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Funções Químicas Conjunto de substâncias com propriedades químicas semelhantes para estudar de forma mais específica o universo das substâncias químicas. • Ácidos • Bases • Sais • Óxidos Funções Inorgânicas Ácidos e Bases ... laranja, limão, vinagre, antiácidos, leite, ... Importante classe de compostos em toda a química... • Laboratório • Indústria • Organismos vivos (maior parte das reações) Reconhecer... • Sabor • Corantes – indicadores • pHmetro Arrhenius - 1884 • Ácido – contém H e reage com água para formar íons H+ (Hoje sabemos que não existem íons H+em água) . Ex.: HCl • Base – produz íons hidróxido na água. Ex.: NaOH Metal Na: produz íons OH-, mas não é uma base de Arrhenius, pois não é um composto. Problema: só para soluções aquosas... 1923: Thomas Lowry (Inglaterra) e Johannes Bronsted (Dinamarca) • Ácido = doador de prótons • Base = aceitador de prótons Definição comumente aceita hoje em dia! Par de moléculas ou íons que podem ser interconvertidos por transferência (ganho ou perda) de um próton (H+) CH4 - metano • Não é um ácido de Bronsted • Não transfere íons facilmente para outras substâncias Os ácidos podem ser: • Monopróticos (Ex.: HCl, HNO3, CH3COOH, C6H5OH...) • Polipróticos (Ex.: H2SO4) Átomo de H ácido • É o átomo de H que pode ser liberado como próton (H+) • Para ser ácido, o H deve estar ligado a um átomo fortemente eletronegativo, como o oxigênio ou um halogênio (atrai mais e- para si e libera o próton mais facilmente). • Normalmente é o 1º átomo escrito na fórmula molecular: HCl,HNO3, ... • Ácidos orgânicos: CH3COOH • CH4, NH3, CH3CO2 - : não são ácidos em água Bases • Os íons hidróxido (OH-) são bases, pois aceitam prótons dos ácidos para formar moléculas de água. Exemplo - escreva as fórmulas de: • (a) A base conjugada de HCO3 - • (b) O ácido conjugado de O2- • (c) O ácido conjugado de OH- • (d) A base conjugada de HPO4 2- • (e) O ácido conjugado de H20 • (f) A base conjugada de NH3 Hidróxido de Sódio: NaOH • Para Arrherius: Base • Para Bronsted: fornece uma base (OH-) A definição de Bronsted também se aplica a espécies em outros solventes... CH3COOH (am) + NH3 (l) ← → CH3CO2 -(am)+ NH4 + (am) HCl (g) + NH3 (g) → NH4Cl (s) Ácidos e Bases fortes e fracos • Ácido Forte: completamente desprotonado em solução. (Ex.: HCl – não há praticamente nenhuma molécula de HCl em solução). Acidez cresce no mesmo sentido da eletronegatividade do átomo ligado ao H. • Ácido Fraco: incompletamente desprotonado em solução. (Ex.: CH3COOH – somente uma pequena fração de suas moléculas sofre desprotonação). Maioria dos ácidos são fracos em água. Todos os ácidos carboxílicos são fracos em água. Ácidos e Bases fortes e fracos • Base Forte: completamente protonada em solução. (Hidróxidos e Óxidos de Metais Alcalinos e Alcalinos-Terrosos) • Base Fraca: incompletamente protonada em solução. (Ex.: NH3 – pequena porção na forma de NH4 + em solução, aminas – derivados orgânicos da amônia – como a metilamina e a trimetilamina) Substâncias Anfipróticas • Podem funcionar como ácido ou base • Íon bicarbonato: HCO3 - pode doar próton (CO3 2-) ou aceitar um próton (H2CO3) • Água Reação de Neutralização • Entre um ácido e uma base • Produz um composto iônico denominado Sal (por causa do sal de cozinha: NaCl) • Ácido + hidróxido de metal -> sal + água Ácidos e