Ácidos e bases

Química Orgânica. Teorias. Arrhenius. BronsTed-Lowry. Lewis. Caraterísticas. Potencial de Hidrogênio. Dureza carbonatada

  • Enviado por: José Fco Emmanuel Moreno Mtz
  • País: México México
  • 14 páginas
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INTRODUÇÃO



Desde muito antigo sabe-se que podem ser formado dois grandes grupos de substâncias:

Um que tem propriedades ácidas e outro com propriedades básicas ou alcalinas.
A palavra ácido provem do latim acetum que quer dizer vinagre.

Alcalino deriva da palavra árabe alkali que significa cinza.


Estas propriedades são opostas e, quando se misturam substâncias ácidas com básicas, ambas se anulam entre si, resultando da mistura novas substâncias que serão ácidas, básicas ou neutras), dependendo da força relativa das substâncias de partida.


Vais fazer uma série de experimentos que te permitirão comprovar que substâncias ou misturas que utiliza normalmente têm propriedades ácidas e quais básicas.


Todos os recipientes ou úteis que utilize devem estar perfeitamente limpos e deve te assegurar de que ao final de teu trabalho fiquem exatamente igual de limpos. Não é concebible um bom trabalho de experimentação química sem manter uma rigorosa ordem e uma escrupulosa limpeza.


O sítio onde trabalhe deve ser de fácil limpeza, deve ter sempre à mão um pano para recolher os líquidos que possam ser derramado.


Os ácidos e as bases produzem diferentes reações:


A cor que têm muitas flores, plantas ou frutas é como produzem umas substâncias com a propriedade de estar coloridas.

Precisamente, estas substâncias são capazes de mudar sua cor se encontram-se em presença de um ácido ou uma base. Por isso se chamam "indicadores", porque indicam, mediante a mudança de cor, se estão em contato com um ácido ou uma base.

Para teus experimentos sobre ácidos e bases utilizará a cor das ameixas negras, do couve lombarda ou de frutos e bagas de cor azul, morado ou negro.

Os ácidos têm um sabor agrio, colorem de vermelho o tornasol (corante rosa que se obtém de determinados líquenes) e reagem com certos metais desprendendo hidrogênio. As bases têm sabor amargo, colorem o tornasol de azul e têm tato jabonoso. Quando se combina uma dissolução aquosa de um ácido com outra de uma base, tem local uma reação de neutralización. Esta reação na que, geralmente, se formam água e sal, é muito rápida. Assim, o ácido sulfúrico e o hidróxido de sodio NaOH, produzem água e sulfato de sodio:

H2SO4 + 2NaOH ! 2H2Ou + Na2SO4

PRIMEIRAS TEORIAS

 
Os conhecimentos modernos dos ácidos e as bases partem de 1834, quando o físico inglês Michael Faraday descobriu que ácidos, bases e salgue eram electrólitos pelo que, dissolvidos em água se desassociam em partículas com carga ou iões que podem conduzir a corrente elétrica. Em 1884, o químico sueco Svante Arrhenius (e mais tarde o químico alemão Wilhelm Ostwald) definiu os ácidos como substâncias químicas que continham hidrogênio, e que dissolvidas em água produziam uma concentração de iões hidrogênio ou prótons, maior que a existente na água pura. Do mesmo modo, Arrhenius definiu uma base como uma substância que dissolvida em água produzia um excesso de iões hidroxilo, OH-. A reação de neutralización seria:

H+ + OH- ! H2Ou


A teoria de Arrhenius e Ostwald foi objeto de críticas. A primeira é que o conceito de ácidos se limita a espécies químicas que contêm hidrogênio e o de base às espécies que contêm iões hidroxilo. A segunda crítica é que a teoria só se refere a dissoluções aquosas, quando em realidade se conhecem muitas reações ácido-base que têm local em ausência de água.

