hemoglobina que o próprio gás oxigênio. O dióxido de carbono, entretanto, não tem essa capacidade.

Os óxidos também tiveram importante papel histórico. Muitos metais foram isolados e descobertos a partir de seus respectivos óxidos, os quais chamamos de minérios. Os minérios, inclusive, são as principais fontes de metal do nosso planeta. Da hematita, por exemplo, se extrai o ferro. Já da bauxita se extrai o alumínio.

Classificação dos óxidos

1. Óxidos ácidos (ou anidridos)

Os óxidos ácidos são aqueles que, ao reagirem com a água, formam um ácido. Ou, de forma análoga, são aqueles formados a partir da desidratação de um ácido. Um composto desidratado, ou seja, sem água, é chamado de anidro, por isso os óxidos ácidos também são chamados de anidros.

Os óxidos ácidos são formados por ametais ou metais de alto número de oxidação (+5, +6 ou +7).

Exemplos de reações de óxidos ácidos em meio aquoso:

• SO₃(g) + H₂O(l) → H₂SO₄(aq)

• CO₂(g) + H₂O(l) → H₂CO₃(aq)

• N₂O₅(g) +H₂O(l) → 2 HNO₃(aq)

Os óxidos ácidos, assim como os ácidos convencionais, também podem fazer reações de neutralização com bases, formando sal e água.

CO₂(g) + 2 NaOH (aq) → Na₂CO₃(aq) + H₂O(l)

Dica: O CO₂ corresponde ao H₂CO₃ desidratado, então o sal formado é o mesmo da reação entre o H₂CO₃ e o NaOH.

Leia mais: Reações com óxidos ácidos

2. Óxidos básicos (ou alcalinos)

Os óxidos básicos são aqueles que, ao reagirem com água, formam bases. Também podem ser formados a partir da desidratação das bases.

São formados por metais de baixo número de oxidação (menor do que +5).

Exemplos de reações de óxidos básicos em meio aquoso:

• Na₂O(s) + H₂O(l) → 2 NaOH(aq)

• CaO(s) + H₂O(l) → Ca(OH)₂(aq)

• Fe₂O₃(s) + H₂O(l) → 2 Fe(OH)₃(aq)

Os óxidos básicos, assim como as bases convencionais, também podem fazer reações de neutralização com ácidos, formando sal e água.

H₂SO₄(aq) + CaO(s) → CaSO₄(aq) + H₂O(l)

Dica: O CaO corresponde ao Ca(OH)₂ desidratado, então o sal formado é o mesmo da reação entre o Ca(OH)₂ e H₂SO₄.

Os óxidos básicos e óxidos ácidos também reagem entre si, mas formam apenas o sal. A água não é formada.

CaO + CO₂ → CaCO₃

Veja mais: Reações com óxidos básicos

3. Óxidos neutros

São óxidos que não reagem com a água, ácido ou base. Essa característica só pode ser percebida experimentalmente, não existindo uma regra para prever se o óxido será neutro.

Os principais óxidos neutros são CO, NO e N₂O.

4. Óxidos anfóteros

São óxidos que, dependendo do meio reacional em que se encontram, podem se comportar ou como ácido, ou como base.

Exemplo:

• ZnO + HCl → ZnCl₂ + H₂O
  (Nesse caso, o ZnO age como uma base.)

• ZnO + NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂O
  (Nesse caso, o ZnO age como um ácido.)

Os óxidos anfóteros também são determinados apenas experimentalmente, mas a maioria deles é formada por elementos que se encontram na fronteira entre metais e ametais, como Al₂O₃, PbO, PbO₂, SnO, SnO₂, BeO, ZnO, Cr₂O₃ e o MnO₂.

Saiba mais: Reações com óxidos anfóteros

5. Óxido misto, duplo ou salino

São óxidos formados pela união de outros dois óxidos. Alguns autores destacam a fórmula geral M₃O₄ para esse óxido, com o NOX do metal sendo de +8\3.