Bases de Lewis • Ácido = Aceitador de par de elétrons • Base = Doador de par de elétrons O ácido de Bronsted é um fornecedor de um ácido de Lewis (o H+: aceitador de par de e-) Lewis x Bronsted-Lowry • Átomos e íons de metais podem agir como ácidos de Lewis, mas não de Bronsted. Ex.: Ni (ácido de Lewis) + 4CO (base de Lewis) -> Ni(CO)4 • Todas as bases de Bronsted são também bases de Lewis, mas nem toda base de Lewis é também base de Bronsted. Ex.: O monóxido de C é uma base de Lewis, mas não é uma base de Bronsted pois não aceita H+. As diferentes teorias... As entidades que são classificadas como ácidos e bases são diferentes em cada teoria: na teoria de Lewis, o próton é um ácido; na teoria de Bronsted, a espécie que fornece o próton é um ácido. Em ambas as teorias, a espécie que aceita um próton é uma base; na teoria de Arrhenius, o composto que fornece o aceitador de prótons é a base. Resumindo... Arrhenius Bronsted- Lowry Lewis Ácido Composto que fornece H+ em água Qualquer doador de prótons Qualquer aceitador de par de elétrons Base Composto que fornece OH- em água Qualquer aceitador de prótons Qualquer doador de par de elétrons Exemplo – Identifique: (a) Os ácidos e as bases de Bronsted nos reagentes e produtos do equilíbrio de transferência de prótons: HNO2 (aq) + HPO4 2- (aq) ↔ NO2 - + H2PO4 – (aq) (b) Que espécies (não necessariamente explícitas) são ácidos de Lewis e que espécies são bases de Lewis? Óxidos • Compostos binários que possuem o oxigênio como átomo mais eletronegativo. • O -> elemento abundante e reativo • O outro elemento pode ser um metal (geralmente sólidos, solúveis em água e com características básicas), um não-metal (compostos covalentes, geralmente gasosos, com características ácidas) ou outros elementos (geralmente anfóteros). Exemplos: • Na2O (Óxido de sódio) • CaO (Óxido de cálcio) • SnO (Óxido de estanho) Classificação: • Ácidos: Ex.: CO2 + H2O -> H2CO3 • Básicos: Ex.: CaO(s) + H2O(l) -> Ca(OH)2 (aq) • Anfóteros: Ex.: Al2O3(s) + 6HCl(aq) -> 2AlCl2 + 3H2O Al2O3(s) + 2NaOH(aq) -> 3H2O(l) + 2Na[Al(OH)4] (aq) Óxidos ácidos, básicos e anfóteros • Óxido ácido: reage com água para formar um ácido de Bronsted. Ex.: CO2 forma H2CO3. • Óxido básico: reage com água para formar uma solução de íons hidróxido. Reagem com ácido formando sal e água. • Óxidos anfóteros: reagem com ácidos e com bases. Observação: Anfótero ≠ Anfiprótico Reage com ácido e com bases Pode doar e aceitas prótons Troca de prótons entre moléculas de água: autoprotólise Sais • Apresentam pelo menos 1 cátion diferente do H+ e 1 ânion diferente do OH-. • Não têm um grupo específico que identifique a função; • Podem ser formados pela reação entre um ácido e uma base de Arrhenius; • Maioria são compostos iônicos, sólidos à temperatura ambiente, em água liberam o cátion e o ânion. Nomenclatura • O nome do sal consiste do nome de seu ânion seguido pelo nome de seu cátion (os dois nomes são separados pela preposição “de”) Exemplos • NaCl (Cloreto de Sódio) • KCl (Cloreto de Potássio) • CaCO3 (Carbonato de Cálcio) • CuCO3 (Carbonato de Cobre) • NaHCO3 (Bicarbonato de Sódio) • Na3PO4 (Fosfato de sódio) • CaSO4 (Sulfato de Cálcio) • CaBr2 (Brometo de cálcio) • NaNO3 (Nitrato de Sódio) Classificação: • Sais Neutros • Sais Ácidos • Sais Básicos • Sais Duplos ou Mistos
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