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 )
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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
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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