Ácidos e Bases. Funções Inorgânicas

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1 Ácidos e Bases Funções Inorgânicas

2 Funções Inorgânicas As substâncias podem ser classificadas em duas classes: Substâncias orgânicas: aquelas que contém carbono. Substâncias inorgânicas: aquelas formadas por todos os demais elementos químicos. Exceções Há compostos que contém carbono, mas apresentam propriedades de substâncias inorgânicas: CO, CO 2, Na 2 CO 3, KCN, etc. Funções inorgânicas grupos de substâncias que apresentam propriedades comuns: Ácidos; Bases; Sais; Óxidos.

3 Ácidos e Bases São identificados por propriedades características: Ácidos: têm sabor azedo, formam soluções aquosas condutoras de eletricidade e fazem com que determinados corantes mudem de cor (Exemplo: o papel de tornassol fica vermelho). Bases: têm sabor amargo, formam soluções aquosas condutoras de eletricidade e dão a impressão de serem escorregadias. Também fazem com que determinados corantes mudem de cor (Exemplo: o papel de tornassol fica azul).

4 Ácidos e Bases Ácidos e Bases de Arrhenius Ácido é um composto que dissociado em água produz como único cátion, o próton H +. + HCl (g) + H 2 O H (aq) + Cl (aq) Base é um composto que dissociado em água produz como único ânion, a hidroxila OH -. + NaOH (s) + H 2 O Na (aq) + OH (aq)

5 Ácidos e Bases O conceito de ácidos e bases de Arrhenius é limitado, pois é restrito a soluções aquosas. Brønsted-Lowry propuseram uma definição baseada na transferência de íons H + de uma substância para outra.

6 Ácidos e Bases Ácidos e Bases de Brønsted-Lowry Ácido é toda espécie capaz de doar um próton (H + ). + HCl (g) + H 2 O H 3 O (aq) ácido base ácido + Cl (aq) base Base é toda espécie capaz de receber um próton (H + ) + NH 3(aq) + H 2 O NH 4(aq) base ácido ácido + OH (aq) base

7 Ácidos e Bases Pares ácido-base conjugados As reações ácido-base (reação direta e reação inversa) envolvem transferência de prótons. Remover H + + NH 3(aq) + H 2 O NH 4(aq) base ácido ácido conjugado Adicionar H + + OH (aq) base conjugada

8 Ácidos e Bases Exercícios: Qual é a base conjugada de cada um dos seguintes ácidos: HClO 4 ; H 2 S; PH 4+ ; HCO 3-? ClO 4- ; HS - ; PH 3 ; CO 3-2 Qual é o ácido conjugado de cada uma das seguintes bases: CN - ; SO 4 2- ; H 2 O; HCO 3-? HCN; HSO 4- ; H 3 O + ; H 2 CO 3

9 Ácidos e Bases Segundo o conceito de Brønsted-Lowry, ácido e base sempre atuam juntos na transferência de um próton. Ou seja, uma substância só pode ser um ácido de Brønsted-Lowry se outra se comportar simultaneamente como uma base. Para ser um ácido de Brønsted-Lowry a molécula ou íon precisa ter um átomo de hidrogênio para perder. Para ser uma base de Brønsted-Lowry a molécula ou íon deve ter um par de elétrons não ligantes para se ligar ao íon H +. Substâncias capazes de agir ou como ácido ou como base são denominadas de anfóteras.

10 Ácidos e Bases Ácidos e Bases de Lewis Ácido é toda espécie receptora de pares de elétrons. Base é toda espécie doadora de pares de elétrons. H + + NH 3 NH 4 + ácido base H + + OH H 2 O ácido base

11 Ácidos e Bases Toda base de Brønsted-Lowry é também base de Lewis. (Receptor de próton doador de par de elétrons) Entretanto, na teoria de Lewis, uma base pode doar seu par de elétrons para outras espécies químicas além do H + aumenta o número de espécies que podem ser consideradas como ácidos.

12 Ácidos e Bases Ácidos e Bases de Lewis Exemplo: O BF 3 age como um ácido de Lewis mediante a amônia.

13 Forças de Ácidos e Bases Alguns ácidos são melhores doadores de prótons que outros. Algumas bases são melhores receptoras de prótons que outras.

14 Forças de Ácidos e Bases Ácidos fortes transferem completamente os seus prótons para a água. Suas bases conjugadas têm tendência desprezível para ser protonadas. Ácidos fracos dissociam-se parcialmente em solução aquosa, logo existem como uma mistura de moléculas de ácido e seus íons constituintes. Suas bases conjugadas são bases fracas, com ligeira tendência para remover prótons da água. Substâncias com acidez desprezível não demonstram qualquer comportamento ácido em água. No entanto, suas bases conjugadas são fortes, abstraindo prótons das moléculas de água para formar íons OH -.