Exemplo:

FeO + Fe₂O₃ → Fe₃O₄

Entretanto, alguns óxidos mistos não possuem essa fórmula geral, como o caso do U₃O₈:

UO₂ + 2 UO₃ → U₃O₈

6. Peróxidos

Nesses óxidos, o NOX do oxigênio é igual a -1. Também é possível determinar que peróxidos possuem o ânion O₂^2-.

Apenas o hidrogênio, metais alcalinos e alcalinoterrosos conseguem formar peróxidos inorgânicos.

Exemplos: H₂O₂, Na₂O₂, CaO₂.

Leia mais: Reações com peróxidos

7. Superóxidos

Nesses óxidos, o NOX do oxigênio é igual a -1\2. Também é possível determinar que os peróxidos possuem o ânion O₄^2-.

Apenas os metais alcalinos e alcalinoterrosos conseguem formar peróxidos inorgânicos.

Exemplos: Na₂O₄, CaO₄

Veja também: Reações com superóxidos

Nomenclatura de óxidos

As regras de nomenclatura para óxidos são simples e de fácil compreensão. Entretanto, um único óxido pode ter mais de um nome, algo a que devemos ter atenção.

Em geral, podemos dividir as nomenclaturas de óxidos para elementos que possuem NOX fixo e elementos que possuem NOX variável.

1. Óxidos de elementos com NOX fixo

Nesse caso, o nome é simples e direto: óxido + nome do elemento.

Isso porque, se o elemento tem NOX fixo, não existe outro óxido possível para ele.

Exemplos:

• ZnO – óxido de zinco

• CaO – óxido de cálcio

• Na₂O – óxido de sódio

• Ag₂O – óxido de prata

2. Óxidos de elementos com NOX variável

Quando os elementos têm NOX variável, eles podem possuir mais de um óxido possível; sendo assim, prefixos (mono, di, tri…) ou algarismos romanos que indicam o NOX do elemento devem ser utilizados.

Exemplo:

• FeO – óxido de ferro II ou monóxido de ferro

• Fe₂O₃ – óxido de ferro III ou trióxido de diferro

• CO₂ – óxido de carbono IV ou dióxido de carbono

• CO – óxido de carbono II ou monóxido de carbono

Também é permitido utilizar os sufixos tradicionais -ico e -oso na nomenclatura dos óxidos. Vale lembrar que o sufixo -ico indica que o elemento está com o maior NOX, e o sufixo -oso indica que o elemento está com o menor NOX.

Exemplo:

• FeO – óxido ferroso
  (Nesse caso, o NOX do ferro é igual a +2.)

• Fe₂O₃ – óxido férrico
  (Nesse caso, o NOX do ferro é igual a +3.)

Os óxidos ácidos, em específico, também podem ser chamados de anidridos, pois essa é uma nomenclatura histórica e ainda aceita pela Iupac.

Exemplo:

• SO₂ – anidrido sulfuroso
  (Nesse caso, o NOX do enxofre é igual a +4.)

• SO₃ – anidrido sulfúrico
  (Nesse caso, o NOX do enxofre é igual a +6.)

3. Outros casos (peróxidos, superóxidos e óxidos mistos)

Os peróxidos e superóxidos seguem a mesma nomenclatura, porém devemos utilizar a palavra peróxido ou superóxido em vez de óxido.

Exemplo:

• H₂O₂ – peróxido de hidrogênio

• CaO₂ – peróxido de cálcio

• Na₂O₄ – superóxido de sódio

Os óxidos mistos possuem nomenclatura semelhante, mas atenção aos sinônimos, pois também podem ser chamados de óxidos duplos ou salinos. Os prefixos que indicam variação de número também podem ser utilizados, assim como os algarismos romanos, para indicar o NOX do elemento do óxido misto. Entretanto, deve-se saber o NOX do elemento em cada um dos óxidos formadores do óxido misto.

Exemplo:

• Fe₃O₄ – óxido misto de ferro ou óxido salino de ferro ou tetróxido de triferro ou óxido de ferro II e III.

Obs.: Óxido de ferro II ou III porque o Fe₃O₄, conforme antes visto, é a junção do FeO (onde o ferro tem NOX +2) e o Fe₂O₃ (onde o ferro tem NOX +3).

