Ficha Técnica

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• Por que precisamos conhecer este assunto?

• O que precisamos conhecer previamente?Este capítulo desenvolve a introdução sobre ácidos e bases dada no capítulo anterior que tratou do estudo das soluções eletroliticas. Também são ilustrados os princípios da termodinamica e do equilibrio químico. Em menor extensão, são usados os conceitos de ligação de hidrogênio, de polaridade de ligações e de força de ligações.

Ácidos e bases são os dois tipos mais comuns de substâncias no laboratório e no mundo cotidiano. Precisamos saber reconhecê-los, quais são as suas reações características e por que eles são substâncias químicas tão importantes. Veremos que a coNservação das concentrações dos ácidos e das bases dentro de certos limites em células de plantas e de animais é necessária para a sobrevivências dos organismos vivos, e que o controle da acidez das águas da chuva, das águas naturais dos lagos e rios, e da água corrente fornecida nas cidades é necessário para manter a sociedade humana.

Veja as próximas cenas deste capítulo ...

• Todos os alimentos de sabor azedo apresentam algo em comum: um certo íon, que é o responsável por esse sabor. Que íon será esse?

• Você sabia ? Que existe uma relação entre o índice de desenvolvimento de um país com a produção de ácido sulfúrico e soda cáustica ?

• Você sabe o que é a “chuva ácida” ?

Introdução

3

4

Substâncias

Orgânicas Inorgânicas

• metano, CH4

• metanol, CH3OH• etano, C2H6

• etanol, CH3CH2OH• benzeno, C6H6

• ácido acético, CH3COOH• acetona, CH3COCH3

• éter comum, CH3CH2OCH2CH3

• clorometano, CH3Cl• diclorometano, CH2Cl2• clorofórmio, CHCl3• metilamina, CH3NH2

• óleos, gorduras, proteínas, açucares e vitaminas

• água• ácido clorídrico, HCl• ácido bromídrico, HBr• hidróxido de magnésio, Mg(OH)2

• hidróxido de potássio, KOH• Sulfato de bário, BaSO4

• dióxido de carbono, CO2

• monóxido de carbono, CO• ácido carbônico, H2CO3

• carbonato de sódio, Na2CO3

• carbonato de cálcio, CaCO3

• ácido cianídrico, HCN• cianeto de sódio, NaCN• cianeto de potássio, KCN• grafite, C (graf.)• diamante, C (diam.)

Contêm CARBONO Não contêm CARBONO

Podem ser

Exemplos que

necessariamente

exemplosexemplos

Substâncias orgânicas x inorgânicas

• Observe:

5

Fatos Experimentais

• Observe:

6

A maioria dos indicadores usados em laboratório são artificiais; porém, alguns são encontrados na natureza, como o tornassol, que é extraído de certos liquens. No nosso dia-a-dia, encontramos esses indicadores presentes em várias espécies: no repolho roxo, na beterraba, nas pétalas de rosas vermelhas, no chá-mate, nas amoras etc., sendo sua extração bastante fácil.

Indicadores são substâncias que revelam a presença de íons H + e de íons OH - numa solução, porque mudam de cor na presença de H + e de OH - . Dá para saber se existem íons H + ou íons OH - pela cor do indicador.

Indicadores Ácido-Base

• Indicadores de Laboratório:

7

O tornossol é extraído de certos liquens. Liquens são formas de vida formadas pela associação entre algas e fungos.

Indicadores Ácido-Base

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Ácidos Bases

Sabor azedo

Sabor adstringente

Torna rósea Tornassol

Torna azul Tornassol

Reage com metais

liberando H2

Reage com ácido formando

sal e água

Conceitução de ácidos e bases

Definição operacional ácidos e bases

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Conceitução de ácidos e bases

Ácidos, bases e a condutividade elétrica

Já que as soluções de NaOH e HCl conduzem

corrente elétrica, concluímos que nelas devem existir

cargas elétricas livres para se movimentar . Que cargas

são essas?

NaOH é um composto iônico

HCl é um composto molecular

No NaOH sólido há íons, mas não estão livres para se movimentar

No HCl gasoso não há cargas livres para conduzir a corrente elétrica

10

11

12

Experiência

Considere a figura ao lado:

Determine a cor que a solução de repolho roxo apresentará na presença de:

a) suco de laranja;

b) soda cáustica;

c) soda limonada;

d) leite de magnésia;

e) vinagre;

f) Ajax.

RESPOSTA

13

Segundo Arrhenius...

HCl(g) H+(aq) + Cl -

(aq)H2SO4(l) 2 H+(aq) + SO4

-

2(aq)H3PO4(l) 3 H+(aq) + PO4

-

3(aq)

Observe:

... ácido é todo composto que, dissolvido em água, origina H+ (H3O+) como único cátion (o ânion varia de

ácido p/ ácido).

Moléculas de cloreto de hidrogênio gasoso, ao se dissolverem em água, originam íons H+ e Cl- em

solução aquosa

H2O

H2O

H2O

Conceituação de ácidos e bases

Conceito ácido-base de Arrhenius

14

Atualmente, sabemos que o íon H+ não é estável. Ele se une a uma molécula de água, originando o H3O+ (hidroxônio ou

hidrônio).

H

átomo de hidrogênio (1 próton; 1

elétron)

perde o elétron... H+

cátion hidrogênio (1 próton)

une-se à água...

H3O+

cátion hidroxônio, ou

hidrônio.

