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Ácidos e Bases Prof. Daniel Fortes FACULDADE MAURÍCIO DE NASSAU CURSO DE FARMÁCIA FÍSICO-QUÍMICA 1 1 Definições de ácidos e bases; Forças relativas de ácidos e bases; Auto-ionização da água; Titulações ácido-base; Cronograma de Aula Ácidos e bases fracos; Ácidos polipróticos; Relação entre Ka e Kb; Soluções Tampão; Ácidos e Bases de Lewis. Físico-Química Ácidos e Bases 2 2 Físico-Química Ácidos e Bases Suco Gástrico Ácido clorídrico Hidróxido de Magnésio Bicarbonato de Sódio Carbonato de sódio 3 3 1. Definições de Ácidos e Bases Substâncias envolvidas em inúmeros processos químicos Acidus = do latim “azedo”. Base = do inglês arcaico “rebaixar” Reação de ácido + base = Neutralização Físico-Química Ácidos e Bases 4 4 Físico-Química Ácidos e Bases 1. Definições de Ácidos e Bases Definição de Arrhenius Ácidos: substâncias que quando dissolvidas em água, aumentam a concentração de íons H+ . Base: substâncias que quando dissolvidas em água, aumentam a concentração de íons OH- . HCl H+ + Cl- NaOH Na+ + OH- 5 5 Físico-Química Ácidos e Bases 1. Definições de Ácidos e Bases Definição de Brønsted-Lowry Ácidos: substâncias capaz de doar um próton (íon H+) para outra substância. Base: substâncias capaz de receber um próton de outra substância. HNO2 + H2O H3O+ + NO2- Remover H+ Adicionar H+ 6 6 Físico-Química Ácidos e Bases 2. Forças Relativas de Ácidos e Bases Ácidos e bases possuem tendências diferentes em doar ou receber prótons. Ácidos fortes – H2SO4 Bases fortes – Ca(OH)2 Ácidos fracos – CH3COOH Bases fracas – NH3 7 7 Físico-Química Ácidos e Bases 3. Auto-ionização da Água Substâncias anfóteras Sentido Endotérmico Sentido Exotérmico ↓ Temperatura ↓ Ionização ↑ Temperatura ↑ Ionização 8 8 Físico-Química Ácidos e Bases 3. Auto-ionização da Água Produto Iônico da Água e Kw O Potencial Hidrogeniônico e a Escala de pH 9 9 Exercício 1 Vários produtos de limpeza apresentam amônia em sua constituição. O rótulo de um desses produtos indica pH = 10,7. Qual a concentração de cátions hidroxônio e a de ânions hidroxila nesse produto? Físico-Química Ácidos e Bases 10 10 Físico-Química Ácidos e Bases 11 11 3. Auto-ionização da Água Físico-Química Ácidos e Bases Medindo o pH: Peagâmetro Papel de tornassol Indicadores 12 12 Físico-Química Ácidos e Bases 13 13 Físico-Química Ácidos e Bases 4. Titulação Ácido-Base São métodos de análise química amplamente empregados para determinar quantidades de ácido ou base presente em uma solução. 14 14 Exercício 2 Quantos mililitros de uma solução 0,5M de HCl são necessários para neutralizar 10ml de uma solução de NaOH obtida por dissolução de 40g de NaOH em água até perfazer 1L de solução? Físico-Química Ácidos e Bases 15 15 Físico-Química Ácidos e Bases 5. Ácidos e Bases Fracos Ionizam-se parcialmente em soluções formando um equilíbrio entre as espécies ionizada e a não-ionizada. Quanto maior a concentração de um ácido fraco, menor a porcentagem de moléculas ionizadas 16 16 5. Ácidos e Bases Fracos Físico-Química Ácidos e Bases 17 17 Ka1 > Ka2 > Ka3 … Físico-Química Ácidos e Bases 6. Ácidos Polipróticos Ácidos que possuem mais de um próton ionizável. 18 18 Físico-Química Ácidos e Bases 7. Relação entre Ka e Kb 19 19 Exercício 3 O vinagre é uma substância muito utilizada como tempero em saladas. Sabe-se que uma amostra de vinagre apresentou pH igual a 2,14. Qual a concentração molar de íons H+, dessa solução de ácido acético? (pKa = 4,76) Físico-Química Ácidos e Bases 20 20 Qual o Kb para uma solução de NH3 0,010 M que se encontra 4,2% ionizada? 21 21 8. Sistema Tampão é um sistema formado por ácidos ou bases fracas e seus respectivos pares conjugados, que tem por finalidade evitar a variação abrupta do pH do meio Ex: Tampão de ácido acético e acetato CH3COOH CH3COO- neutraliza bases fortes neutraliza ácidos fortes Físico-Química Ácidos e Bases 22 22 8. Sistema Tampão Determinando o pH de uma solução tampão Equação de Henderson-Hasselbach A máxima capacidade tampão de uma solução é alcançada quando a concentração de HA e A- são iguais e o pH é igual ao pKa (ou pKb no caso de tampões alcalinos). Físico-Química Ácidos e Bases 23 23 Exercício 4 Qual o pH de uma solução tampão de ácido acético e acetato quando ácido e sal estiverem respectivamente nas concentrações de 0,15 M e 0,20 M? (Pka ácido acético = 4,76). Físico-Química Ácidos e Bases 24 24 Físico-Química Ácidos e Bases 9. Ácidos e Bases de Lewis Ácido de Lewis: receptor de par de elétrons. Base de Lewis: doador de par de elétrons. H2O (l) + CO2 (g) H2CO3(aq) 25 25 9. Ácidos e Bases de Lewis Acidez de íons Metálicos Físico-Química Ácidos e Bases 26 26 Físico-Química Ácidos e Bases 10. Referências Bibliográficas BROWN, Theodore L. et al. Química: a ciência central. 9. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. BRADY, J. E., HUMISTON, G. E. Química Geral. Volume 1. 2ed. São Paulo: LTC, 1986. ATKINS, P.; LORETTA, J. Princípios de Química: Questionando a vida moderna e o meio ambiente. 2ed. Porto Alegre: Bookman, 2001. 27 27
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