Veja também: Nomenclatura de compostos com funções mistas

Principais óxidos

• Dióxido de carbono – CO₂: é um óxido ácido e de grande discussão nos dias atuais, pois ele é gerado na queima dos combustíveis fósseis e age como um gás-estufa, ou seja, intensifica o efeito estufa. Sendo assim, é considerado o grande vilão do aquecimento global antrópico, problema ambiental de grande preocupação nos dias atuais.

• Monóxido de carbono – CO: é um óxido neutro que não é gás-estufa, como o dióxido de carbono. Entretanto, esse gás é extremamente tóxico aos seres humanos, sendo muito asfixiante. A principal causa disso é pelo fato de a hemoglobina ter muito mais afinidade pelo CO do que pelo gás oxigênio (O₂). Assim, ao inalarmos esse gás, temos a grande chance de morrer por asfixia. Ele é gerado como subproduto de combustões incompletas de combustíveis fósseis e, por isso, ambientes com aparelhos de gás — utilizados para aquecimento de água nas casas — devem estar sempre bem ventilados.

• Óxidos de enxofre – SOx: os dois óxidos de enxofre, o SO₂ e o SO₃, são também de grande preocupação ambiental. O SO₂ é formado na queima de alguns derivados de petróleo, como a gasolina e o diesel, que possuem enxofre como impureza. Na atmosfera, o SO₂ se transforma no SO₃. Ambos óxidos são ácidos e, ao reagirem com a água, formam, respectivamente, os ácidos sulfuroso (H₂SO₃) e sulfúrico (H₂SO₄), o que aumenta a acidez da chuva, causando o fenômeno chamado de chuva ácida, que é um problema para lagos, rios e lavouras, além de danificar construções por corrosão.

• Óxidos de nitrogênio – NOx: o ar que é queimado nos motores à combustão também possui nitrogênio, uma vez que o ar atmosférico possui cerca de 80% de gás nitrogênio (N₂). Na alta temperatura das câmaras de combustão dos motores, o gás nitrogênio pode gerar o monóxido de nitrogênio, NO, que é neutro. Entretanto, o NO pode reagir com o gás oxigênio na atmosfera e se transformar no óxido ácido NO₂, o qual, ao reagir com a água, forma os ácidos nitroso (HNO₂) e nítrico (HNO₃):

2 NO + O₂ → 2 NO₂

2 NO₂ + H₂O → HNO₂ + HNO₃

Assim como no caso dos óxidos de enxofre, os ácidos gerados também intensificam a acidez da chuva, ajudando no fenômeno da chuva ácida.

O NO e NO₂ não provêm apenas da poluição, mas também são formados em tempestades. A energia dos raios é suficiente para fazer reagirem o N₂ e o O₂.

Aplicação dos óxidos

Apesar de estarem atrelados a alguns problemas ambientais, alguns óxidos possuem grande importância para o nosso planeta e nossa sociedade.

• Óxido de cálcio – CaO: comercialmente vendido sob o nome de cal viva ou cal virgem, esse óxido é utilizado para ajustar o pH de águas (em estações de tratamento de água, por exemplo) e solos. O CaO também é utilizado na construção civil, estando presente na composição de cimentos e argamassas.

• Dióxido de silício – SiO₂: comercialmente vendido sob o nome de sílica, esse óxido é o principal constituinte dos grãos de areia. Também compõe alguns minerais, como é o caso do quartzo e da ametista (uma variação lilás do quartzo). A maioria das rochas terrestres é composta por óxidos de silício, assim como as crostas de outros planetas rochosos.

• Monóxido de carbono – CO: junto ao coque (um combustível rico em carbono derivado da hulha), é muito utilizado na siderurgia para a redução de metais. Um exemplo é a obtenção do ferro a partir da hematita (minério rico em Fe₂O₃):

Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂

• Dióxido de carbono – CO₂: é um importante óxido na regulação da temperatura do nosso planeta, justamente por ser um gás-estufa, ou seja, um gás capaz de reter o calor na superfície do nosso planeta. Sem ele, o planeta Terra seria inabitável, uma vez que não teríamos as condições necessárias para o desenvolvimento de vida. Ele também é peça-chave na fotossíntese, um dos principais processos físico-químicos em que a energia solar é transformada em energia química.

