Ácido base 1

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Ácidos e BasesÁcidos e Bases no dia-a-diaÁcidosTêm um gosto azedo. O vinagre deve o seu gosto ao ácido acético. Os citrinos contém ácido cítrico. Reagem com certos metais produzindo hidrogénio. Reagem com carbonatos e bicarbonatos produzindo dióxido de carbono.BasesTêm um sabor amargo. Escorregadios. Muitos sabões contém bases.Ácidos e BasesÁcidos e Bases de ArrehniusUm ácido de Arrehnius é uma substância que produz H+ (H3O+) em águaUma base de Arrhenius é uma substância que produz

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cidos e Basescidos e Bases no dia-a-dia

cidosTm um gosto azedo. O vinagre deve o seu gosto ao cido actico. Os citrinos contm cido ctrico. Reagem com certos metais produzindo hidrognio. Reagem com carbonatos e bicarbonatos produzindo dixido de carbono.

BasesTm um sabor amargo. Escorregadios. Muitos sabes contm bases.

cidos e Basescidos e Bases de ArrehniusUm cido de Arrehnius uma substncia que produz H+ (H3O+) em gua

Uma base de Arrhenius uma substncia que produz OH- em gua

cidos e Basescidos e Bases de Brnsted Um cido de Brnsted um dador de protes Uma base de Brnsted um aceitador de protes

base base

cido cido

cido cido conjugado

base base conjugada

cidos e BasesPropriedades cido-base da gua H2O (l) H+ (aq) + OH- (aq)

Auto-ionizao da guaH O H + H O Hbase

[H

O H

H

]

+

+ H

O

-

cido conjugado

H2O + H2Ocido

H3O+ + OHbase conjugada

cidos e BasesProduto inico da gua H2O (l) H+ (aq) + OH- (aq) [H+][OH-] Kc = [H2O]

[H2O] = constante

Kc[H2O] = Kw = [H+][OH-]

A constante do produto inico (Kw) o produto das concentraes molares dos ies de H+ e OH- a uma determinada temperatura. A 250C Kw = [H+][OH-] = 1.0 x 10-14S 1 molcula em 200 milhes est ionizada

[H+] = [OH-] [H+] > [OH-] [H+] < [OH-]

A soluo neutra cida bsica

cidos e BasesProduto inico da gua Qual a concentrao de ies OH- numa soluo de HCl cuja concentrao de ies H+ 1.3 M? Kw = [H+][OH-] = 1.0 x 10-14 [H+] = 1.3 M Kw 1 x 10-14 = = 7.7 x 10-15 M [OH-] = [H+] 1.3

cidos e BasespH uma medida da acidez pH = -log [H+] A soluo neutra cida bsica A 250C [H+] = 1 x 10-7 [H+] > 1 x 10-7 [H+] < 1 x 10-7

[H+] = [OH-] [H+] > [OH-] [H+] < [OH-]

pH = 7 pH < 7 pH > 7

pH

[H+]

pOH = -log [OH-] [H+][OH-] = Kw = 1.0 x 10-14 -log [H+] log [OH-] = 14.00 pH + pOH = 14.00

cidos e BasespH uma medida da acidez O pH da gua da chuva recolhida numa determinada regio do norte de Portugal num dia particular foi 4.82. Qual a concentrao de ies H+ da gua da chuva? pH = -log [H+] [H+] = 10-pH = 10-4.82 = 1.5 x 10-5 M A concentrao de ies OH- de uma amostra de sangue 2.5 x 10-7 M. Qual o pH do sangue? pH + pOH = 14.00 pOH = -log [OH-] = -log (2.5 x 10-7) = 6.60 pH = 14.00 pOH = 14.00 6.60 = 7.40

cidos e BasesFora de cidos e bases e electrlitos fortes e fracos Electrlitos fortes 100% dissociadosH 2O

NaCl (s) CH3COOHHCl (aq) + H2O (l) HNO3 (aq) + H2O (l) HClO4 (aq) + H2O (l) H2SO4 (aq) + H2O (l)

Na+ (aq) + Cl- (aq)

