Disciplina: QuímicaProfessor: Rubens Barreto

IV Unidade

Funções Inorgânicas(I Parte)

Ácidos e Bases

Soluções eletrolíticas e soluções não eletrolíticas Definição operacional dos ácidos e bases

Indicadores ácido-base

Ácidos, bases e condutividade elétrica (Equações de dissociação )

207

Conceito de ácidos e bases de Arrenhius

Ácido é todo composto que, dissolvido em água, origina

H+ como único cátion.

Base é todo composto que, dissolvido em água, origina

OH- como único ânion.

Características gerais dos ácidos

Apresentam sabor azedo;Desidratam a matéria orgânica;Neutralizam bases formando sal e água.

Classificação dos Ácidos

Presença ou ausência de Oxigênio

Hidrácidos (não oxigenados) - HCl, H2S, HBrOxiácidos (oxigenados) - H2SO4, H3PO4, HClO4

Nomenclatura Oficial

Hidrácidos

Seguem a seguinte regra:

Ácido + ídrico Radical do Elemento

Nomenclatura Oficial

Oxiácidos

HNO3 - ácido nítrico

HClO3- ácido clórico

H2SO4 - ácido sulfúrico

H3PO4 - ácido fosfórico

+ Ou -

oxigênio

HClO4

Ácido perclórico

HClO3

Ácido clórico

HClO2

Ácido cloroso

HClO Ácido

hipocloroso

-

H2SO4

Ácido sulfúrico

H2SO3

Ácido sulfuroso

-

-

HNO3

Ácido nítrico

HNO2

Ácido nitroso

-

-

H3PO4

Ácido fosfórico

H3PO3

Ácido fosforoso

H3PO2

Ácido hipofosforoso

per.......ico

+ O

...ico

- O...oso

- Ohipo.......oso

Sua vez...

Seguindo as regras anteriores, resolva os exercícios 05, 06 e 07 da página 213 do livro didático.

411 E 412

Alguns ácidos importantes

H2SO4– Ác. Sulfúrico (ácido ou solução de bateria)

É um líquido incolor e oleoso de densidade 1,85 g/cm3, é um ácido forte que reage com metais originando sulfatos. Pode ser obtido a partir da seguinte reação:

SO3 + H2O H2SO4

209

HCl – Ác. Clorídrico (ácido muriático)

Solução de hidreto de cloro em água. Apresenta forte odor, além de ser sufocante. É utilizado na limpeza de peças metálicas e de superfícies de mármore. É encontrado no suco gástrico humano.

HNO3 – Ác. Nítrico ( áqua fortis)Líquido incolor fumegante ao ar que ataca violentamente os tecidos animais e vegetais, produzindo manchas amareladas na pele. É muito usado em química orgânica para a produção de nitrocompostos.

H3PO4 – Ác. Fosfórico (Acidulante INS-338)

É um líquido xaroposo obtido pela oxidação do fósforo vermelho com ácido nítrico concentrado.

É um ácido moderado usado na indústria de vidros, preparo de águas minerais e nos refrigerantes de “cola”. Seus fosfatos são usados como adubo.

*Seus fosfatos fazem parte da formulação do fertilizante “NPK”.

Fórmulas estruturais dos ácidos oxigenados

1. Escrever o símbolo do elemento que está no centro da fórmula molecular.

2. Colocar um oxigênio entre cada hidrogênio e o átomos central.

3. Ligar os oxigênios restantes, se houver, ao elemento central.

Ionização de ácidos

- Ácidos são substâncias moleculares que, ao se dissolverem em água, sofrem ionização originando H+ como único íon positivo.

H30+

Outra classificação dos ácidos :

De acordo com o número de hidrogênios ionizáveis →

monoácidos, diácidos, triácidos e tetrácidos.

Ionização em etapas –Quando o um ácido libera mais de um H+, na verdade ele o faz em etapas, liberando um por vez.

A escala de pH

A medida do grau de acidez de uma solução é definida pelo teor de íons hidrônio, H3O+(aq), livres por unidade de volume que ela apresenta, o que é denominado potencial hidrogeniônico (pH).