O

H

HH+ H

+

O

H

HNenhum elétron

Conceitução de ácidos e bases

Conceito ácido-base de Arrhenius

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HIDRÁCIDOS (ácidos sem oxigênio)

ÁCIDO (Radical do E) + ÍDRICO

HCl : ácido clorídrico

HBr : ácido bromídrico H2S : ácido sulfídrico

HF : ácido fluorídrico HCN : ácido cianídrico

HI : ácido iodídrico

Ácido não-oxigenado (HxE):

Ácidos

Fórmulas e nomenclaturas

Para ácidos do enxofre usamos o radical em

latim “sulfur”.

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OXIÁCIDOS (ácidos com oxigênio)

Ácidos

Fórmulas e nomenclaturas

ÁCIDO (radical de E) + ICO (+ oxigênio) OSO (- oxigênio)

H2SO4------- Ácido Sulfúrico

H2SO3------- Ácido Sulfúroso

HClO4-------- Ácido Perclórico

HClO3-------- Ácido Clórico

HClO2-------- Ácido Cloroso

HClO--------Ácido Hipocloroso

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Ácidos

Fórmulas estruturais - Oxiácidos

1. Escrever o símbolo do elemento que esta no centro a fórmula molecular.

2. Colocar um “O” entre cada “H” capaz de se ionizar (hidrogênio ionizável) e o elemento central.

3. Ligar os “O” restantes, se houver, ao elemento centralObs.: Havendo hidrogênios não-ionizáveis, eles devem ser ligados ao elemento central. Isso ocorre no H3PO3 e no H3PO2

H2CO3

Ácido carbônico

CCOOOO

OO HH

HH

H2SO4

Ácido sulfúrico

SSOO

OO

OO HH

HH

H3PO4

Ácido fosfórico

OOPP

OO

OO

OO HH

HHOOHHEssas ligações são consideradas por alguns autores, como “dativas”.

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Ácidos - Classificação

Ionização de ácidos

Os átomos de hidrogênio que aparecem na fórmula de um ácido e podem ser liberados como H+ (H3O+) são chamados de hidrogênios ionizáveis.

Como regra geral, todos os H presentes na fórmula de um ácido são ionizáveis.

H3PO4

Ácido fosfórico

PPOO

OO

OO HH

HHOOHHH3PO3

Ácido fosforoso (2H+)

PPOO

OO

OO HH

HHHH

H3PO2

Ácido hipofosforoso (1H+)

PPOO OO HH

HHHH

19

Ácidos

Ionização parcial (em etapas)

Quando um ácido possui mais de um H ionizável, ocorre a ionização por etapas. Usando equações simplificadas:

H2SO4(aq) = 2 H+(aq) + SO4-

2(aq)

H2SO4(aq) = H+(aq) + HSO4-(aq) 1ª

etapa HSO4-(aq) = H+(aq) + SO4

-2(aq) 2ª etapa

equação global

H3PO4(aq) = 3 H+(aq) + PO4-

3(aq)

H3PO4(aq) = H+(aq) + H2PO4-(aq) 1ª

etapaH2PO4-(aq) = H+(aq) + HPO4

-2(aq) 2ª etapaHPO4

-2(aq) = H+(aq) + PO4-3(aq) 3ª

etapaequação global

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Ácidos

Ionização (classificação)

Os ácidos podem ser classificados quanto ao número de Hidrogênios Ionizáveis:

Monoácidos (HCl, HI, H3PO2)

Diácidos (H2SO4, H2S, H3PO3)

Triácidos (H3PO4, H3BO3, H3BO2)

Tetrácidos (H4P2O7)

21

Ácidos

Grau de ionização

Grau de ionização de um ácido (α) é a relação entre o número de moléculas ionizadas e o número total de moléculas dissolvidas.

22

Ácidos

Grau de ionização

Os hidrácidos mais conhecidos são assim classificados:

A força dos oxiácidos pode ser determinada pela diferença (x) entre o número de átomos de oxigênio e o número de átomos de hidrogênio ionizáveis.

00,, fraco Ex.: HClO, H fraco Ex.: HClO, H44SiOSiO44

11,, moderado Ex.: H moderado Ex.: H33POPO44, HNO, HNO22

22,, forte Ex.: H forte Ex.: H22SOSO44, HBrO, HBrO44

y-xy-xy-xy-xHHxxEOEOyy

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Ácidos

Grau de ionização

Ácido carbônico (H2CO3)

Ácido acético (H3CCOOH)

... por ser um ácido instável, decompõe-se mais facilmente do que se ioniza, apresentando um pequeno grau de ionização. Assim, é considerado um ácido fraco, não seguindo a regra apresentada.

... pode ser obtido a partir do álcool comum, o que acontece quando o vinho azeda. Esse ácido é o principal componente do vinagre e será estudado com detalhes em Química Orgânica.

1. Associe corretamente as duas colunas:

RESPOSTA

24

Vamos Praticar

(1) — H2SO4

(2) — HI

(3) — HNO2

(4) — HClO4

(5) — H2S

(A) hidrácido, monoácido, forte

(B) hidrácido, diácido, fraco

(C) oxiácido, monoácido, forte

(D) oxiácido, diácido, forte

(E) oxiácido, monoácido, semiforte

2. (UFCE) O esquema a seguir mostra a aparelhagem que pode

ser utilizada para testar a força dos ácidos:Em qual das soluções, todas com mesma concentração e temperatura, a lâmpada apresenta maior brilho?