ÁCIDOS E BASES

 

Os ácidos e as bases são dissoluções aquosas que se caraterizam porque se desassociam em iões hidrogeno, quando são ácidos e em iões hidróxido quando são bases, os primeiros têm sabor agrio; reagem nos metais produzindo efervescencia e as bases são de sabor amargo, dissolvem o enxofre, usam-se na fabricação de sabões a partir de gorduras e azeites.

Todas estas dissoluções têm um uso comum nas atividades diárias dos lares, escritórios, indústria, etcétera; usam-se como limpiadores, desmanchadores e matéria prima.

Estes compostos são electrólitos já que têm a caraterística de permitir o passo da corrente elétrica com maior ou menor facilidade.

 

  

ÁCIDOS E BASES SEGUNDO ARRHENIUS

Svante Arrhenius químico sueco quem durante o período de 1883-1887 desenvolvimento sua teoria da disociación electrolítica propôs que em soluções aquosas os electrólitos fortes existem principalmente como partículas carregadas chamadas iões. Estes iões movem-se com relativa liberdade em solução e durante a electrólisis. As conclusões de Arrhenius basearam-se principalmente em seus experimentos sobre o ponto de congelação das soluções.

Arrhenius então definiu aos ácidos como substâncias do tipo HX que em solução se desassociam produzindo H+ e X-, definindo às bases MOH, como substâncias que em solução produzem M+ e OH-, e à neutralización como o resultado da combinação desses iões.

Deu-se conta de que esses iões seriam separados por um solvente polar, já que as forças de atração entre os iões em solução aquosa é pequena e a demais fez notar que a dilución deveria favorecer a ionização. Quando Arrhenius aplico os mesmos métodos experimentais aos eletrólitos fortes, teve dificuldades. Arrhenius não pôde explicar a diferença entre um tipo de eletrólitos.

 

 

ÁCIDOS E BASES SEGUNDO BRONSTED-LOWRY.

Uma teoria mais satisfatória é a que formularam em 1923 o químico dinamarquês Johannes Brønsted e, paralelamente, o químico britânico Thomas Lowry. Esta teoria estabelece que os ácidos são substâncias capazes de ceder prótons (iões hidrogênio H+) e as baseie substâncias capazes dos aceitar. Ainda se contempla a presença de hidrogênio no ácido, mas já não se precisa um médio aquoso: o amoníaco líquido, que atua como uma base em uma dissolução aquosa, se comporta como um ácido em ausência de água cedendo um próton a uma base e dando local ao anión (ião negativo) amida:

NH3 + base ! NH2- + baseie + H+

Os ácidos e bases segundo Brönsted -Lowry as ácidos substâncias que cedem prótons, as bases são substâncias capazes de aceitar prótons.

Em 1884 um químico sueco , Svante Arrhenius, propôs as primeiras definições importantes de ácidos e bases. Um ácido é uma substância que forma iões hidrogênio (H+) em uma solução aquosa e uma base é uma substância que forma iões hidróxido (OH-) em solução aquosa. A teoria de Arrhenius foi muito útil mas não bastou para incluir a todos os compostos que pareciam ter propriedades ácidas e básicas. Para ácidos e bases em solução, as melhores definições pertencem à teoria de Brönsted-Lowry. Na margem encontram-se as definições de acordo com esta teoria. O termo "próton" refere-se a um ião hidrogênio positivo (um átomo de hidrogênio sem elétron). O próton provem da ruptura do enlace covalente que une ao hidrogênio com algum outro elemento. De acordo com a definição de Brönsted-Lowry, um ácido é a espécie que contém hidrogênio no qual o enlace covalente que une ao hidrogênio pode ser rompido de maneira que se liberte o ião hidrogênio. Uma base é uma espécie que é capaz de formar um novo enlace covalente com um próton doado por um ácido.

