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UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA Campus Ananindeua BR 1 DEFINIÇÃO DOS ÁCIDOS E BASES DEFINIÇÕES DE ÁCIDO E BASES ➢ ARRHENIUS Segundo o conceito de Arrhenius, ÁCIDOS são substâncias que, em solução aquosa, aumentam a concentração de íons hidrogênio, H+(aq), em água. E BASES são substâncias que, em solução aquosa, aumentam a concentração de íons hidróxidos, OH-(aq), em água. HCl(g) H+(aq) + Cl-(aq) NaOH(s) Na+(aq) + OH-(aq) ➢ LEWIS Em 1923, G. N. Lewis propôs a definição do comportamento ácido-base em termos de doação e aceitação do par de elétrons. A definição de Lewis é, talvez, a mais amplamente usada devido a sua simplicidade e larga aplicabilidade, especialmente no campo das reações orgânicas. Lewis definiu uma BASE como um doador de par de elétrons e ÁCIDO como um aceitador de par de elétrons. Além de todas as reações já discutidas, a definição de Lewis inclui reações nas quais não há formação de íons e nem íons hidrogênio, ou outros íons são transferidos: A definição de Lewis engloba todas as reações incluindo íon hidrogênio, íon óxido ou interações com solventes, assim como a formação de adutos ácido- base como R3N-BF3 e todos os compostos de coordenação. ➢ PEARSON Esta denominação nasceu da química de coordenação, onde, observou-se que alguns ligantes possuíam preferência em reagir com alguns metais e que outro grupo de ligantes preferiam coordenar com um segundo grupo de metais. Um exemplo é a fosfina que prefere coordenar com Hg2+ e a amônia que prefere coordenar com o Be2+. Pearson verificou esta tendência e sugeriu a denominação “DURO” e “MACIO” ou “MOLE” para classificar os elementos dos grupos. Ácidos duros: são íons metálicos, que incluem os alcalinos, os alcalinos terrosos, os íons metálicos de alto estado de oxidação, espécies de baixa eletronegatividade e tamanho pequeno. Ex.: Eu3+, Ca2+, Na+, Mg2+, Sc3+, La3+, Ce4+, K+, Co3+, Ti4+, Cr3+, Fe3+, Li+, Be2+, Sr2+, Zr4+, Cr6+, Mn2+, Mn7+, Sn4+, Si4+, As3+, Ga3+, N3+, Cl3+, Cl7+, I5+, I7+, etc. Bases duras: são espécies que doam elétrons, possuem alta eletronegatividade e possuem baixa polarizabilidade. Ex.: F–, NH3, O2-, H2O, SO42-, NO3–, ClO4–, CO32-, OH–, RNH2, CH3COO–, PO43-, N2H4, ROH, RO– , R2O, etc. Ácidos macios: são espécies de tamanho grande, com baixo estado de oxidação, de média eletronegatividade, possui baixa capacidade polarizante. Ex.: Pd2+, Pt2+, Pt4+, Cu+, Ag+, Au+, Cd2+, Hg+, Hg2+, CH3Hg+, Tl+, CH2, O, Cl, Br, I, N, RO., RO2. Bases macias: são espécies que recebem elétrons, possui baixa eletronegatividade e alta polarizabilidade. Ex.: H–, R–, C2H4, C6H6, CN–, CO, SCN–, I–, R3P, R2S, RS–, R3As. Com estas classificações, se torna possível a verificação de preferência de uma reação, onde um ácido duro reage com uma base dura e um ácido macio reage com uma base macia. Quando um ácido duro reage com uma base dura a ligação formada é de caráter iônico e quando um ácido macio reage com uma base macia, a ligação formada possui caráter covalente. UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA Campus Ananindeua BR 2 Estes conceitos de dureza e maciez são relativos, ou seja, eles não são rígidos, mas sim, relativos à um outro ácido ou base. Um exemplo é o íon césio que é, geralmente, mais macio que o íon lítio e ambos são metais alcalinos, que possuem uma relativa dureza. Ácidos intermediários: Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, NO+, Sb3+, SO2, Pb2+, Os2+. Bases intermediárias: NO2–, SO32-, Br–, N2, N3–, C6H5NH2, C5H5N. ➢ BRONSTED-LOWRY Bronsted e Lowry propuseram definir ácidos e bases em termos de suas habilidades de transferir prótons. De acordo com a definição deles, um ácido é uma substância (molécula ou íon) que pode doar um próton para outra substância. Analogamente, uma base é uma substância que pode receber um próton. HCl(g) + H2O(l) → H3O+(aq) + Cl-(aq) ❖ Par Ácido-Base Conjugado Igualmente, para a reação entre NH3 e H2O. As forças ácido-base dos pares ácido-base conjugados estão relacionados: quanto mais forte um ácido, mais fraca sua base conjugada; quanto mais fraco o ácido, mais forte sua base conjugada EXERCÍCIOS 1ª) Analise as afirmativas abaixo. I. A ligação química dos compostos formados por cátions e ânions muito polarizáveis tem forte caráter iônico. II. Quanto mais forte for um ácido, mais fraca será sua base conjugada. III. Nas soluções aquosas, as concentrações dos íons H3O+ e OH- estão relacionadas pelo equilíbrio de autoprotólise. Se uma concentração aumenta, a outra diminui para manter o valor de Kw. IV. Em uma reação de primeira ordem, a concentração do reagente decresce exponencialmente com o tempo. Estão corretas as afirmativas (A) I e II (B) I, II e III (C) I, II e IV (D) II, III e IV (E) I, III e IV 2ª) Reunidos em uma tabela, estão as constantes de ionização (Ka) de alguns ácidos rotulados como indicado: Ácido Valor de Ka A 7,1x10-4 B 1,3x10-10 C 6,5x10-5 D 4,9x10-10 E 1,7x10-4 F 1,8x10-5 Com base nessas informações é correto afirmar: (A) O ácido “B” é o mais forte. (B) O ácido “D” é o mais fraco. (C) O ácido “E” é mais fraco que o ácido “C” UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA Campus Ananindeua BR 2 porém mais forte que o ácido “A”. (D) O ácido “F” é mais fraco que o ácido “D” porém mais forte que o ácido “B”. (E) O ácido “C” é mais fraco que o ácido “E” porém mais forte que os ácidos “F” e “B”. 3ª) Para uma amostra de determinado produto que possui pH = 3,80, as concentrações de H+ e OH- expressas em quantidade de matéria/volume, são, respectivamente. (A) 1,6 x 10-4 e 6,2 x 10-11 (B) 5,0 x 10-4 e 1,0 x 10-3 (C) 1,6 x 10-4 e 5,0 x 10-4 (D) 1,7 x 10-5 e 1,7 x 10-9 (E) 1,6 x 10-4 e 5,0 x 10-8 4ª) Se um refrigerante apresenta pOH = 11,5 podemos afirmar que o refrigerante (A) é alcalino. (B) tem pH de 2,5. (C) tem a [OH–] = 11,5 mol.L-1. (D) tem uma [OH–] maior que a [H+]. (E) tem [H+] = 2,5. 5ª) Considere que foram preparadas soluções aquosas saturadas dos seguintes sais: I. NH4F II. Ca(C2H3O2)2 III. Ca(NO3)2 IV. FeCl3 V. (CH3NH3)NO3 Assim, a solução resultante da dissolução de (A) NH4F será ácida. (B) FeCl3 e será neutra. (C) Ca(CH3COO)2 será ácida. (D) (CH3NH3)NO3 será alcalina. (E) Ca(NO3)2 será ácida. DADOS: Kw = 1,0.10–14 Ka(HF) = 3,5.10–4 Ka(Fe(H2O)6) 3+ = 2,0.10–3 Ka(CH3COOH) = 1,8.10 –5 Kb(NH3) = 1,8.10 –5 Kb(CH3NH2) = 5,5.10–4 6ª) Qual é a base conjugada de cada um dos seguintes ácidos: HClO4; H2S; PH4+; HCO3-? 7ª) Qual é o ácido conjugado de cada uma das seguintes bases: CN-; SO42-; H2O; HCO3-? 8ª) Uma amostra de suco de maçã que foi espremido recentemente tem pH de 3,76. Calcule [H+]. (Dados: 10-3,76 = 1,7x10-4) 9ª) Qual é o pH de uma solução de 0,040 mol/L de HClO4? (Dados: -log0,04 = 1,40) 10ª) Uma solução aquosa de HNO3 tem pH de 2,34. Qual é a concentração do ácido? 11ª) Qual é o pH (a) de uma solução de 0,028 mol/L de NaOH; (b) Uma solução de 0,0011 mol/L de Ca(OH)2. GABARITO 1ª) D 2ª) E 3ª) A 4ª) B 5ª) A 8ª) 1,7x10-4 mol/L 9ª) pH = 1,40 10ª) 0,0046 mol/L 11ª) (a) 15,45; (b) 11,34. Dado: Kw = 1,0x10-14 Log 1,6 = 0,20 10-3,8 = 1,6x10-4 10-10,2 = 6,31x10-11