RESPOSTA

25

Vamos Praticar

a) HF

b) H2S

c) H3PO4

d) H4SiO4

e) HNO3

3. (Cesgranrio-RJ — mod.) Com base na tabela de graus de ionização apresentada a seguir, indique a ordem crescente da força dos ácidos.

RESPOSTA

26

Vamos Praticar

HCN < HF < H3PO4 < H2SO4 < HCl

27

Principais ácidos e suas aplicações

Gravações em vidro de carro

Nas condições ambientes, é um gás incolor que tem a característica de corroer o vidro, quando em solução aquosa. É usado para fazer gravações em cristais e vidros.

O ácido clorídrico consiste no gás cloreto de hidrogênio dissolvido em água. Quando impuro, é vendido no comércio com o nome de ácido muriático, sendo usado principalmente na limpeza de pisos e de superfícies metálicas antes do processo de soldagem.

28

Principais ácidos e suas aplicações

É o nome com que se indica uma solução aquosa do gás cianídrico, que é incolor, com cheiro característico de amêndoas amargas. Por ser muito venenoso, esse

gás é utilizado nas execuções em câmara de gás.

É um gás venenoso, incolor, formado na putrefação de substâncias orgânicas naturais que contenham enxofre, sendo responsável em grande parte pelo cheiro de ovo podre.

Ao pressentirem o perigo, certos animais, como o gambá e a maritaca, liberam uma mistura de substâncias de odor desagradável, entre as quais o H2S.

As folhas de mandioca, apesar de venenosas, podem ser utilizadas como alimento para o gado. Quando deixadas ao sol, liberam o gás cianídrico, tornando-se, assim, apropriadas para o consumo.

29

Principais ácidos e suas aplicações

O gás carbônico presente no ar atmosférico combina-se com a água da chuva, formando o H2CO3, mesmo em ambientes não poluídos, o que nos leva a concluir que toda chuva é ácida.O gás carbônico é um dos constituintes dos

refrigerantes e das águas minerais gaseificadas.

É usado na indústria de vidro, na tinturaria, nas indústrias de alimentos e na fabricação de fosfatos usados como adubos (fertilizantes). O ácido fosfórico é utilizado na produção refrigerantes à base de cola (Coca, Pepsi, etc).

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Principais ácidos e suas aplicações

É um líquido incolor, de cheiro característico, e o principal componente do vinagre, que é uma solução aquosa que contém de 3 a 7% desse ácido.

É o ácido mais importante economicamente. O maior consumo de ácido sulfúrico se dá na fabricação de fertilizantes, como os superfosfatos e o sulfato de amônio. É, ainda, utilizado nas indústrias petroquímicas, de papel, de corantes etc. e nos acumuladores de chumbo (baterias de automóveis).

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Principais ácidos e suas aplicações

Depois do ácido sulfúrico, o ácido nítrico é o mais fabricado e consumido na indústria. À temperatura ambiente, é um líquido incolor e fumegante (volátil). Ataca com violência os tecidos animais e vegetais, produzindo manchas amareladas na pele. Seu manuseio, portanto, requer muito cuidado, pois seus vapores são muito tóxicos. Uma das mais importantes aplicações do ácido nítrico relaciona-se à fabricação de explosivos (TNT, nitroglicerina).

(ENEM) Leia o texto a seguir e responda às questões (1) e (2).O suco extraído do repolho roxo pode ser utilizado como indicador do caráter ácido (pH entre 0 e 7) ou básico (pH entre 7 e 14) de diferentes soluções. Misturando-se um pouco de suco de repolho e da solução, a mistura passa a apresentar diferentes cores, segundo sua natureza ácida ou básica, de acordo com a escala abaixo.

32

Vamos Praticar

Algumas soluções foram testadas com esse indicador, produzindo os seguintes resultados:

RESPOSTA

33

Vamos Praticar

1) De acordo com esses resultados, as soluções I, II, III e IV têm, respectivamente, caráter:

a) ácido, básico, básico, ácido.b) ácido, básico, ácido, básico.c) básico, ácido, básico, ácido.d) ácido, ácido, básico, básico.e) básico, básico, ácido, ácido.

2) Utilizando-se o indicador citado em sucos de abacaxi e de limão, pode-se esperar como resultado as cores:

a) rosa ou amarelob) vermelho ou roxoc) verde ou vermelhod) rosa ou vermelhoe) roxo ou azul

(UECE) O sistema a seguir mostra a ocorrência de reação química entre um ácido e um metal, com liberação do gás X.

RESPOSTA

34

Vamos Praticar

a) O2

b) Cl2

c) O3

d) H2

35

Segundo Arrhenius...

... Base é todo composto que, dissolvido em água, origina OH- como único ânion (o cátion varia de base para base).

Observe:

NaOH(s) Na+(aq) + OH -(aq)

Ca(OH)2(s) Ca2+(aq) + 2OH-(aq)

Al(OH)3(s) Al3+(aq) + 3OH-(aq)

Hidróxido de sódio sólido se dissolve em água produzindo íons Na+ e OH- em solução aquosa

H2O

H2O

H2O

Conceituação de ácidos e bases

Conceito ácido-base de Arrhenius

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Bases

Fórmulas e nomenclaturas

HIDRÓXIDO de +nome do cátion +

carga do

elemento

NaOH : hidróxido de sódio

Ca(OH)2 : hidróxido de cálcio

Al(OH)3 : hidróxido de alumínio

Fe(OH)2 : hidróxido de ferro (II)

CuOH : hidróxido de cobre (I)

NH4OH : hidróxido de amônio

- A carga do elemento só é usado quando ele apresentar mais de um e deve ser escrito em algarismos romanos.- O NH4

+ é o cátion amônio.