Electrlitos fracos no esto completamente dissociados

CH3COO- (aq) + H+ (aq)H3O+ (aq) + Cl- (aq) H3O+ (aq) + NO3- (aq) H3O+ (aq) + ClO4- (aq) H3O+ (aq) + HSO4- (aq)

cidos fortes so electrlitos fortes

cidos e BasesFora de cidos e bases e electrlitos fortes e fracoscidos fracos so electrlitos fracos

HF (aq) + H2O (l) HNO2 (aq) + H2O (l) HSO4- (aq) + H2O (l) H2O (l) + H2O (l)H 2O H 2O

H3O+ (aq) + F- (aq) H3O+ (aq) + NO2- (aq) H3O+ (aq) + SO42- (aq) H3O+ (aq) + OH- (aq)

Bases Fortes so electrlitos fortes

NaOH (s) KOH (s)

Na+ (aq) + OH- (aq)

K+ (aq) + OH- (aq) Ba2+ (aq) + 2OH- (aq)

Ba(OH)2 (s)

H 2O

cidos e BasesFora de cidos e bases e electrlitos fortes e fracosBases fracas so electrlitos fracos

F- (aq) + H2O (l) NO2- (aq) + H2O (l)

OH- (aq) + HF (aq) OH- (aq) + HNO2 (aq)

Pares cido-base conjugados: A base conjugada de um cido forte no tem uma fora mensurvel. H3O+ o cido mais forte que pode existir em soluo aquosa. O io OH- a base mais forte que pode existir em soluo aquosa.

cido forte

cido fraco

Qual o pH de uma soluo 2 x 10-3 M de HNO3? HNO3 um cido forte 100% dissociao. nicio 0.002 M HNO3 (aq) + H2O (l) final 0.0 M 0.0 M 0.0 M H3O+ (aq) + NO3- (aq) 0.002 M 0.002 M

pH = -log [H+] = -log [H3O+] = -log(0.002) = 2.7 Qual o pH de uma soluo 1.8 x 10-2 M de Ba(OH)2 ? Ba(OH)2 uma base forte 100% dissociao incio 0.018 M Ba(OH)2 (s) final 0.0 M 0.0 M 0.0 M Ba2+ (aq) + 2OH- (aq) 0.018 M 0.036 M

pH = 14.00 pOH = 14.00 + log(0.036) = 12.56

cidos e BasesClculo de pH de solues de cidos fortes diludos Qual o pH de uma soluo 2.0 x 10-8 M de HNO3? HNO3 (aq) + H2O (l) 2H2O (l) Balano de massas: Cinicial (HNO3) = [NO3-] H3O+ (aq) + NO3- (aq) Kw = [H3O+][OH-] Balano de cargas: [H+] = [NO3-] + [OH-] OH- (aq) + H3O+ (aq)

Da expresso de Kw tira-se o valor de [OH-] em funo de [H+] [OH-] = Kw/[H+] Substituindo no balano de cargas e resolvendo para [H+] [H+]2 Cinicial(HNO3) x [H+] Kw = 0 Resolve-se a equao de 2 grau e calcula-se o pH

cidos e BasesClculo de pH de solues de cidos fortes diludos [H+]2 - 2.0 x 10-8 [H+] 1.0 x 10-14 = 0 ax2 + bx + c =0 -b b2 4ac x= 2a

[H+] = 1.1 x 10-7 pH = -log [H+] = 7.0 Caso no se tivesse considerado o produto inico da gua [H+] = 2.0 x 10-8 (erro de 80 % na concentrao de [H+]) pH = -log [H+] = 7.7

cidos e Basescidos fracos e constantes de ionizao de cidos HA (aq) + H2O (l) HA (aq) H3O+ (aq) + A- (aq) H+ (aq) + A- (aq)

[H+][A-] Ka = [HA] Ka a constante de ionizao do cido ou constante de acidez Ka Fora do cido fraco

Qual o pH de uma soluo 0.5 M de HF (a 250C)? [H+][F-] = 7.1 x 10-4 Ka = HF (aq) H+ (aq) + F- (aq) [HF] HF (aq) Inicial (M) mudana (M) equilbrio (M) 0.50 -x 0.50 - x H+ (aq) + F- (aq) 0.00 +x x Ka 10-6 (ou seja assumir pH < 6) Logo Kw/[H+] < 10-8

