Aula Ácidos e Bases

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UNIVERSIDADE CATOLICA DO SALVADOR 
INSTITUTO DE CIENCIAS DA SAÚDE 
DISCIPLINA QUIMICA ANÁLITICA 
 
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Ácidos e Bases 
Os ácidos foram primeiramente reconhecidos como substâncias que tem gosto azedo. O 
vinagre tem gosto azedo porque é uma solução diluída de ácido acético; o ácido cítrico é 
responsável pelo sabor azedo de um limão. As bases, ás vezes chamadas de alcalinas, são 
caracterizadas por seu gosto amargo e sensação escorregadia. A maioria dos sabonetes e 
produtos comerciais para desentupir ralos é altamente básico. 
A primeira pessoa a reconhecer a natureza essencial de ácido e base foi Arrhenius. Com 
base em seus experimentos com eletrólitos. Ele postulou que ácido produzem íons hidrogênios 
(H+) em solução aquosa, enquanto a base produzem íons hidróxidos (OH-). 
Por exemplo, quando o cloreto de hidrogênio gasoso é dissolvido em água, cada molécula 
produz íons da seguinte forma: 
 
Essa solução é o ácido forte conhecido como ácido clorídrico, por outro lado, quando o 
hidróxido de sódio é dissolvido em água, seus íons se separam produzindo uma solução contendo 
íons Na+ e OH-. 
 
Essa solução é chamada de base forte. 
Embora o conceito de Arrhenius de ácido e bases tenha sido um grande passo na 
compreensão da química de ácido-base, esse conceito é limitado, pois leva em conta somente 
um tipo de base – o íon hidróxido. Uma definição mais geral de ácido e base foi sugerida pelos 
químicos Bronsted e Lowy, no qual um ácido é um doador de prótons (H+), e uma base é um 
receptor de prótons. De acordo com o modelo de Bronsted-Lowry, a reação geral que ocorre 
quando um ácido é dissolvido em água pode ser mais bem representado como um ácido (HÁ) 
doando um próton a uma molécula de água para formar um novo ácido (o ácido conjugado) e 
uma nova base (a base conjugada). 
 HA(aq) + H2O(l) → H30+(aq) + A-(aq) 
 Ácido Base Ácido Conjugado Base conjugada 
 
Esse modelo enfatiza a função de molécula polar de água em puxar o próton do ácido. 
Observe que a base é tudo que resta da molécula de ácido após o próton ter sido perdido. O 
ácido conjugado é formado quando o próton é transferido para a base. Um par ácido-base 
conjugado consiste em duas substâncias relacionadas entre si pela doação e recepção de um 
único próton. Na equação acima, há dois pares de ácido-base conjugados: HA (ácido) e A- (base); 
e H2O (base) e H3O+ (ácido). Por exemplo, quando dissolvido em água, o cloreto de hidrogênio se 
comporta como um ácido. 
HCl(g) + H2O(l)  H3O+ (aq)+ Cl-(aq) 
Neste caso, quem é o ácido e quem é a base e porquê? Quais seus ácido-base conjugado? 
 
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Exercício 01: Quais dos seguintes representam pares de ácido-base conjugados? 
a) HF, F 
b) NH4+, NH3 
c) HCl, H2O 
Exercício 02: Escreva a base conjugada para os itens a seguir: 
a) HClO4 
b) H3PO4 
c) CH3NH3+ 
 
FORÇA ÁCIDA 
Vimos que, quando um ácido é dissolvido em água, um próton é transferido do ácido para 
a água: 
HA(aq) + H2O(l) → H30+(aq) + A-(aq) 
Agora um novo ácido, H3O+ (chamado de ácido conjugado), e uma nova base, A- (a base 
conjugada), são formados. O ácido e base conjugados podem reagir entre si para novamente 
formar o ácido precursor e a molécula de água. Portanto, a reação pode ocorrer em ambos os 
sentidos. 
H30+(aq) + A-(aq) → HA(aq) + H2O(l) 
Observe que os produtos na reação direta são os reagentes na reação inversa. 
Geralmente representamos a situação na qual a reação pode ocorrer em ambos os sentidos com 
seta dupla: 
HA(aq) + H2O(l) ↔ H30+(aq) + A-(aq) 
Essa situação representa uma competição pelo íon H+ entre a H2O e A-. Se a H2O “ganha” 
essa competição – isto é, se a H2O atrair muito mais o H+ comparado ao A- – então, a solução 
conterá em sua maioria H3O+ e A-. Descrevemos essa situação dizendo que a molécula de H2O é 
uma base muito mais forte que A-. Neste caso, a reação direta predomina: 
HA(aq) + H2O(l) → H30+(aq) + A-(aq) 
Dizemos que o ácido HA está completamente ionizado ou completamente dissociado. Essa 
situação representa um ácido forte. 
A situação oposta também pode ocorrer. Ás vezes o A- “vence” a competição pelo íon H+. 
Neste caso, A- é uma base forte muito mais forte que H2O e a reação inversa predomina: 
HA(aq) + H2O(l) ← H30+(aq) + A-(aq) 
Aqui, A- atrai muito mais o H+ que H2O, e a maioria das moléculas HA permanecem 
intactas. Essa situação representa um ácido fraco. 
 