 
O conceito de ácido e base de Brønsted e Lowry ajuda a entender por que um ácido forte desloca a outro débil de seus compostos (ao igual que acontece entre uma base forte e outra débil). As reações ácido-base contemplam-se como uma competição pelos prótons. Em forma de equação química, a seguinte reação de Ácido (1) com Base (2)

Ácido (1) + Base (2) ! Ácido (2) + Base (1)

produz-se ao transferir um próton o Ácido (1) à Base (2). Ao perder o próton, o Ácido (1) converte-se em sua base conjugada, Base (1). Ao ganhar o próton, a Base (2) converte-se em seu ácido conjugado, Ácido (2). A equação descrita constitui um equilíbrio que pode ser deslocado a direita ou esquerda. A reação efetiva terá local na direção na que se produza o par ácido-base mais débil. Por exemplo, HCl é um ácido forte em água porque transfere facilmente um próton à água formando um ião hidronio:

HCl + H2Ou ! H3Ou+ + Cl

-Neste caso o equilíbrio desloca-se para a direita ao ser a base conjugada de HCl, Cl-, uma base débil, e H3Ou+, o ácido conjugado de H2Ou, um ácido débil.

Ao invés, o fluoruro de hidrogênio, HF, é um ácido débil em água e não transfere com facilidade um próton à água:

HF + H2Ou ! H3Ou+ + F

-Este equilíbrio tende a deslocar-se à esquerda pois H2Ou é uma base mais débil que F- e HF é um ácido mais débil (em água) que H3Ou+. A teoria de Brønsted e Lowry também explica que a água possa mostrar propriedades anfóteras, isto é, que pode reagir tanto com ácidos como com bases. Deste modo, a água atua como base em presença de um ácido mais forte que ela (como HCl) ou, o que é o mesmo, de um ácido com maior tendência a se desassociar que a água:

HCl + H2Ou ! H3Ou+ + Cl

-A água também atua como ácido em presença de uma base mais forte que ela (como o amoníaco):

NH3 + H2Ou ! NH4+ + OH

 ÁCIDOS E BASES SEGUNDO LEWIS

Entre os anos 1915 e 1938, o químico norte-americano G.N. Lewis realizou estudos a respeito de ácidos e bases e encontrou muitos exemplos que apoiam os quatro critérios sobre ácidos e bases, que são o ponto de partida de seu trabalho:

1. - As reações de neutralización são rápidas.

2. - Os ácidos e as bases deslocam de seus compostos a outros ácidos e bases mais débis.

3. - Para determinar o ponto de equivalência em titulações com ácidos ou com bases, podem ser usado indicadores.

4. - Os ácidos e as bases funcionam frequentemente como catalisadores.

Os conceitos de Lewis são mais gerais que os de Brönsted porque não consideram indispensáveis ao próton. Lewis mais bem toma como caraterística a classe de enlace que se forma quando um ácido reage com uma base e a presença ou ausência de pares de elétrons não partilhados como caráter distintivo dos ácidos e bases.

Lewis definiu um ácido como uma substância que pode aceitar um par de elétrons (frequentemente tem só 6 elétrons em local de 8 em sua camada de valencia), e a uma base como uma substância capaz de doar um par de elétrons(tem um octeto, mas pelo menos um par de elétrons não partilhados).

O resultado da reação entre um ácido e uma base é um produto com um enlace covalente coordenado.

Este conceito incorpora aos exemplos anteriores e também a muitos outros, inclui reações em fase sólida ou na fase gasosa e muitas reações de compostos orgânicos.

 

NOME

FÓRMULA

PRESENTE A

ÁCIDOS

Ácido acético

HC2H3Ou2

Vinagre

Ácido acetilsalicílico

HC9H7Ou4

Aspirina

Ácido ascórbico

H2C6H6Ou6

Vitamina C

Ácido cítrico

H3C6H5Ou7

Suco de limão e de outros cítricos

Ácido clorhídrico

HCI

Sucos gástricos
(líquidos digestivos do estômago)

Ácido sulfúrico

H2SO4

Pilhas

Bases

Amoníaco

NH3

Limpiadores domésticos
(solução aquosa)

Hidróxido de calcio

Ca(OH)2

Cal desligada
(utilizada em construção)

Hidróxido de magnésio

Mg(OH)2

Lechada de magnésio
(antiácido e laxante)

Hidróxido de potasio (também
chamado potasa cáustica)

KOH

Sabão suave

Hidróxido de sodio

NaOH

Limpiadores de encanamentos e fornos

O SABOR DOS ÁCIDOS E DAS BASES

Neste experimento vais provar uma substância ácida e uma substância básica ou alcalina, precisamente aquelas de cujos nomes derivam a palavra ácido e alcalino, vinagre e cinzas que, em teu caso, serão de lenha.