• Peróxido de hidrogênio – H₂O₂: comercialmente vendido sob o nome de água oxigenada, o peróxido de hidrogênio é um bom oxidante. Assim, é utilizado em diversos processos químicos na indústria e no laboratório. Também é utilizado como antisséptico e alvejante. Utilizamos o peróxido de hidrogênio em tratamentos de clareamento dentário, no clareamento de roupas, descolorimento de fios de cabelo e até mesmo na limpeza de feridas e machucados.

Leia também: Peróxido de hidrogênio ou água oxigenada?

Curiosidades sobre os óxidos

• A maioria dos metais é extraída de minérios, os quais são ricos em óxidos.

• O xenônio, apesar de ser um gás nobre, consegue formar dois óxidos: o XeO₂ (dióxido de xenônio) e o XeO₃ (trióxido de xenônio).

• O N₂O é conhecido como gás hilariante ou gás do riso e é muito utilizado como anestésico.

• O CO₂ é o gás presente nas bebidas gaseificadas, como a água com gás e os refrigerantes.

Exercícios resolvidos

Questão 1 - (Vunesp) Sabe-se que a chuva ácida é formada pela dissolução na água da chuva de óxidos ácidos presentes na atmosfera. Entre os pares de óxidos relacionados, qual é constituído apenas por óxidos que provocam a chuva ácida?

A) Na₂O e NO₂.

B) CO₂ e MgO.

C) CO₂ e SO₃.

D) CO e N₂O.

E) CO e NO.

Resolução

Alternativa C.

Como a própria questão diz em seu enunciado, a chuva ácida é formada pela dissolução na água da chuva de óxidos ácidos presentes na atmosfera. Sendo assim, a alternativa correta será aquela que apresentar apenas óxidos ácidos.

Isso está ocorrendo na letra C. O CO₂ e o SO₃ são óxidos ácidos e, ao reagirem com a água, formam, respectivamente, os ácidos carbônico (H₂CO₃) e sulfúrico (H₂SO₄), conforme as reações a seguir:

CO₂ + H₂O → H₂CO₃

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

Questão 2 - (Enem) O gráfico abaixo se refere às variações das concentrações de poluentes na atmosfera, no decorrer de um dia útil, em um grande centro urbano.

As seguintes explicações foram dadas para essas variações:

1. A concentração de NO diminui, e a de NO₂ aumenta em razão da conversão de NO em NO₂.

2. A concentração de monóxido de carbono no ar está ligada à maior ou à menor intensidade de tráfego.

3. Os veículos emitem óxidos de nitrogênio apenas nos horários de pico de tráfego do período da manhã.

4. Nos horários de maior insolação, parte do ozônio da estratosfera difunde-se para as camadas mais baixas da atmosfera.

Dessas explicações, são plausíveis somente:

A) I e II.

B) I e III.

C) II e III

D) II e IV

E) III e IV

Resolução

Alternativa A.

A afirmativa I é plausível, pois vimos anteriormente neste artigo que o NO se converte em NO₂:

2 NO + O₂ → 2 NO₂

A afirmativa II também é plausível, pois o CO é subproduto da combustão incompleta dos combustíveis nos carros e, como podemos perceber no gráfico, seus maiores níveis ocorrem entre 09:00 e 12:00 e entre 18:00 e 21:00, horários de pico no tráfego dos principais centros urbanos.

A afirmativa III não é plausível, pois, se os veículos emitem óxidos de nitrogênio pelos seus respectivos escapamentos, isso não ocorreria apenas no período da manhã, mas também à noite.

A afirmativa IV não é plausível, pois o ozônio não tem capacidade de difundir-se para camadas mais baixas. Seu aumento pode ocorrer também pela conversão do NO₂ em O₃, por meio da reação:

NO₂ + O₂ → NO + O₃

Com isso, podemos concluir que o gabarito correto é a letra A.