[H+] > Kw/[H+]

cidos e BasesClculo de pH de solues de cidos fracos diludos Aproximaes : a) [H+] > 10-6 (ou seja assumir pH < 6) logo Kw/[H+] < 10-8 b) [H+] > Kw/[H+] a) Ka = [H+] x [H+] [HA]inicial [H+] Ka = a) e b) [H+] x [H+] [HA]inicial

Resolvendo para [H+] = x x2 + xKa - Ka[HA]inicial = 0 x2 Ka[HA]inicial = 0

cidos e BasesResoluo de problemas de ionizao de cidos fracos1. Identificar as espcies que podem afectar o pH. Na maioria dos casos, a auto-ionizao da gua pode ignorar-se.* Ignorar [OH-] porque determinado pelo [H+].

2. Utilizar Inicial/Mudana/Equilbrio para expressar as concentraes de equilbrio em termos de uma nica incgnita x. 3. Escrever Ka em termos de concentraes de equilbrio. Resolver para x pelo mtodo das aproximaes. Se a aproximao no for vlida, resolver exactamente para x. 4. Calcular as concentraes de todas as espcies e/ou o pH da soluo.*Excepto para cidos diludos (quando pH > 6), nestes casos deve fazer-se uma anlise com balano de cargas, balano de massas e as constantes de equilbrio (Kw e Ka) para obter uma expresso para [H+] e os pontos 2 a 4 no se aplicam.

Qual o pH de uma soluo 0.122 M de um cido monoprtico cujo Ka 5.7 x 10-4? HA (aq) inicial (M) mudana (M) equilbrio (M) 0.122 -x 0.122 - x H+ (aq) + A- (aq) 0.00 +x x Ka HClO3 > HClO2 > HClO

cidos e BasesPropriedades cido base dos saisSolues neutras: Sais contendo um io de um metal alcalino ou alcalino terroso (excepto Be2+) e a base conjugada de um cido forte (e.g. Cl-, Br-, e NO3-). H 2O + -

NaCl (s)

Na (aq) + Cl (aq)

Solues Bsicas: Sais derivados de uma base forte e um cido fraco.

NaCH3COOH (s)

H 2O

Na+ (aq) + CH3COO- (aq) CH3COOH (aq) + OH- (aq)

CH3COO- (aq) + H2O (l)

cidos e BasesPropriedades cido base dos saisSolues cidas: Sais derivados de um cido forte e uma base fraca.

NH4Cl (s) NH4+ (aq)

H 2O

NH4+ (aq) + Cl- (aq) NH3 (aq) + H+ (aq)

Sais com caties metlicos pequenos e com carga elevada (e.g. Al3+, Cr3+, and Be2+) e a base conjugada de um cido forte.

Al(H2O)3+(aq) 6

Al(OH)(H2O)2+(aq) + H+ (aq) 5

cidos e BasesPropriedades cido base dos saisSolues em que tanto o catio como o anio hidrolizam: Kb para o anio > Ka para o catio, soluo ser bsica Kb para o anio < Ka para o catio, soluo ser cida Kb para o anio Ka para o catio, soluo ser neutra

xidos dos elementos representativos no seu estado de oxidao mais elevado

CO2 (g) + H2O (l) N2O5 (g) + H2O (l)

H2CO3 (aq) 2HNO3 (aq)

cidos e BasesDefinio de um cidocido de Arrhenius uma substncia que produz H+ (H3O+) em gua cido de Brnsted um dador de protes cido de Lewis uma substncia que pode aceitar um par de electres Base de Lewis uma substncia que pode doar um par de electres

H+cido

+ OH base

H O H + H N H H H

H H+ +cido

N H

base

H

cidos e Basescidos e bases de Lewis F F B Fcido

H + N H Hbase

F F B F

H N H H

No h dadores nem aceitadores de protes!

Chemistry In Action: Antacids and the Stomach pH BalanceNaHCO3 (aq) + HCl (aq) NaCl (aq) + H2O (l) + CO2 (g)

Mg(OH)2 (s) + 2HCl (aq) MgCl2 (aq) + 2H2O (l)