37

Apesar de menos usada atualmente, existe a nomenclatura dos sufixos:

Lembre-se da nomenclatura dos oxiácidos!

Fe(OH)2 : hidróxido ferroso. Fe(OH)3 : hidróxido férrico.

CuOH : hidróxido cuproso. Cu(OH)2 : hidróxido cúprico.

AuOH : hidróxido auroso. Au(OH)3 : hidróxido áurico.

Sn(OH)2 : hidróxido estanoso. Sn(OH)4 : hidróxido estânico.

Bases

Fórmulas e nomenclaturas

Carga menor: Hidróxido (elemento) + OSO

Carga maior: Hidróxido (elemento) + ICO

As bases podem ser classificadas de acordo com o número de hidroxilas presentes em suas fórmulas. Exemplo: • monobases: NaOH, KOH, NH4OH• dibases: Ca(OH)2, Fe(OH)2• tribases: Al(OH)3, Fe(OH)3,• etc

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Bases

Fórmulas e nomenclaturas

As bases podem ser classificadas de acordo com o número de hidroxilas presentes em suas fórmulas. Exemplo: • monobases: NaOH, KOH, NH4OH• dibases: Ca(OH)2, Fe(OH)2• tribases: Al(OH)3, Fe(OH)3,• etc

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Bases

Saiba mais

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Bases

Amônia (NH3): uma base diferente

Hidroxila – íon

característico das bases

Não confunda amônia com amônio!

Amônia (molécula) Amônio (íon positivo)

Ao contrário das demais bases, que sofrem dissociação iônica, ex.: NaOH, KOH, Ca(OH)2; a amônia (composto molecular) sofre ionização quando é dissolvida em água.

Nas condições ambientes é um

gás de cheiro forte e irritante

(*) Os hidróxidos de metais que não sejam alcalinos nem alcalinos terrosos apresentam um caráter covalente bastante acentuado. 41

Bases

Dissociação iônica: bases de metais e ionização da amônia

Como vimos, a amônia é uma base diferente das demais: ao ser dissolvida em água sofre ionização e, nesse contexto, pode ser representada pela fórmula NH4OH e considerada como uma monobase

42

Principais bases e suas aplicações

Conhecido por cal extinta ou apagada, o hidróxido de cálcio é comumente usado na construção civil (preparação de argamassa).

Hidróxido de sódio. Comercialmente (impuro) é conhecido por soda cáustica. Usado na fabricação de sabões, é altamente corrosivo.

43

Principais bases e suas aplicações

Hidróxido de amônia. Obtido pela dissolução da amônia (NH3) em água, o chamado amoníaco é usado em alguns produtos de limpeza.

Usado como antiácido estomacal e laxante suave o hidróxido de magnésio é conhecido por “leite de magnésia”, quando em suspensão aquosa.

44

Bases

Ciclo do Nitrogênio

45

Constante de Ionização:

Ka e KbComo vimos anteriormente, a água sofre um processo de auto-ionização, produzindo íons hidrônios e hidróxidos. Quantitativamente, podemos descrever o processo como: H2O + H2O H3O+ + HO- Kw=

Kw = constante de ionização da água = [H3O+].[OH-]a 25oC, Kw = 1,008 x 10-14 M2

Para:

ácidos Ka: Constante de ionização do ácido

bases Kb: constante de ionização da base

2

2

3

OH

OHOH

2

2

3

OH

OHOH

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Escala de pH

A escala de “pH”, em que “p” significa potencial e “H” hidrogênio, consiste numa escala algorítmica para exprimir a acidez ou alcalinidade de uma solução.

Quanto maior for o carácter ácido da solução, menor será o valor do pH.Solução ácida:pH < 7[H3O+]e > 10-7 mol.dm-3[HO-]e < 10-7 mol.dm-3

Solução básica:pH > 7[H3O+]e < 10-7 mol.dm-3[HO-]e > 10-7 mol.dm-3

47

Calculando pH e pOHOs químicos encontraram uma forma de expressar tanto a [OH-] como a [H+] em números

decimais positivos, que variam de 0 a 14. Estes números são chamados de pOH e pH da

solução, e são definidos como o negativo do logarítimo de base 10 da concentração do

íon na solução.

pH = -log[H+]pOH = -log[OH-]

Como, em água pura, a [OH-]=[H3O+]=1x10-7, tanto o pH como o pOH tem o valor de 7 para a água pura a 25oC.Em geral, pX = -logXDesta forma, temos que X = 10-pX.Esta informação é muito útil... usaremos a seguir!A expressão do Kw pode ser reescrita em termos de pH e pOH; basta aplicar -log dos dois lados da equação, e teremos:pH + pOH = pKw

pH + pOH = 14Devemos lembrar desta relação, pois ela é extremamente útil nos cálculos de pH ou pOH de soluções.