Quanto menor o pH de uma solução maior o seu grau de acidez.

A escala de pH é logarítmica, o pH é definido como o logarítmo negativo da concentração de íons H3O+, na base 10:(para simplificar consideramos H3O+ = H+)

pH = - log [H+] [H+] = 10–pH

Podemos concluir que cada decréscimo de uma unidade de pH multiplica por dez vezes a concentração de H+ (e, portanto a acidez do meio).

A escala de pH

Bases

De acordo com Arrhenius, base ou hidróxido é toda substância que, dissolvida em água, dissocia-se fornecendo como ânion exclusivamente OH- (hidroxila ou oxidrila).

Fe (OH)3 Fe3+ + 3OH-

Ca(OH)2 Ca2+ + 2OH-

NaOH Na+ + OH-

Características gerais das bases

Apresentam sabor cáustico;Estriam a matéria orgânica;Neutralizam ácidos formando sal e água.

Bases de metais que possuem carga fixa

Nomenclatura

Hidróxido de _________________ Nome do Elemento

Ex.:

NaOH hidróxido de sódioAl(OH)3 hidróxido de alumínio

Bases de metais que possuem carga variável

Nomenclatura

Hidróxido de ________________ + _______________ Nome do Elemento número em algarismo

romano (entre parênteses)

Ex.:

CuOH hidróxido de cobre (I)Cu(OH)2 hidróxido de cobre (II)

Quando o metal possui apenas duas cargas, há um outro modo de denominar as bases.

Hidróxido de ________________ + _______________ (Radical)Elemento oso (cátion com menor

carga) ico (cátion com maior carga)

Ex.: Fe(OH) 2 hidróxido ferroso

Fe(OH)3 hidróxido férrico

Amônia (NH3) – Amoníaco

NH3(g) + H2O → NH4+ + OH-(aq)

Íon amônio

NH4OH – hidróxido de amônio

Dissociação iônica das bases de metais

Em água, os hidróxidos de metais, que são substâncias iônicas, sofrem dissociação iônica, em que o íon negativo liberado é a hidroxila...

As bases podem ser classificadas de acordo com o número de hidroxilas presentes em suas fórmulas. Assim, são chamadas de monobases, dibases e tribases.

Bases importantes

NaOH – Hidróxido de sódio (Soda cáustica) É um sólido branco floculado muito solúvel em água além de extremamente cáustico. É usado na desidratação de gorduras, no branqueamento de fibras (celulose) e na fabricação de sabão, detergente e como desentupidor de ralos e esgotos.

Ca(OH)2 – Hidróxido de cálcio(cal apagada, hidratada ou extinta)

É uma suspensão aquosa de aparência leitosa, obtida a partir do CaO (cal virgem). É usada na caiação de paredes e muros, na neutralização de solos ácidos e na fabricação de doces.

CaO + H2O Ca(OH)2

Cal Virgem

Cal Apagada

Mg(OH)2 – Hidróxido de magnésio (Leite de magnésia)

É uma suspensão leitosa, obtida a partir do MgO. Usada como antiácido estomacal e também como laxante.

Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2H2O

Al(OH)3 – Hidróxido de alumínio

É uma suspensão gelatinosa que pode adsorver moléculas orgânicas que por ventura estejam em solução aquosa (no tratamento da água). É usada como antiácido estomacal, para tingimentos e na preparação de lacas (resina ou verniz) para pintura artística.

Sua vez...

Seguindo as regras anteriores, resolva os exercícios de 11 à 14 da página 219 e as questões 20 à 23 da página 221 do livro didático.

Texto 222.

Sais

Neutralização Total

Quando misturamos duas soluções aquosas de, por exemplo, HCl e NaOH (considerando que nas soluções a quantidade de moléculas de HCl presente seja exatamente igual a quantidade de partículas de NaOH), ocorre uma reação entre os íons H+ e OH, formando água. Essa reação é chamada de neutralização.

H+ + OH- → HOH

Permanecem em solução apenas os íons Na+ e Cl-.

