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Química inorgânica ÁCIDOS DE ARRHENIUS Sumário Introdução .................................................................................................................................... 2 Objetivos ....................................................................................................................................... 2 1.Teoria de Arrhenius ................................................................................................................... 2 1.1.Definição de ácidos segundo Arrhenius ............................................................................. 3 2.Classificação dos ácidos inorgânicos ....................................................................................... 4 2.1.Números de hidrogênios ionizáveis ................................................................................... 4 2.2.Presença de oxigênio .......................................................................................................... 4 2.3.Força do ácido ..................................................................................................................... 4 Gabarito ........................................................................................................................................ 5 Resumo ......................................................................................................................................... 6 Introdução Na apostila intitulada “Definição e Propriedades dos Ácidos” vimos uma definição geral dos ácidos, com base em diversas teorias, bem como as propriedades desta classe de compostos químicos. Fomos apresentados, também, a vários exemplos de substâncias com caráter ácido que fazem parte do nosso cotidiano. No estudo das funções inorgânicas, é muito comum ouvirmos falar sobre a “Teoria ácido-base de Arrhenius”. Mas você já se perguntou como surgiu esta teoria? E o que seriam os “Ácidos de Arrhenius”? Agora iremos nos aprofundar um pouco mais estas e outras definições. Objetivos • Definir o conceito de ácidos segundo a teoria de Arrhenius; • Classificar os ácidos conforme suas características estruturais. 1. Teoria de Arrhenius No estudo das funções inorgânicas, é muito comum ouvirmos falarsobre a “Teoria ácido-base de Arrhenius”. Mas você já se perguntou como surgiu esta teoria? A Teoria de Arrhenius (1887), formulada pelo químico sueco Svante August Arrhenius (1859) (Figura seguinte), surgiu quando o átomo ainda era considerado uma estrutura maciça e sem cargas elétricas, seguindo o Modelo de Dalton. Foi nesta época que Arrhenius percebeu que ao dissolver açúcar (C12H22O11) em água, a solução formada não conduzia corrente elétrica, enquanto uma solução de NaCl em água sim. Este resultado foi explicado com base na dissociação das moléculas: o açúcar dissolvido não formava íons em solução aquosa; já o NaCl sofria ionização liberando íons com cargas elétricas. 01 SvanteAugust Arrhenius (1859) Inicialmente esta teoria apresentou resistência por parte da comunidade científica, pois os átomos ainda eram considerados como uma espécie neutra. No entanto, com o passar dos anos, as ideias de Arrhenius foram aceitas, contribuindo, também, para o desenvolvimento da teoria eletrônica da matéria. SAIBA MAIS! 1.1. Definição de ácidos segundo Arrhenius Com base nas observações de Arrhenius, os ácidos foram definidos como substâncias que reagem com a água liberando como único cátion o hidrônio, H3O+ (ou somente H+, de forma simplificada). Exemplos: HCl + H2O → H3O+ + Cl- H2SO4 + H2O → 2H3O+ + SO42- HNO3 + H2O → H3O+ + NO3- O H+é considerado o radical funcional dos ácidos, sendo responsável pelas características atribuídas a este grupo de compostos. PRÊMIO NOBEL A teoria da dissociação iônica rendeu à Arrhenius o prêmio Nobel de Química em 1903. Suas contribuições na área da físico-química se estenderam ao estudo da velocidade de reações e astronomia. Além do Nobel, foi condecorado com o primeiro Prêmio Willard Gibbs em 1911 e recebeu o Prêmio Faraday Lectureship. 