O sabor de um ácido

Material:

Reativos:

  • 1 copo

  • 1 cucharilla

  • 1 tarro

  • 1 Etiqueta

  • Vinagre de vinho branco

  • Água potable



Modo de preparar:

'Ácidos y bases'

Ponha em um copo um pequeno volume de água e acrescenta-lhe outro igual de vinagre.

Remove com a cucharilla para misturar bem os dois líquidos.

ponha umas gotas na cucharita e prova o líquido humedeciendo a ponta da língua e levando ao paladar.
Que sabor tem um ácido?

Anota o resultado.

Com ajuda de uma cucharilla e um funil, verte o conteúdo do copo a um tarro.

Fecha o tarro, põe-lhe uma etiqueta e guarda-o.

O SABOR DE UMA BASE

Vais provar, agora, o sabor que têm as substâncias básicas ou alcalinas.

Material:

Reativos:

  • 2 copos

  • 1 tarro

  • 1 cucharilla

  • 1 funil

  • 1 filtro de papel

  • 1 clip

  • 1 etiqueta

  • Cinza de lenha.

  • Água potable.



Modo de preparar:

'Ácidos y bases'

A um copo cheio até sua terceira parte de água, acrescenta-lhe quatro ou cinco cucharadas de cinza.

Remove bem a mistura.

Monta um filtro; com ajuda da cucharilla, verte a mistura a seu interior e recolhe o filtrado em um copo.

Apanha umas gotas com a cucharilla e prova o líquido humedeciendo a ponta da língua e levando ao paladar. Anota o resultado.

Verte o conteúdo do copo a um tarro ajudando de um funil e uma cucharilla.

Fecha o tarro, põe-lhe uma etiqueta e guarda-o.


 

ÁCIDOS

 

BASES

CARATERÍSTICAS

EXEMPLOS

CARATERÍSTICAS 

EXEMPLOS

Têm sabor agrio

Tomates

Têm sabor amargo

Amoníaco

Mudam a cor dos indicadores

Frutos cítricos

Mudam a cor dos indicadores

Dissolução de bicarbonato de sodio

Reagem com alguns metais desprendendo hidrogênio

Bebidas carbônicas

Possuem tato grasiento

Sabão

As propriedades dos ácidos desaparecem ao reagir com as bases

Café negro

As propriedades básicas desaparecem ao reagir com os ácidos

Detergentes

Em dissolução aquosa deixam passar a corrente elétrica

Aspirina

Em dissolução aquosa deixam passar a corrente elétrica

Água sanitária

Caraterísticas dos ácidos e as bases

 


POTENCIAL DE HIDROGÊNIO

(PH)

Termo que indica a concentração de iões hidrogênio em uma dissolução. Trata-se de uma medida da acidez da dissolução. O termo (do francês pouvoir hidrogene, 'poder do hidrogênio') define-se como o logaritmo da concentração de iões H+ (prótons) mudado de signo: ph = -log [H+], onde [H+] é a concentração de iões H+ em moles por litro. Como os iões H+ associam-se com as moléculas de água para formar iões hidronio, (H3Ou+), o ph também se expressa com frequência em termos de concentração de iões hidronio.