(FMU/Fiam-SP) Para combater a acidez estomacal causada pelo excesso de ácido clorídrico, costuma-se ingerir um antiácido. Das substâncias abaixo, encontradas no cotidiano das pessoas, a mais indicada para combater a acidez é:

RESPOSTA

48

Vamos Praticar

a) refrigerante

b) suco de laranja

c) água com limão

d) vinagre

e) leite de magnésia

(FUA-AM) Analise a alternativa correta que indica uma das substâncias ativas contidas no medicamento “aziran”, usado para neutralizar a hiperacidez estomacal:

RESPOSTA

49

Vamos Praticar

a) Hidróxido de sódio

b) Ácido clorídrico

c) Ácido sulfúrico

d) Hidróxido de alumínio

e) Ácido cítrico

50

O ácido sulfúrico é fabricado a partir das matérias-primas enxofre mineral, oxigênio do ar e água.

S(s) + O2(g) SO2(g)

SO2(g) + ½ O2(g) SO3(g)

SO3(g) + H2O (l) H2SO4(aq)

catalisador

O catalisador, indicado na 2ª. etapa, aumenta a velocidade da reação, tornando-a industrialmente viável. O catalizador usado para esta reação é platina (Pt) com pentóxido de divanádio (V2O5)

Quando puro, apresenta-se como um líquido incolor, oleoso, bastante denso (d=1,84 g/cm3) e de alto ponto de ebulição (338oC)

51

O ácido nítrico, HNO3, é obtido industrialmente a partir do oxigênio e do nitrogênio do ar (ou da amônia) e da água.

N2(g) + O2(g) 2 NO(g)faísca

elétrica

4NH3(g) + 5O2(g) 4 NO(g) + 6H2O(g)

Pt

OU

A seguir o NO é convertido em NO2, e este, por reação com água, produz o HNO3

2NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)2NO2(g) + HO2(l) HNO2(aq) + HNO3(aq)

A platina atua como catalisador na 1ª. etapa, tornando a reação suficientemente rápida para ter utilidade industrial.

(Mackenzie-SP) A partir da pirita, minério também chamado de ouro dos tolos, pode-se obter ácido sulfúrico pelo processo representado nas etapas abaixo: 4 FeS2 + 11 O2 2 Fe2O3 + 8 SO2

V2O5 2 SO2 + A 2 SO3

SO3 + B H2SO4

Nesse processo, as substâncias A e B são, respectivamente:

RESPOSTA

52

De Olho no Vestibular

a) H2 e O2

b) SO2 e H2S

c) O2 e H2O

d) SO2 e H2O

e) O3 e H2

Resolução V2O5

2SO2 + O2 2SO3

SO3 + H2O H2SO4

A = O2

B = H2O

Índice

• O sal é um dos compostos químicos mais antigos e valorizados pelo homem

• Você saberia dizer qual a relação entre os seguintes compostos: hidróxido de sódio, gás hidrogênio, cloreto de hidrogênio, gás cloro e o hipoclorito de sódio?

Introdução

55

O hipoclorito de sódio é utilizado no tratamento de piscinas

56

Conceituação de sal

Segundo Arrhenius...

... Sal é toda substância que, em solução aquosa, sofre dissociação, liberando pelo menos um cátion

diferente de H+ e um ânion diferente de OH– ou O2–.

57

Obtenção de sais

58

Obtenção de sais

Quando um ácido e uma base são misturados, ocorre uma reação entre estas duas espécies denominada reação de neutralização e, conseqüentemente, forma-se um sal.

BASE ÁCIDO SAL ÁGUA+ +=

NaOH HCl NaCl H2O+ +=

HOH

59

Você notou que o cátion (Na+) é proveniente da base (NaOH), enquanto o ânion (Cl -) vem do ácido (HCl).Reparou, também, que cada molécula de água é

formada pela união de um grupo OH- da base com um H+ do ácido?

Veja outro exemplo:

Ca(OH)2 + H2SO3 = CaSO3 H2O+

Poderíamos “visualizar”:

CaOH

OH

H

HSO3

2

Obtenção de sais

60

Neutralização total

Definição

Veja alguns exemplos:

Ácido clorídrico + hidróxido de sódio

HNO3 + NaOH NaNO3 + HOH

HCl + NaOH NaCl + HOH

H2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2HOH

H3PO4 + 3KOH K3PO4 + 3HOH

Ácido nítrico + hidróxido de sódio

Ácido sulfúrico + hidróxido de cálcio

Ácido fosfórico + hidróxido de potássio

Em uma neutralização total ácdo-base todos os H + provenientes do ácido e todas as OH – provenientes da base reagem formando H2O.

61

Neutralização total

Nomenclatura dos ânions

62

Neutralização total

Sais normais: fórmulas e nomenclatura

NaCl : cloreto de sódio (HCl : ác. clorídrico)CaSO3 :sulfito de cálcio (H2SO3 : ác. sulfuroso)

Al PO4 : fosfato de alumínio (H3PO4 : ác. fosfórico)

A nomenclatura dos sais é obtida a partir da nomenclatura do ácido que originou o ânion participante do sal, pela mudança de sufixos. Assim, temos:

de

Exemplos:

nox do

cátion

63

Vamos Praticar

1. (UFRN) A equação de uma reação característica de

neutralização é:

RESPOSTA

a) HNO3 + H2O H3O+ + NO3-

b) NaOH + HCl NaCl + H2O

c) Ba(OH)2 (s) + H2O (l) Ba2+

(aq) + 2 OH-(aq)

d) H2 + Cl2 2HCl

e) 2 NaI + Cl2 2 NaCl + I2

64

Neutralização parcial

Definição

NaOH H2SO4+ = NaHSO4 + H2O

Na OH

H

HSO4

“Ocorreu neutralização parcial do

ácido”

Quando um ácido e uma base são misturados em quantidades diferentes daquelas que levarão a uma neutralização total, ocorre uma neutralização parcial do ácido ou da base.