HCl + NaOH → NaCl + HOH

Sal é um composto iônico que contém cátion proveniente de uma base e ânion proveniente de um ácido

Ácido + Base Sal + Água

HCl + NaOH NaCl + H2O

Neutralização

NomenclaturaA nomenclatura dos ânions é feita substituindo-se a terminação do nome do ácido pela terminação do nome do ânion, conforme a seguinte regra:

Escreve-se o (nome do ânion) + de + (nome do cátion)

Sufixo do ácido Sufixo do ânionídrico etoico atooso ito

H2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2 H2O

Sulfato de cálcio (gesso)

Neutralização Parcial

Considere as situações a seguir:

Reação entre o ácido sulfúrico e o hidróxidode sódio na proporção de 1:2

H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2 H2O

Reação entre o ácido sulfúrico e o hidróxido de sódio na proporção de 1:1

H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O

Hidrogenossal

Reação entre o ácido clorídrico e o hidróxido de cálcio na proporção de 2:1

2HCl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2 H2O

Reação entre o ácido clorídrico e o hidróxido de cálcio na proporção de 1:1

HCl + Ca(OH)2 → Ca(OH)Cl + H2OHidroxissal

Semelhante ao dos sais normais com o indicativo da quantidade de hidrogênios ionizáveis.

NaH2PO4 – di-hidrogeno fosfato de sódioNa2HPO4 – (mono) hidrogeno fosfato de sódio

Hidrogeno-sais: nomenclatura

NaHSO4

NaHCO3

- (mono) hidrogeno sulfato de sódio– (mono) hidrogeno carbonato de sódio

Nomenclatura antiga... (sais ácidos)

NaH2PO4 – fosfato diácido de sódioNa2HPO4 – fosfato (mono) ácido de sódioNaHSO4

NaHCO3

- sulfato de (mono) ácido de sódio- carbonato (mono) ácido de sódio

Quando o hidrogeno sal for originário de um ácido com dois hidrogênios ionizáveis (e somente nesses casos), pode-se substituir o prefixo mono-hidrogeno por bi. Nesse contexto, o prefixo bi não tem o significado explícito de “dois”.

NaHSO4 - bissulfato de sódioNaHCO3 – bicarbonato de sódio

Hidroxi-sais: nomenclaturaSemelhante à nomenclatura dos hidrogeno-sais, é indicada pelos prefixos mono-hidroxi, di-hidroxi, etc.

Al(OH)2Cl – di-hidroxicloreto de alumínio

Al(OH)Cl2

Ca(OH)NO3

– (mono) hidroxicloreto de alumínio

- (mono) hidroxinitrato de cálcio

Antigamente ...(sais básicos)

Al(OH)2Cl – Cloreto dibásico de alumínio

Al(OH)Cl2 – Cloreto (mono) básico de alumínio

Ca(OH)NO3 - Nitrato (mono) básico de cálcio

Sais hidratados

Um sal é chamado de Sal hidratado quando possui água de hidratação.

CaSO4 . 2H2O

A água que se encontra dentro do retículo cristalino é chamada de água de hidratação ou água de cristalização.

Outros exemplos:

Na2SO4 . 10 H2OCuSO4 . 5 H2O

Sais importantes

NaHCO3 – Bicarbonato de sódio ou hidrogenocarbonato de sódioÉ um pó branco que perde CO2 com facilidade (efervescência). É usado como antiácido estomacal , fermento químico e nos extintores de incêndio.

NaHCO3 + H2O NaOH + H2O+ CO2

H2CO3

É um sólido branco que por aquecimento perde CO2 e produz CaO (calcinação). É usado na fabricação de cimentos, como corretivo do solo, etc.

CaCO3 – Carbonato de cálcio (mármore, calcáreo)

CaCO3 CaO + CO2

NaNO3 – Nitrato de sódio

É um sólido cristalizado, além de ser um ótimo oxidante para reações químicas. É usado na fabricação de fertilizantes e explosivos.

SalitreNaNO3

Carvão (C) Enxofre (S) Pólvora Negra

+ + =

chile

NH4Cl – Cloreto de amônio (Sal amoníaco)

É um sólido granulado obtido do líquido amoniacal das fábricas de gás. É usado na fabricação de fabricação de pilhas secas, na soldagem, na galvanização do ferro e na fabricação de tecidos.