Exercício: Podemos determinar o que está acontecendo em uma solução medindo sua 
capacidade de conduzir corrente elétrica? 
O que acontece se: 
1) Quando 1 mol de cloreto de sódio sólido é dissolvido em 1L de água. 
2) Quando 1 mol de cloreto de hidrogênio é dissolvido em 1L de água. 
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Um ácido forte é aquele para a qual a reação direta predomina. Isso significa que quase 
todo HA original está dissociado (ionizado). Há uma conexão importante entre a força de um 
ácido e aquela de sua base conjugada. Um ácido forte contém uma base conjugada relativamente 
fraca – uma que possui uma baixa atração por prótons. Um ácido forte pode ser descrito como 
um ácido cuja base conjugada seja uma base muito mais fraca que a água. Nesse caso, as 
moléculas de água ganham a competição pelos íons H+. 
Em contraste com o ácido clorídrico, quando o ácido acético, HC2H3O2, é dissolvido em 
água, a solução resultante conduz corrente elétrica somente de forma fraca. Isso é, o ácido 
acético é um eletrólito fraco, o que significa que estão presentes apenas alguns íons. Em outras 
palavras, para reação: 
CH2H3O2(aq) + H20(l) H30+(aq) + C2H3O2-(aq) 
Predomina a reação inversa. Portanto, o ácido acético é um acido fraco. Quando as 
moléculas de ácido acético são colocadas na água, quase todas permanecem não dissociadas. 
Isso nos diz que o íon acetato, C2H3O2-, é uma base eficaz – atrai com muito sucesso íons H+ em 
água. Ou seja, o ácido acético permanece em grande parte na forma de molécula HC2H3O2 na 
solução. Um ácido fraco é aquele no qual predomina a reação inversa. 
HA(aq) + H2O(l) ← H30+(aq) + A-(aq) 
A maioria do ácido originalmente colocado na solução ainda está presente como HA no 
equilíbrio. Isto é um ácido fraco dissocia somente em uma extensão muito pequena na solução 
aquosa. Em contrate com um ácido forte, um ácido fraco possui uma base conjugada que é uma 
base muito mais forte que a água. Neste caso, a molécula de água não tem muito sucesso em 
puxar um íon H+ para fora da base conjugada. Um ácido fraco contém uma base conjugada 
relativamente forte. 
As várias formas de descrever a força de um ácido estão resumidas na Tabela abaixo. 
Propriedades Ácido forte Ácido fraco 
A reação de ionização ácida 
(dissociação) 
 
 
 
 
A força da base conjugada 
comparada com a da água 
 
 
 
 
 
ÁGUA COMO UM ÁCIDO E COMO UMA BASE 
Uma substância é considerada anfótera se puder se comportar como ácido ou como base. 
A água é uma substância anfótera mais comum. Podemos ver isso claramente na ionização da 
água, que envolve a transferência de um próton de uma molécula de água a outra para produzir 
um íon hidróxido e um íon hidrônio. 
H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH-(aq) 
Uma molécula de água age como ácido fornecendo um próton, e a outra age como base 
recebendo o próton. A reação de ida para esse processo não ocorre em uma grande extensão. 
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Isto é, em agua pura, há somente uma pequena quantidade de H3O+ e OH-. A 25oC, as 
concentrações reais são: 
[H3O+] = [OH-] = 1,0 x 10-7 mol/L 
Note que em água pura as concentrações de [H3O+] e [OH-] são iguais, pois são produzidas 
em números iguais na reação de ionização. 
Uma das coisas mais interessantes e importantes sobre a água é que o produto 
matemático das concentrações de [H3O+] e [OH-] sempre são constantes. Podemos encontrar 
essa constante multiplicando as concentrações de H3O+ e OH- a 25oC. 
[H3O+] [OH-] = (1,0 x 10-7 ) (1,0 x 10-7) = 1,0 x 10-14 
Chamamos essa constante de constante do produto iônico, Kw. Assim, a 25oC: 
[H3O+] [OH-] = 1,0 x 10-14 = Kw 
Para simplificar a notação, muitas vezes escrevemos H3O+ como simplesmente H+, Dessa 
forma, podemos escrever a expressão de Kw da seguinte forma: 
[H+] [OH-] = 1,0 x 10-14 = Kw 
As unidades geralmente são omitidas quando o valor do constante é dado e utilizado. 
É importante reconhecer o significado de Kw. Em qualquer solução aquosa a 25oC, 
independente do que contenha, o produto de [H+] e [OH-] sempre será igual a 1,0 x 10-14. Isso 
significa que se [H+] subir, [OH-] deve diminuir para que o produto dos dois ainda seja 1,0 x 10-14. 
Há três situações possíveis em uma solução aquosa. 
Situação 01 - Se adicionarmos um ácido na água, obteremos uma solução ácida. Neste caso, 
como adicionamos uma fonte de H+, [H+] será maior que [OH-]. 
Situação 02 - Por outro lado se adicionarmos uma base na água, [OH-] será maior que [H+], essa é 
uma solução básica. 
Situação 03 – Podemos ter uma situação na qual [H+] = [OH-], essa é uma solução neutra. 
A água pura é automaticamente neutra, mas também podemos obter uma solução neutra 
adicionando quantidades iguais de H+ e OH-. 
Resumindo: 
1. Em uma solução neutra: ________________________________ 
2. Em uma solução ácida: _________________________________ 
3. Em uma solução básica: _________________________________ 
Em cada caso, no entanto, Kw = _________________________________ 
 