65

Neutralização parcial

Neutralização do ácido

• Quando H2SO4 e NaOH reagem na proporção 1:2 há neutralização total, que forma um sal normal:

H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O

Sal normal

Na +

2

SO 2

4

-

1

H+ + OH- HOH

• Quando H2SO4 e NaOH reagem na proporção 1:1 há neutralização parcial do ácido, que forma um hidrogênio-sal:

H2SO4 + NaOH NaHSO4 + H2O

Hidrogênio-sal

Na +

1

HSO 2

4

-

1

H+ + OH- HOH

H+ + OH- HOH

H+ não é neutralizado

Na neutralização parcial de um ácido por uma base, nem todos os hidrogênios ionizáveis reagem com OH -. O sal formado, um hidrogênio-sal, conterá hidrogênio(s) ionizáve(is)

Sais hidratados

66

Sais hidratados:

CuSO4 . 5 H2O : Sulfato de cobre (II) pentaidratado

O gesso é fabricado utilizando como matéria-prima uma rocha chamada gipsita. Nela há uma substância denominada sulfato de cálcio

diidratado, cuja a fórmula química é CaSO4 .

2H2OSão sais que possuem moléculas de água “infiltradas” em seu retículo cristalino.

CoCl2 . 6 H2O : Cloreto de cobalto (II) hexaidratadoFeSO4 . 7 H2O : Sulfato de ferro (II) heptaidratadoNa2SO4 . 10 H2O : Sulfato de sódio decaidratado

Veja mais exemplos:

Compostos higroscópicos

67

O sal de cozinha pode conter algumas impurezas (MgCl2 e MgSO4) que são higroscópicas.Em dias úmidos a uma maior probalidade de ocorrência de chuvas, essas impurezas absorvem água da atmosfera e deixam o sal empelotado.

“O saleiro entupiu? Vem chuva!”

Composto hidroscópico é aquele capaz de absorver água da atmosfera.

RESPOSTA

68

Vamos Praticar

Ao utilizarmos a aparelhagem mostrada na figura a seguir para testar a condutibilidade elétrica em soluções aquosas de HCl e de NaOH, verificamos que o brilho da lâmpada é intenso (máximo) nas duas soluções.Ao utilizarmos a aparelhagem mostrada na figura a seguir para testar a condutibilidade elétrica em soluções aquosas de HCl e de NaOH, verificamos que o brilho da lâmpada é intenso (máximo) nas duas soluções.

69

Principais sais e suas aplicações

É o principal componente do sal de cozinha, usado na nossa alimentação. No sal de cozinha, além do NaCl, existem outros sais, como os iodetos ou iodatos de sódio e potássio (NaI, NaIO3; KI, KIO3), cuja presença é obrigatória por lei. Sua falta pode acarretar a doença denominada “bócio”, vulgarmente conhecida como papo.

O fluoreto de sódio é usado como anticárie, pois inibe a desmineralização dos dentes, tornando-os menos suscetíveis à cárie.

70

Principais sais e suas aplicações

Esse sal é conhecido como salitre do Chile, sendo muito utilizado na fabricação de fertilizantes (adubos).A transformação do NaNO3 em nitrato de potássio (KNO3) permite a fabricação da pólvora negra, que é um dos explosivos mais comuns,.

71

Principais sais e suas aplicações

Usado como antiácido estomacal (“sal de fruta”), o bicarbonato de sódio também está presente em alguns tipos de extintores de incêndio.

Principal constituinte do mármore e do calcáreo, o carbonato de cálcio pode ser encontrado até nos cremes dentais!

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Principais sais e suas aplicações

Este sal pode ser encontrado na forma de sal anidro, ou seja, sem água (CaSO4), ou de sal hidratado, isto é, com água (CaSO4 · 2 H2O), sendo essa forma conhecida por gipsita.

Encontrado na crosta terrestre, é um sal que constitui a matéria-prima utilizada na produção do elemento fósforo. Quando tratado com ácido sulfúrico, produz fertilizante fosfatado.A “farinha de osso” contém fosfato de cálcioobtido pela calcinação de ossos de animais.

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Principais sais e suas aplicações

Com propriedades germicidas, o hipoclorito de sódio é usado no tratamento da água de piscinas, bem como da água para beber. Está presente na “água de lavadeira”.

Sulfito de sódio - Na2SO3

Alvejante, o sulfito de sódio é utilizado no processo de branqueamento de um tipo de papel, chamado “sulfite”.

RESPOSTA

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Vamos Praticar

(UEPI) O mármore é, basicamente, formado de carbonato de cálcio (CaCO3) e, quando extremamente puro, apresenta a cor branco-neve. É o caso do mármore carrara usado por Michelangelo em suas esculturas. A função química a que pertence o carbonato de cálcio é:

(UEPI) O mármore é, basicamente, formado de carbonato de cálcio (CaCO3) e, quando extremamente puro, apresenta a cor branco-neve. É o caso do mármore carrara usado por Michelangelo em suas esculturas. A função química a que pertence o carbonato de cálcio é:

a) base

b) sal

c) ácido

d) óxido ácido

e) óxido básico

RESPOSTA

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Vamos Praticar

(UFPI) Uma solução obtida pela adição de sulfato de alumínio e nitrato de amônio sólidos em água contém os íons NH

4

+ (aq), Al3+

(aq), SO2

4– (aq) e NO3

–(aq).