Em água pura a 22 °C de temperatura, existem quantidades iguais de iões H3Ou+ e de iões hidroxilos (OH-); a concentração da cada um é 10-7 moles/litro. Portanto, o ph da água pura é -log (0.107), que equivale a 7. No entanto, ao acrescentar-lhe um ácido à água, forma-se um excesso de iões H3Ou+ em consequência, sua concentração pode variar entre 10-6 e 10-1 moles/litro, dependendo da força e da quantidade de ácido. Assim, as dissoluções ácidas têm um ph que varia desde 6 (ácido débil) até 1 (ácido forte). Em mudança, uma dissolução básica tem uma concentração baixa de iões H3Ou+ e um excesso de iões OH- e o ph varia desde 8 (base débil) até 14 (base forte).

O ph de uma dissolução pode ser medido mediante uma valoração, que consiste na neutralización do ácido (ou base) com uma quantidade determinada de base (ou ácido) de concentração conhecida, em presença de um indicador (um composto cuja cor varia com o ph). Também pode ser determinado medindo o potencial elétrico que se origina em certos eletrodos especiais submergidos na dissolução.

Que é o ph?

O ph ou potencial de hidrogeniones é um parâmetro que serve para medir ou expressar a acidez ou a alcalinidade de um líquido. Define-se como o expoente positivo da concentração dos iões do Hidrogênio (hidrogeniones). O ph costuma tomar valores entre 0 e 14, um ph de 7 é neutro e não é nem ácido nem básico. Um ph entre 0 e 7 indica que a substância é ácida. Um ph entre 7 e 14 denomina-lhe básica. Quanto mas afastado este o valor de 7, mas ácida ou básica será a substância.

O conceito ácido é-nos usual. Todos conhecemos o potente efeito destruidor do ácidos fortes, como o ácido clorhídrico ou o sulfúrico. Estes ácidos têm um ph de 1-2. No entanto, o conceito alcalino é mais desconhecido. Que efeitos tem?. Pois de alguma maneira são muito parecidos. A sosa cáustica, de ph 12, tem um enorme poder corrosivo. A maior parte dos processos vitais desenvolvem-se em um ph neutro, e conforme afastamo-nos desta margem a vida vai-se fazendo mais difícil.

Qual é o ph ideal?

Já mencionamos que a cada espécie tem seu ph ideal, sirva como exemplo dois casos extremos o de uma água bastante ácida, como o da cuenca do rio negro em América do Sul (ph 4,8) ou o da cuenca do rio Manacacias (ph 5,1) e águas bastante básicas como a do lago Tanganica com valores próximos a (ph 9). Normalmente basta com um ph entre 6,5 e 7,5 pára que a maioria de peixes e plantas se desenvolvam com normalidade.

Como se mede o ph?

A cada espécie de peixe este habituado a viver em uma água com um ph determinado. Por tanto a cada duas semanas comprovaremos que nossa água não se voltou nem demasiado ácida nem demasiado básica.

O ph mede-se com qualquer do numerosos teste que vendem nas lojas do ramo feitos a partir de substâncias que variam de cor Segundo o ph da água. Estes dão uns valores aproximados mas são suficientes para nossos propósitos, se queremos obter valores mais precisos, basta apenas que adquiramos um ph-metro digital, muito mas preciso e fácil de manejar, mas muito mas caro.

Como mudo o ph?

A forma de alterar o ph de nosso acuario consistirá em acrescentar-lhe ácidos ou bases. Devemos ter a precaução de não variar o ph mas de médio grau diário. Os peixes podem suportar ph inadequados, mas suportam mau as variações bruscas.

Se nosso ph é demasiado alcalino, por exemplo 9, deveremos acrescentar-lhe um ácido para baixá-lo. Existem numerosos produtos de venda em lojas de acuario filia para baixar o ph de uma forma segura, habitualmente denominados ph-minus. Um remédio caseiro costuma consistir em acrescentar ácido fosfórico ou em, caso de apresso, suco de limão. Deve ser tido muito cuidado ao variar o ph, pois a baixada de ph não é proporcional à quantidade de ácido agregado. Outros métodos bem mais recomendáveis são a dissolução de CO2 ou a filtração com multidão.