NaCl = cloreto de sódio (sal de cozinha)

Usado na conservação de carne, peles e pescado. para consumo humano deve ser iodado (no sentido de evitar doenças da tireóide ,como o bócio = papo ).

CaSO4 = sulfato de cálcio

Principal componente do gesso ( forma hidratada ) e do giz ( forma anidra ). Utilizado também na confecção de estátuas

NaF = fluoreto de sódio

Usado no sentido de adicionar flúor às águas de abastecimento público para diminuir a incidência de cáries.

BaSO4 = sulfato de bário

Usado como contraste para radiografias do aparelho digestivo.

Compostos higroscópicos

São aqueles compostos capazes de absorver espontaneamente água da atmosfera.

MgCl2 ; MgSO4; H2SO4 ; NaOH ...

Sua vez...

Seguindo as regras anteriores, resolva os exercícios de 02 à 07 da página 230 do livro didático.

Ácidos, Bases e Sais como eletrólitos

HCl + H2O → H3O+ + Cl-

NaOH Na+ + OH-

NaCl Na+ + Cl-

Relembrando...

Eletrólito é uma substância que, dissolvida em água gera íons, produzindo uma solução condutora de corrente elétrica

Ácidos, bases e sais são eletrólitos.

Força dos Ácidos

Soluções de ácidos diferentes nem sempre apresentam a mesma condutividade elétrica porque nem todos os ácidos ionizam-se na mesma extensão.

Existe uma grandeza chamada grau de ionização que é empregada pelos químicos para descrever tal diferença.

O grau de ionização () indica a porcentagem das moléculas dissolvidas na água que sofreram ionização.

Por exemplo:

- Admitindo que numa solução de HCl o grau de ionização seja 92%, e na de HF seja de 8%.

O que isso significa em termos de dissociação???

Qual das soluções é melhor condutora de eletricidade???

Número de moléculas que se ionizarama = Número de moléculas inicialmente dissolvidas

Ácidos fortes possuem a > 50%

Ácidos moderados (ou semiforte) possuem a entre 5% e 50%

Ácidos fracos possuem a < 5%

Cálculo de grau de ionização

1. A cada 12,80g de iodeto de hidrogênio, HI (128g/mol), adicionado na água, verifica-se que 12,12g reagem sofrendo ionização e formando o ácido iodídrico, H3O+(aq) + I- (aq); a massa restante permanece na forma molecular. Calcule o grau de ionização do HI.

2. A cada 3,01 . 1023 moléculas de fluoreto de hidrogênio, HF , adicionados na água, verifica-se que aproximadamente 2,56 . 1022 reagem sofrendo ionização e formando o ácido fluorídrico, H3O+(aq) + F- (aq); as demais permanecem na forma inicial. Calcule o grau de ionização do HF.

Hidrácidos (só existem 6):Fortes: HCl, HBr, HIModerado: HF*Os demais (HCN e H2S) são fracos!!!

Oxiácidos: HxEOy

0 fraco Ex.: HClO

1 moderado Ex.: H3PO4

2 forte Ex.: H2SO4

y-x

Como prever se um ácido é forte ou não?

Uma exceção importante...

H2CO3 – O ácido carbônico é fraco, ao contrário do que prevê a regra (3 – 2 = 1; moderado). Ele sofre decomposição:

H2CO3 (aq) → CO2 (g) + H2O (l)

Boa parte das moléculas dissolvidas se decompõe, restando poucas moléculas de H2CO3 para sofrer ionização.

Força das Bases

O grau de dissociação () de uma base mede sua força. O conceito é análogo ao de ionização dos ácidos.

Número de fórmulas unitárias que se dissociaram a = Número de fórmulas unitárias dissolvidas no início

Bases Fortes são as bases dos metais alcalinos, e as de alguns metais alcalinos terrosos (Ca, Sr, Ba)

Bases Fracas são as bases dos metais de transição, dos metais das famílias 13, 14 e 15 da tabela periódica, o Mg(OH)2 e o NH4OH.

Solubilidade dos sais

Como prever se um sal é solúvel ou não?

NaCl X AgCl

Ânion