As citadas substâncias podem ser representadas pelas fórmulas:

(UFPI) Uma solução obtida pela adição de sulfato de alumínio e nitrato de amônio sólidos em água contém os íons NH

4

+ (aq), Al3+

(aq), SO2

4– (aq) e NO3

–(aq).

As citadas substâncias podem ser representadas pelas fórmulas:

a) AlSO4 e (NH4)3NO3.

b) Al2SO4 e (NH4)3NO3.

c) Al2(SO4)3 e NH4NO3.

d) Al3SO4 e NH4NO3.

e) Al3(SO4)2 e NH4(NH3)2.

RESPOSTA

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Vamos Praticar

(UECE) Associe corretamente, de cima para baixo, os itens a seguir: I — Na2B4O710H2O • sal básico

II — Mg(OH)Cl • sal duplo III — NaKSO4 • sal ácido IV — NaHCO3 • sal hidratado

A associação correta é:

(UECE) Associe corretamente, de cima para baixo, os itens a seguir: I — Na2B4O710H2O • sal básico

II — Mg(OH)Cl • sal duplo III — NaKSO4 • sal ácido IV — NaHCO3 • sal hidratado

A associação correta é:

(a) I, III, IV, II.

(b) II, IV, III, I.

(c) I, II, III, IV.

(d) II, III, IV, I.

Substâncias obtidas a partir da hidrosfera

77

Soda cáustica: é um sólido iônico branco, muito higrocópico. É uma base muito forte, possui efeito altamente corrosivo sobre a pele. Apresenta grande tendência a reagir com gorduras, é usada na fabricação de limpadores de forno e na fabricação de sabão e papel.

Gás hidrogênio (H2): A substância simples hidrogênio é um gás sem cheiro e sem cor, que pode ser obtido a partir da água por uma reação química chamada de eletrólise da água (isto é, decomposição da água pela eletricidade).

Cloreto de hidrogênio (HCl): É um gás tóxico que quando dissolvido em água, recebe o nome de ácido clorídrico. O HCl é fabricado por meio da reação entre os gases H2 e Cl2. Soluções aquosas de HCl (razoavelmente impuras) são vendidas comercialmente com o nome de ácido muriático.

Gás Cloro (Cl2): É um gás amarelo-esverdeado, altamente tóxico, que ao ser borbulhado em água, reage com ela, formando HCl(aq) e HClO(aq). O HClO na forma aquosa, se ioniza produzindo o íon hipoclorito (ClO-), que atua como agente bactericida no tratamento de água.

Hipoclorito de sódio (NaClO): É um sal vendido comercialmente em solução aquosa com os nomes comerciais de “água sanitária” e “água de lavanderia”. Possui efeito bactericida, fungicida e alvejante, sendo usado no tratamento de água e em limpeza

Índice

• Os óxidos são substâncias presentes no nosso dia-a-dia. Um bom exemplo de óxido é o gás carbônico, expelido na respiração, principal responsável pelo efeito estufa.

Introdução

80

81

Óxido é todo composto binário oxigenado, no qual o oxigênio é o elemento mais eletronegativo.

F ; O ; N ; Cl ; Br ; I ; S ; C ; .............

eletronegatividade decrescente

Óxidos

Definição e nomenclatura

Apesar de existir, composto binário com flúor e oxigênio NÃO É considerado óxido! Exemplos:

OF2 - Difluoreto de oxigênio.

O2F2 - Difluoreto de dioxigênio.

82

É bastante parecida com a nomenclatura das bases:

ÓXIDO de

nome do element

o

Na2O : Óxido de sódio.

CaO : Óxido de cálcio.

SO3 : Óxido de enxofre (VI).

FeO : Óxido de ferro (II).

Fe2O3 : Óxido de ferro (III).

CO2 : Óxido de carbono (IV).

(2) A maioria dos elementos formam mais de um óxido.

(1) Podem ser usados os sufixos: OSO (menor Nox) e ICO (maior).

Óxidos

Definição e nomenclatura

Prefixo que indica a

quantidade de Oxigênio

Prefixo que indica a

quantidade da carga do elemento

83

A I.U.P.A.C. (International Union of Pure and Applied Chemistry) recomenda a nomenclatura de prefixos:

Fe 2 O 3 :

Óxido de ferro (III).

Óxido férrico.

Trióxido de diferro. (recomendada)

CO2 : Dióxido de (mono)carbono.

CO : Monóxido de (mono)carbono.

P2O5 : Pentóxido de difósforo.

Cl 2O7 : Heptóxido de dicloro.

Óxidos

Definição e nomenclatura

Concorda que a de

prefixos é a mais fácil?

84

Como existe um número muito grande de compostos nessa função, é feita a seguinte classificação:

Óxidos Básicos : Formados por elementos dos grupos 1 A e 2 A, além de outros metais com Nox baixo, têm comportamento químico semelhante ao das bases.

Exemplos: Na2O ; K2O ; CaO ; MgO ; FeO

ÓX. BÁSICO + ÁGUA = BASE

CaO + H2O = Ca(OH)2

cal viva (virgem) cal extinta (apagada)

Na2O + H2O = 2 NaOH

Óxidos

Óxidos Básicos

85

ÓX. BÁSICO + ÁCIDO = SAL + ÁGUA

Na2O + 2 HCl

= 2 NaCl + H2O

CaO + H2SO4 = CaSO4 + H2O

IMPORTANTE !IMPORTANTE !Note que se forma uma molécula de água a menos do que na neutralização pela base.

Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2 H2OCa OH OH

Óxidos

Óxidos Básicos

86

Óxidos Ácidos :Formados por ametais e por alguns metais com Nox alto (+4 ou maior), têm caráter semelhante ao dos ácidos.

Exemplos : SO3 ; CO2 ; N2O5 ; Mn2O7 ; Cl 2O6

ÓX. ÁCIDO + ÁGUA = ÁCIDO

SO3 + H2O = H2SO4anidrido sulfúrico

CO2 + H2O = H2CO3anidrido carbônico

N2O5 + H2O = H2N2O6 = 2 HNO3anidrido nítrico

Graças à essa reação, os óxidos ácidos podem ser chamados de anidridos (sem água) dos ácidos correspondentes.

Óxidos

Óxidos Ácidos

87

BASE + ÓX. ÁCIDO = SAL + ÁGUA2 NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

Ca(OH)2 + SO3 = CaSO4 + H2O

Nesse caso também se forma uma molécula de água a menos do que na neutralização pelo ácido.

Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2 H2O - H2

O SO3

Óxidos

Óxidos Ácidos

88

ÓX. BÁSICO + ÓX. ÁCIDO = SAL

Na2O + CO2 = Na2CO3

CaO + SO3 = CaSO4

Óxidos Anfóteros : Possuem duplo caráter, ou seja, reagem com ácidos e com bases. Para elementos com ampla gama de Nox, os mais baixos são básicos, os mais altos são ácidos, e os intermediários, anfóteros.

Exemplos : ZnO ; Al 2O3 ; PbO ; SnO

ÓX. ANFÓTERO + ÁCIDO = SAL + ÁGUA

ZnO 2 HCl = ZnCl 2 + H2O+

Óxidos

Óxidos Anfóteros

89

BASE + ÓX. ANFÓTERO = SAL + ÁGUA

2 NaOH + ZnO = Na2ZnO2 + H2O

Óxidos Neutros : Também chamados indiferentes, não reagem com ácidos, nem com bases nem com água.

Exemplos : CO ; NO ; N2O

Óxidos Duplos : São considerados como resultantes da união de dois outros óxidos. Também chamados de salinos ou mistos, tem o elemento ligado ao oxigênio com um “Nox não-inteiro”.

Exemplos : Fe3O4 ; Mn3O4 ; Pb2O3

FeO + Fe2O3 = Fe3O4

Óxidos

Classificação

90

CO : Resultante da combustão incompleta de combustíveis fósseis...

... o monóxido de carbono é um perigoso poluente...

... causando a morte por asfixia, se inalado em quantidade!

CO2 : Necessário em pequenas concentrações, o gás carbônico é o principal responsável pelo “efeito estufa”...

... pela acidez natural da água da chuva...

pH < 7

...e é chamado de “gelo seco”, quando sólido.

Principais óxidos e suas aplicações

91

Principais óxidos e suas aplicações

A água mineral e os refrigerantes gaseificados contêm gás carbônico, que reage com a água, produzindo um meio ácido. Observe a equação desta reação:

Como o CO2 é um óxido ácido e reage com bases, produzindo sal e água, podemos identificar sua presença no ar expirado, borbulhando-o numa solução aquosa de Ca(OH)2 (água de cal):

92

Principais óxidos e suas aplicações

Na preparação da argamassa, a cal viva ou virgem (CaO) é misturada à água, ocorrendo uma reação que libera grande quantidade de calor:

A cal virgem é obtida pelo aquecimento do CaCO3, que é encontrado na natureza como constituinte do mármore, do calcário e da calcita:

93

Principais óxidos e suas aplicações

O peróxido de hidrogênio, ou água oxigenada, é um líquido incolor, com viscosidade semelhante à de um xarope, que explode violentamente quando aquecido. As soluções aquosas diluídas de peróxido de hidrogênio são de uso comum. A solução aquosa a 3% de peróxido de hidrogênio é vendida em drogarias e utilizada como anti-séptico e alvejante. Os frascos de água oxigenada normalmente são escuros ou opacos, pois a luz provoca sua decomposição:

94

SO2 e SO3 :

Na gasolina e, principalmente, no óleo Diesel existem compostos de enxofre...

... que produzem dióxido e trióxido de enxofre ao serem queimados!

A alta concentração desses poluentes no ar...

... é a grande responsável pelas “chuvas ácidas”.

SO3 + H2O = H2SO4

SO2 + H2O = H2SO3

Principais óxidos e suas aplicações

95

N2O :Conhecido como gás hilariante...

... o monóxido de dinitrogênio foi uma das primeiras substâncias anestésicas descobertas.

N2O4 : Juntamente com outros óxidos de nitrogênio, também é responsável por chuvas ácidas.

N2

O2

no ar atmosféric

o

N2O4N2O3 N2O5

HNO3

HNO2

descarga elétrica

Principais óxidos e suas aplicações

Os óxidos e os fenômenos naturais

96

Animações e Atividades

97

Acidez do solo

Ácido no dia a dia

Chuvas Ácidas

Formação da Chuva Ácida

Reações de Neutralização

Indicadores de Ácidos e Bases

Créditos

98

Prof. Nelson VirgilioEngenheiro Químico – UFBA

nelsonvcf@hotmail.com

Prof. Augusto SérgioQuímico – UFBA

augustosergio@uol.com.br

Adaptado por:Prof. Fabiane Malakowski de Almeida Wentz

Química