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• 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 2 • Observe: 3 Fatos Experimentais • Observe: 4 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: 5 O tornossol é extraído de certos liquens. Liquens são formas de vida formadas pela associação entre algas e fungos. Indicadores Ácido-Base 6 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 7 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 8 9 10 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 11 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 H Nenhum elétron Conceitução de ácidos e bases Conceito ácido-base de Arrhenius 12 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”. 13 OXIÁCIDOS (ácidos com oxigênio) Ácidos Fórmulas e nomenclaturas H Br O4 +1 -2 ác. perbrômico +7+7 H Br O3 +1 -2 ác. brômico +5+5 H Br O2 +1 -2 ác. bromoso +3+3 H Br O +1 -2 ác. hipobromoso +1+1 +7+7 +6+6 +5+5 +2+2 +3+3+4+4 +1+1 ÁCIDO (radical de E) + ICO (+ oxigênio) OSO (- oxigênio) 14 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 central Obs.: Havendo hidrogênios não-ionizáveis, eles devem ser ligados ao elemento central. Isso ocorre no H3PO3 e no H3PO2 H2CO3 Ácido carbônico CCOO OO OO HH HH H2SO4 Ácido sulfúrico SS OO OO OO HH HH H3PO4 Ácido fosfórico OO PP OO OO OO HH HHOOHH 15 Ácidos 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 PP OO OO OO HH HHOOHH H3PO3 Ácido fosforoso (2H+) PP OO OO OO HH HHHH H3PO2 Ácido hipofosforoso (1H+) PP OO OO HH HHHH 16 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 etapa H2PO4-(aq) = H+(aq) + HPO4-2(aq) 2ª etapa HPO4-2(aq) = H+(aq) + PO4-3(aq) 3ª etapa equação global 17 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) 18 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. 19 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 20 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: 21 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? 22 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. 23 Vamos Praticar HCN < HF < H3PO4 < H2SO4 < HCl 24 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. 25 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. 26 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. http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.coasty.com/images/acid.jpg&imgrefurl=http://www.coasty.com/it/index.html&h=394&w=325&sz=19&hl=pt-BR&start=1&tbnid=D7LpP_S3mhiLIM:&tbnh=124&tbnw=102&prev=/images?q=acido+fosforico&imgsz=small%7Cmedium%7Clarge%7Cxlarge&gbv=2&ndsp=18&svnum=10&hl=pt-BR&sa=N http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://img458.imageshack.us/img458/356/cocacolarx0.jpg&imgrefurl=http://canal-69.blogspot.com/2007/03/porque-coca-cola-te-faz-alegre.html&h=199&w=200&sz=33&hl=pt-BR&start=57&tbnid=x0gaaTLToFJMoM:&tbnh=103&tbnw=104&prev=/images?q=acido+fosforico&start=54&imgsz=small%7Cmedium%7Clarge%7Cxlarge&gbv=2&ndsp=18&svnum=10&hl=pt-BR&sa=N http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.ambev.com.br/images/prod_pepsi.jpg&imgrefurl=http://www.ambev.com.br/pro_40.htm&h=237&w=164&sz=17&hl=pt-BR&start=64&tbnid=5zFvi3-47TUZNM:&tbnh=109&tbnw=75&prev=/images?q=acido+fosforico&start=54&imgsz=small%7Cmedium%7Clarge%7Cxlarge&gbv=2&ndsp=18&svnum=10&hl=pt-BR&sa=N 27 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). 28 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. 29 Vamos Praticar Algumas soluções foram testadas com esse indicador, produzindo os seguintes resultados: 30 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 amarelo b) vermelho ou roxo c) verde ou vermelho d) rosa ou vermelho e) 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. 31 Vamos Praticar a) O2 b) Cl2 c) O3 d) H2 32 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 33 Bases Fórmulas e nomenclaturas HIDRÓXIDO de + nome do elemento + Nox 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 - O nox do elemento só é usado quando ele apresentar mais de um e deve ser escrito em algarismos romanos. - O NH4+ é o cátion amônio. 34 Também 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 Nox menor: Hidróxido (elemento) + OSO Nox 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 35 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. 36 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 37 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. 38 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. (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: 39 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: 40 Vamos Praticar a) Hidróxido de sódio b) Ácido clorídrico c) Ácido sulfúrico d) Hidróxido de alumínio e) Ácido cítrico 41 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) 42 O ácido nítrico, HNO3, é obtido industrialmentea 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: 43 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 Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 25 Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 30 Slide 31 Slide 32 Slide 33 Slide 34 Slide 35 Slide 36 Slide 37 Slide 38 Slide 39 Slide 40 Slide 41 Slide 42 Slide 43
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