Exercício 03: Calcule [H+] ou [OH-], conforme necessário para cada uma das seguintes soluções a 
25oC, e diga se a solução é neutra, ácida ou básica. 
a) OH- 1,0 x 10-5 mol/L 
b) OH- 1,0 x 10-7 mol/L 
c) H+ 10 mol/L 
Exercício 04: É possível em uma solução aquosa a 25oC ter [H+] = 0,010 mol/L e [OH-] = 0,010 
mol/L? 
 
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A ESCALA DE pH 
Para expressar números pequenos de forma conveniente, os químicos muitas vezes usam 
a “escala p”, que é baseada me logaritmos comuns (logs de base 10). Nesse sistema, se N 
representa um número, então: 
pN = -log N = (-1) X log N 
Isto é, o p significa que tomamos o log do número que o segue e multiplicamos o 
resultado por -1. Por exemplo, para expressar o número 1,0 x 10-7 na escala p, precisamos usar o 
log negativo de 1,0 x 10-7. 
p (1,0 x 10-7) = -log (1,0 x 10-7) = 7,00 
Como [H+] em uma solução aquosa é tipicamente bem pequena, usando a escala p na 
forma da escala de pH, temos uma forma conveniente de representar a acidez da solução. O pH é 
definido como: 
pH = -log [H+] 
Para obter o valor do pH de uma solução, devemos calcular o negativo do log de [H+]. 
No caso em que [H+] = 1,0 x 10-5 mol/L, a solução tem valor de pH de 5,00. 
Para representar o pH com o número adequado de algarismos significativos, você precisa 
saber a seguinte regra de logaritmos: o número de casas de decimais para um log deve ser igual 
ao número de algarismos significativos no número original. 
 
Exercício 05: Calcule o valor do pH de cada uma das seguintes soluções a 25oC. 
a) Uma solução em que [H+] = 1,0 x 10-9 mol/L 
b) Uma solução em que [OH] = 1,0 x 10-6 mol/L 
 
Exercício 06: Calcule o valor de pH e pOH de cada uma das seguintes soluções a 25oC. 
a) OH- 1,0 x 10-3 mol/L 
b) H+ 1,0 mol/L 
Exercício 07: O pH do sangue é de cerca de 7,4. Qual é o pOH do sangue? 
 
Exercício 08: o pH de uma amostra de sangue humano foi medido como 7,41. Qual é a [H+] desse 
sangue? 
 
Exercício 09: O pOH da água em um aquário é 6,59. Qual é a [OH-] dessa água? 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CALCULANDO O pH DE SOLUÇÕES DE ÁCIDOS FORTES 
Agora, aprenderemos a calcular o pH de uma solução que contém um ácido forte de 
concentração conhecida. Por exemplo, se sabemos que uma solução contém HCl 1,0 mol/L, como 
podemos encontrar o pH dessa solução? Para responder essa pergunta, precisamos saber, 
quando o HCl é dissolvido em água, cada molécula se dissocia (ioniza) em íons H+ e Cl-. Isto é 
precisamos saber que o HCl é um ácido forte. Desse modo, embora o rótulo no frasco diga HCl 
1,0 mol/L, a solução, a solução não contem quase nenhuma molécula de HCl. Uma solução de HCl 
1,0 mol/L contém H+ e Cl- em vez de molécula de HCl. Geralmente, os rótulos das embalagens 
indicam a(s) substância(s) usada(s) para formar a solução, mas não necessariamente os seus 
componentes após a diluição. Nesse caso, 
1,0 mol/L de HCl → 1,0 mol/L de H+ e 1,0 mol/L de Cl- 
Portanto, [H+] na solução é de 1,0 mol/L. O pH é, então: 
pH = -log [H+] = -log (1,0) = 0 
 
Exercício 10: Calcule o pH de HNO3 0,10mol/L.