2. Classificação dos ácidos inorgânicos Os ácidos inorgânicos podem ser classificados conforme o número de hidrogênios ionizáveis, quanto à presença de oxigênio e grau de ionização (força do ácido), conforme veremos a seguir. Os ácidos inorgânicos podem ser classificados conforme o número de hidrogênios ionizáveis, quanto à presença de oxigênio, conforme veremos nos próximos tópicos. Além destas categorias, os ácidos também podem se classificar em relação ao seu grau de ionização e força. Esta categoria será estudada mais adiante, de forma detalhada, nas apostilas sobre ionização e força dos ácidos. 2.1. Números de hidrogênios ionizáveis • Monoácidos: possuem somente um hidrogênio ionizável. Ex: HCl, HBr, HNO3 • Diácidos: possuem dois hidrogênios ionizáveis. Ex: H2SO4, H2SO3 • Triácidos: possuem três hidrogênios ionizáveis. Ex: H3PO4, H3BO3 • Tetrácidos: possuem quatro hidrogênios ionizáveis. Ex: H4P2O7, H4SiO4 2.2. Presença de oxigênio • Hidrácidos: não apresentam oxigênio na fórmula. Ex: HCl, HI, HCN • Oxiácidos: apresentam oxigênio na fórmula. Ex: HNO3, H3PO4 2.3. Força do ácido A força dos ácidos está diretamente relacionada ao número de moléculas ionizadas (grau de ionização α) e o número total de moléculas dissolvidas, conforme a fórmula seguinte: Desta forma, podemos classificar os ácidos como fortes ou muito fortes (α≥50%), moderados (5 ≤ α ≤ 50%) e fracos (α ≤ 5%). Conforme mencionado anteriormente, este tópico voltará a ser discutido nas apostilas 13 e 14. Exercícios 1) (Autora, 2019) A respeito dos ácidos HF, H2SO4, HBr e H4SiO4, temos que: I. São todos oxiácidos II. São classificados como monoácido, diácido, monoácido e tetrácido, respectivamente. III. Sofrem ionização quando em solução aquosa, produzindo como único cátion o hidrônio IV. O HF e o HBr são hidrácidos V. O HF, H2SO4, HBr são considerados ácidos fortes e o H4SiO4 um ácido fraco Qual alternativa apresenta somente as afirmações corretas? a) I, II, III e IV b) I, III, IV e V c) II, III, IV e V d) Todas as alternativas são corretas 2) (FCM, 2016) A alternativa que contém apenas ácidos de Arrhenius é: a) H2O2, NaCl, KOH. b) HBr, HNO3, H2SO4. c) NaCl, Ba(OH)2, BaS. d) NaOH, LiOH, Ca(OH)2. 3) (CESGRANRIO, 2011) De acordo com o conceito de Arrhenius, substâncias ácidas, na presença de água, a) liberam íons OH- e não liberam íons H+ b) liberam íons H+ e não liberam íons OH- c) liberam íons H+ e OH- d) não sofrem ionização. e) liberam CO2. Gabarito 1) C Na afirmativa I o HF e HBr são classificados como hidrácidos e não oxiácidos fazendo com que a sentença I seja falsa. Estando as demais classificações corretas, a resposta é a letra c. 2) B O NaCl e BaS são sais inorgânicos. Já o KOH, Ba(OH)2, NaOH, LiOH, Ca(OH)2 são subdtância classificadas como bases e o H2O2 é um peróxido. Logo, a única alternativa que apresenta somente ácidos de Arrhenius é a letra b. 3) B As substâncias ácidas sofrem ionização em solução aquosa liberando como íon o H+.Logo, a alternativa correta é a letra b. Resumo Nesta apostila conhecemos a Teoria de Arrhenius. Segundo o autor, os ácidos são substâncias que sofrem ionização liberando como único cátion o íon hidrônio (H+) e um ânion. Os ácidosinorgânicos podem ser classificados conforme o seu número de hidrogênios (monoácidos, diácidos, triácidos e tetrácidos), a presença ou ausência de oxigênio (oxiácidos e hidrácidos) e em relação a sua força (muito fortes, fortes, moderados e fracos). A força dos ácidos é definida conforme o grau de ionização do ácido em água. Para os hidrácidos, considera-se ácidos fortes o HCl, HBr e HI, o HF como ácido moderado, e os demais, ácidos fracos. Já para os oxiácidos a classificação é feita com base na diferença entre o número de oxigênios e hidrogênios da fórmula. Referências bibliográficas BOSQUILHA, Gláucia Elaine. Minimanual compacto de química: teoria e prática. São Paulo: Rideel, 1999. FELTRE, Ricardo. Química Geral, vol. 1. , 6ª edição. São Paulo: Editora Moderna, 2004. FONSECA, Martha Reis Marques da. Química: meio ambiente, cidadania, tecnologia,vol.1. 1a edição. São Paulo: FTD, 2010. Referências imagéticas Figura 1. WIKIMEDIA, COMMON disponível em:<https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1395976>. Acesso em: 18fev19 às 00h07min.