15 Ácidos e Bases Fortes Os ácidos fortes mais comuns são: HCl, HBr, HI, HNO 3, HClO 3, HClO 4 e H 2 SO 4. + HNO 3(aq) H aq + NO 3(aq) ionização completa As bases fortes mais comuns são: NaOH, KOH e Ca(OH) 2. + NaOH (aq) Na aq + OH (aq) ionização completa

16 Classificação dos Ácidos Segundo o número de hidrogênios ionizáveis: Monoácidos: HCl, HNO 3, etc. Diácidos: H 2 SO 4, H 2 CO 3, etc. Triácidos: H 3 PO 4, H 3 BO 3, etc. Tetrácidos: H 4 P 2 O 7, H 4 SiO 4, etc. Observação ácidos polipróticos se ionizam em etapas sucessivas: H 3 PO 4 H + + H 2 PO 4 H 2 PO 4 H + + HPO 4 2 HPO 4 2 H + + PO 4 3

17 Classificação dos Ácidos Segundo a presença ou não de oxigênio na molécula: Hidrácidos: não contém oxigênio (HCl, HBr, H 2 S). Oxiácidos: contêm oxigênio (HNO 3, H 2 SO 4, H 3 PO 4 ). De acordo com a volatilidade: Ácidos fixos: ou são sólidos ou são líquidos pouco voláteis (H 2 C 2 O 4 sólido; H 2 SO 4 líquido até 338 C). Ácidos voláteis: são líquidos voláteis ou gases (HNO 3 líquido até 86 C; HCl e H 2 S gases).

18 Nomenclatura dos Ácidos Hidrácidos: usa-se a terminação -ídrico. HCl ácido clorídrico; HI ácido iodídrico; HCN ácido cianídrico. Oxiácidos: Quando forma-se apenas um oxiácido, usa-se a terminação -ico: H 2 CO 3 ácido carbônico H 3 BO 3 ácido bórico

19 Nomenclatura dos Ácidos Oxiácidos: Quando pode-se formar dois oxiácidos, usa-se a terminação ico para o elemento de maior Nox e oso para o elemento de menor Nox: H 2 SO 4 ácido sulfúrico (Nox do S = +6) H 2 SO 3 ácido sulfuroso (Nox do S = +4) Quando pode-se formar quatro oxiácidos, conforme a diminuição do Nox do elemento central, usa-se os sufixos e terminações indicados nos exemplos abaixo: HClO 4 ácido perclórico (Nox do Cl = +7) HClO 3 ácido clórico (Nox do Cl = +5) HClO 2 ácido cloroso (Nox do Cl = +3) HClO ácido hipocloroso (Nox do Cl = +1)

20 Classificação das Bases Segundo o número de hidroxilas: Monobases: NaOH, NH 4 OH. Dibases: Ca(OH) 2, Fe(OH) 2. Tribases: Al(OH) 3, Fe(OH) 3. Tetrabases: Sn(OH) 4, Pb(OH) 4. Observação: as polibases também dissociam-se por etapas.

21 Classificação das Bases De acordo com a solubilidade em água: Solúveis: apenas os hidróxidos de metais alcalinos (NaOH, KOH, etc.) e o hidróxido de amônio (NH 4 OH). Pouco solúveis: hidróxidos dos metais alcalino-terrosos (Ca(OH) 2, Ba(OH) 2, etc.) Praticamente insolúveis: todos os demais.

22 Nomenclatura das Bases Quando forma-se apenas uma base: usa-se a palavra hidróxido seguida do nome do elemento químico ou íon. NaOH hidróxido de sódio NH 4 OH hidróxido de amônio Quando forma-se duas bases: usa-se a palavra hidróxido mais as terminações ico ou oso de acordo com a diminuição do Nox (ou algarismos romanos conforme a valência). Sn(OH) 4 hidróxido estânico ou hidróxido de estanho IV Sn(OH) 2 hidróxido estanoso ou hidróxido de estanho II

23 Confronto entre Ácido e Base Propriedades Funcionais Ácidos Bases Sabor Azedo. Amargo, adstringente. Solubilidade A maior parte é solúvel. A maior parte é insolúvel. Estrutura Condutividade elétrica Ação diante de indicadores de ácidos e bases Ação recíproca São moleculares. Apenas em solução aquosa. Hidróxidos alcalinos e alcalino-terrosos são iônicos; os demais moleculares. Em solução aquosa ou quando fundidos (hidróxidos iônicos). Se um ácido provoca certa mudança de cor, a base fará o indicador voltar a cor primitiva e vice-versa. Ao juntar-se um ácido e uma base, um anula as propriedades do outro reação de neutralização (reação onde ocorre a formação de água e um sal).

24 Exercícios 1. Qual é a diferença entre as definições de um ácido de Arrhenius e de Brønsted-Lowry? 2. NH 3(g) e o HCl (g) reagem para formar o sólido iônico NH 4 Cl (s). Qual substância é o ácido de Brønsted-Lowry nessa reação? Qual é a base de Brønsted-Lowry? 3. Qual é a diferença entre as definições de uma base de Arrhenius e de Brønsted-Lowry? 4. Quando amônia é dissolvida em água, ela se comporta tanto como uma base de Arrhenius quanto como uma base de Brønsted-Lowry. Explique. 5. Dê a base conjugada dos seguintes ácidos de Brønsted-Lowry: H 2 SO 3, HC 2 H 3 O 2, H 2 AsO 4-, NH 4+.

25 Exercícios 6. Identifique o ácido de Lewis e a base de Lewis em cada uma das seguintes reações: a) (CH 3 ) 3 N (g) + BF 3(g) (CH 3 ) 3 NBF 3(s) b) Zn (aq) + 4NH 3(aq) Zn(NH 3 ) 4(aq) c) CO 2(g) + H 2 O (l) H 2 CO 3(aq) 7. Passa-se NH 3 gasosa em água num béquer A. Dissolve-se NaOH sólido em água num béquer B. Dissolve-se o sólido NH 4 Cl num béquer C. Que íon está presente tanto na solução A como na B? Que íon está presente tanto na solução A como na C? Que substância está presente na solução A, mas não se encontra na solução B, nem na C?