(1,0 p t) Em um solução aquosa foram misturados \mathrm{Al}\left(\mathrm{NO}_{3}\right)_{3} com NaOH . Pergunta-se:
a) Ocorre reação química entre os compostos acima? Caso ocorra, escreva a equação química balanceada.
b) Dê o nome de todas as substâncias envolvidas no processo.
Passo 1
O enunciado diz que, em solução aquosa, foram misturados \mathrm{Al(NO_3)_3} com \mathrm{NaOH} e pergunta:
a) Se ocorre reação química entre esses compostos e, em caso afirmativo, escrever a equação química balanceada.
b) Dar o nome de todas as substâncias envolvidas no processo.
Informações dadas: mistura aquosa de \mathrm{Al(NO_3)_3} e \mathrm{NaOH}. Nada mais foi especificado (como excesso de um reagente), portanto devemos considerar os dois cenários relevantes: quantidade estequiométrica de \mathrm{OH^-} e excesso de \mathrm{OH^-}.
Passo 2
Primeiro passo para raciocinar: o que ocorre ao dissolver essas substâncias em água — ou seja, como elas se dissociam em íons. Quando um sal iônico solúvel entra em água, ele se separa em seus íons constituintes. Escrevo as dissociações iônicas (cada fórmula em LaTeX para ficar certinho):
Explicação didática: a água separa os íons. \mathrm{Al(NO_3)_3} fornece o íon aluminio \mathrm{Al^{3+}} e três nitratos \mathrm{NO_3^-}. \mathrm{NaOH} fornece \mathrm{Na^+} e \mathrm{OH^-}. Esses íons vão poder reagir entre si na solução.
Passo 3
Agora aplicamos regras de solubilidade para prever se forma precipitado. Regras importantes (explicadas de forma simples):
Sais contendo o ânion \mathrm{NO_3^-} (nitrato) são praticamente sempre solúveis em água. Logo \mathrm{NaNO_3} e \mathrm{Al(NO_3)_3} são solúveis.
Sais contendo cátions de metal alcalino (como \mathrm{Na^+}) são solúveis.
Hidróxidos: muitos hidróxidos metálicos são insolúveis (formam precipitado), exceto os dos metais alcalinos (Na, K) que são solúveis. O hidróxido de alumínio \mathrm{Al(OH)_3} é praticamente insolúvel em água e forma um precipitado branco/gelatinoso. Além disso, \mathrm{Al(OH)_3} é um composto anfótero — isso significa que ele reage tanto com ácidos quanto com bases fortes (em excesso de \mathrm{OH^-} ele se dissolve formando complexos aluminatos).
Passo 4
Previsão direta: \mathrm{Al^{3+}} e \mathrm{OH^-} se combinam para formar hidróxido de alumínio sólido. Escrevemos a equação iônica que mostra o cerne da reação (essa é a equação que explica o precipitado):
Explicação didática: três íons hidróxido \mathrm{OH^-} neutralizam a carga +3 do \mathrm{Al^{3+}}, formando a espécie neutra \mathrm{Al(OH)_3} que é insolúvel e sai da solução como sólido (precipitado). Isso é um tipo clássico de reação de dupla troca seguida de precipitação.
Passo 5
Agora escrevemos e balanceamos a equação molecular completa (mostrando as espécies inicialmente dissolvidas): combinando a dissociação com a formação do precipitado, obtemos
Começamos com \mathrm{Al}: 1 átomo de Al em ambos os lados. OK.
\mathrm{NO_3}: à esquerda há 3 grupos \mathrm{NO_3} (em \mathrm{Al(NO_3)_3}), então no produto precisamos de 3 nitratos — temos \mathrm{3\,NaNO_3}. OK.
\mathrm{Na}: precisamos de 3 Na à direita (em \mathrm{3\,NaNO_3}), então colocamos 3 \mathrm{NaOH} à esquerda. OK.
\mathrm{OH}: 3 \mathrm{OH} da esquerda formam \mathrm{Al(OH)_3}. OK.
Portanto a equação está balanceada.
Passo 6
Consideração importante (comum em provas e questão experimental): se houver excesso de \mathrm{NaOH} (ou \mathrm{OH^-} em excesso), o precipitado de \mathrm{Al(OH)_3} pode se dissolver formando o ânion complexado tetra-hidroxoaluminato \mathrm{Al(OH)_4^-}. A equação iônica dessa dissolução é
Escrevendo uma equação molecular que mostra a situação com excesso de \mathrm{NaOH} (um modo comum de escrever o sal formado é \mathrm{NaAl(OH)_4}, ou dizer que se formam \mathrm{Al(OH)_4^-} e \mathrm{Na^+}):
Explicação: aqui usamos 4 \mathrm{NaOH} por fórmula: 3 equivalentes de \mathrm{OH^-} formariam \mathrm{Al(OH)_3} e o quarto \mathrm{OH^-} complexa o \mathrm{Al(OH)_3} transformando-o em \mathrm{Al(OH)_4^-}, que em presença de \mathrm{Na^+} aparece como \mathrm{NaAl(OH)_4} em solução. Esse é o comportamento anfótero do hidróxido de alumínio.
Passo 7
Nomes das substâncias — vou listar cada fórmula com seu nome comum em português e, quando útil, o estado físico na reação aquosa:
\mathrm{Al(NO_3)_3}: nitrato de alumínio (sai da embalagem como sal solúvel; em solução libera \mathrm{Al^{3+}} e \mathrm{NO_3^-}).
\mathrm{NaOH}: hidróxido de sódio (soda cáustica).
\mathrm{Al(OH)_3}: hidróxido de alumínio (precipitado branco/gelatinoso; composto anfótero).
\mathrm{NaNO_3}: nitrato de sódio (sal solúvel, permanece em solução aquosa).
\mathrm{NaAl(OH)_4} ou \mathrm{Al(OH)_4^-} (em solução com \mathrm{Na^+}): tetra-hidroxoaluminato(III) de sódio, frequentemente chamado de aluminato ou complexo aluminato (espécie que se forma quando há excesso de \mathrm{OH^-}).
Resumo prático e observação experimental (útil para responder rápido numa prova): ao misturar soluções de \mathrm{Al(NO_3)_3} e \mathrm{NaOH} você vê um precipitado branco de \mathrm{Al(OH)_3}. Se continuar adicionando \mathrm{NaOH} (isto é, em excesso de base), o precipitado se dissolve novamente, porque \mathrm{Al(OH)_3} é anfótero e forma \mathrm{Al(OH)_4^-} em excesso de \mathrm{OH^-}. Isso é um teste prático para reconhecer compostos anfóteros.
Resposta
(a) Sim. Reação principal (com \mathrm{OH^-} em quantidade estequiométrica):