Para subir o ph agregaremos uma base. De novo temos nos comércios do ramo produtos com a denominação de ph-max, que nos aumentarão o ph de maneira cômoda e segura. Como remédio caseiro podemos ir ao bicarbonato, mas em dose muito baixas e com muito cuidado.

Para obter água com um ph sem oscilações existem umas dissoluções chamadas tampón. Estas Estão compostas de um ácido débil e seu sal, e nos permitirão deixar o ph no valor desejado evitando as variações. São preparados comerciais localizáveis em qualquer loja de acuario filia.

MEDIDA DA FORÇA DE ÁCIDOS Ou BASES  

A força de um ácido pode ser medido por seu grau de disociación ao transferir um próton à água, produzindo o ião hidronio, H3Ou+. De igual modo, a força de uma base virá dada por seu grau de aceitação de um próton da água. Pode ser estabelecido uma escala apropriada de ácido-base segundo a quantidade de H3Ou+ formada em dissoluções aquosas de ácidos, ou da quantidade de OH- em dissoluções aquosas de bases. No primeiro caso teremos uma escala ph, e no segundo uma escala pOH. O valor de ph tanto faz ao logaritmo negativo da concentração de ião hidronio e o de pOH ao da concentração de ião hidroxilo em uma dissolução aquosa:

ph = -log [H3Ou+]

pOH = -log [OH-]

A água pura tem um ph de 7,0; ao acrescentar-lhe ácido, a concentração de ião hidronio, [H3Ou+] aumenta com respeito à da água pura, e o ph baixa de 7,0 segundo a força do ácido. O pOH da água pura também é de 7,0, e, em presença de uma base cai por embaixo de 7,0.


O químico estadounidense Gilbert N. Lewis expôs uma nova teoria dos ácidos e bases na que não se requeria a presença de hidrogênio no ácido. Nela se estabelece que os ácidos são receptores de um ou vários pares de elétrons e as bases são doadoras de um ou vários pares de elétrons. Esta teoria também tem a vantagem de que é válida com dissolventes diferentes da água e não se requer a formação de um sal ou de pares ácido-base conjugados. Segundo isto, o amoníaco se comporta como uma base, pois é capaz de ceder um par de elétrons ao trifluoruro de boro para formar um par ácido-base:

H3N: + BF3 ! H3N-BF3

A DUREZA CARBONATADA

Já mencionamos o que é um tampón. Há um tampón muito típico nos acuarios, e costuma-se tratar de tampón ácido carbônico-carbonato. Estas substâncias reagem entre se, mantendo um ph igual a 8-8.5. Se não somos capazes a baixar o ph de nosso acuario, devemos olhar a dureza de carbonatos. Seguramente tenhamos algo no decorado composto de carbonato.

Hidrólisis

Tipo de reação química na que uma molécula de água, com fórmula HOH, reage com uma molécula de uma substância AB, na que A e B representam átomos ou grupos de átomos. Na reação, a molécula de água decompõe-se nos fragmentos H+ e OH-, e a molécula AB decompõe-se em A+ e B-. A seguir, estes fragmentos unem-se fornecendo os produtos finais AOH e HB. A este tipo de reação conhece-se-lhe com frequência como dupla descomposição ou intercâmbio. De interesse especial é a hidrólisis de diversos sais que origina dissoluções ácidas ou básicas.

NEUTRALIZACIÓN

Chamam-se assim à reação entre um ácido e uma base:

'Ácidos y bases'

Realmente trata-se da seguinte reação:

'Ácidos y bases'

Assim:

'Ácidos y bases'

'Ácidos y bases'

BIBLIOGRAFIA

  • Química 3

  • Vicente A. Talanquer Artigas

    Ana Martínez Vázquez

    Glinda Irazoque Palazuelos

    Editorial Santillana

    Páginas 34,35,37

     

  • Introdução à Química

  • T.R. Dickson

    Publicações Cultural

    Páginas 322,323

     

  • Análise Qualitativa e Química Inorgânica
    Joseph Nordmann
    Editorial CECSA
    Páginas 112,113

  •