acidos e bases

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ÁCIDOS e BASES
Química em ação: Antiácidos e ajuste de pH no estômago 
Mg(OH)2 (s) + 2HCl (aq)
MgCl2 (aq) + 2H2O (l)
Alimentos
Plasma sanguíneo
Parede mucosa
Plasma sanguíneo
intestino
Cl- H+ (Transporte ativo)
HCl (aq)
Alguns antiácidos comuns
Nome comercial
Princípios ativos
Aspirina antiácido
Leite de
 magnesio
Carbonato de cálcio
Aspirina, bicarbonato sódico e ácido cítrico
Aspirina, carbonato magnésico e glicinato de aluminio
Aspirina, carbonato magnésico e glicino-hidróxido de aluminio
Hidróxido de magnesio
Dihidroxi aluminio carbonato sódico
Ácidos e Bases de Arrehnius
Ácido é uma substância que produz H+ (H3O+) em água
Base é uma substância que produz OH- em água
Ácidos e Bases de Brønsted-LOWRY
Ácido – é um doador de prótons (H+)
Base – é um receptor de prótons (H+)
 base ácido ácido base
5
Figure: 15-00-02UN
Title:
Water as a base
Caption:
When an acid reacts with water, the water behaves as a proton acceptor to form the hydronium ion.
6
Figure: 15-00-06UN
Title:
Worked Example 15.1
Caption:
Conjugate acid–base pairs for the reaction between nitrous acid and water.
Ácido é uma substância capaz de receber um par de elétrons
Base é uma substância capaz de doar um par de elétrons
Ácidos e Bases de LEWIS
Auto-ionização da água
9
Figure: 15-02
Title:
Acidic, basic, and neutral solutions
Caption:
Figure 15.2  Values of the H3O+ and OH– concentrations at 25°C in acidic, neutral, and basic solutions.
pH – Um Medida de Acidez
1909, S. P. L. Sorenson: 
pH = - log [H+]
pOH = - log[OH-]
pH + pOH = 14 
[H+] = [OH-]
[H+] > [OH-]
[H+] < [OH-]
Tipo de solução
neutra
ácida
básica
[H+] = 1 x 10-7
[H+] > 1 x 10-7
[H+] < 1 x 10-7
pH = 7
pH < 7
pH > 7
A 250C
12
Figure: 15-03
Title:
The pH scale
Caption:
Figure 15.3  The pH scale and pH values for some common substances.
pH – UmA Medida de Acidez
Experimental
Medidor de pH
Indicadores ácido-base
 NEUTRO BASE ÁCIDO
 
 ÁGUA ÁCIDO BASE
 
14
Figure: 15-04
Title:
Acid–base indicators
Caption:
Figure 15.4  Some common acid–base indicators and their color changes. Note that the color of an indicator changes over a range of about 2 pH units.
FORÇAS RELATIVAS DE ÁCIDOS E BASES
Ácidos Fortes são eletrólitos fortes
HNO3(aq) + H2O(l)  H3O+(aq) + NO3-(aq)
HCl, HBr, HI, HNO3, HClO3, HClO4, e H2SO4
 Bases fortes
são eletrólitos fortes 
Ba(OH)2 (s) Ba2+ (aq) + 2OH- (aq)
H2O
16
FORÇAS RELATIVAS DE ÁCIDOS E BASES
Ácidos Fracos são eletrólitos fracos
HF (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + F- (aq)
HNO2 (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + NO2- (aq)
 Bases fracas são eletrólitos fracos
F- (aq) + H2O (l) OH- (aq) + HF (aq)
NO2- (aq) + H2O (l) OH- (aq) + HNO2 (aq)
18
Figure: 15-01-02UN
Title:
Key Concept Problem 15.5
Caption:
The following pictures represent aqueous solutions of two acids HA (A = X or Y); water molecules have been omitted for clarity.
19
Figure: 15-01
Title:
Dissociation of HA
Caption:
Figure 15.1  Dissociation of HA involves H+ transfer to H2O, yielding H3O+ and A–. The extent of dissociation is (a) nearly 100% for a strong acid, (b) considerably less than 100% for a weak acid, and (c) nearly 0% for a very weak acid.
20
Figure: 15-08
Title:
Dissociation of acetic acid
Caption:
Figure 15.8  The percent dissociation of acetic acid increases as the concentration of the acid decreases. A 100-fold decrease in [CH3CO2H] results in a 10-fold increase in the percent dissociation.
FORÇAS RELATIVAS DE ÁCIDOS E BASES
Calcule o pH de uma solução 0,10 M de HNO3
Qual o pH de uma solução de 0,5 M de HF (a 250C)?
Ka = 7.1 x 10-4
22
Figure: 15-06-02UN
Title:
Acid-dissociation constants
Caption:
Table 15.2 Acid-dissociation constants at 25°C.
Relação entre Ka e Kb
FORÇAS RELATIVAS DE ÁCIDOS E BASES
Poliprótico:
H2SO4 (aq) H+ (aq) + HSO4- (aq)
Ka1= grande
HSO4- (aq)
H+ (aq) 
HSO4- (aq)
+
Ka2=1,2 x 10-2
Ka1>> Ka2
25
Figure: 15-01-01TO1
Title:
Strengths of acids and bases
Caption:
Table 15.1 Relative strengths of conjugate acid–base pairs.
Tamanho eletronegatividade
Fatores que afetam a força ácida
Ácidos Binários
1-Força da ligação
2-Polaridade da ligação
3-Estabilidade da base conjugada, X-
HF << HCl < HBr < HI
Fatores que afetam a força ácida
Y
O
H
Y
O-
+ H+
d-
d+
A ligação O-H será mais polar e mais fácil de romper-se :
Y é muito eletronegativo 
Y se encontra em um estado de oxidação elevado
Oxiácidos
a)
b)
HClO3 > HBrO3
HClO4 >HClO3 >HClO2 > HOCl 
28
Figure: 15-09-03UN
Title:
Hydrohalic acid strength
Caption:
For hydrohalic acids, a decrease in bond strength results in a stronger acid.
29
Figure: 15-09-04UN
Title:
Acid strength and electronegativity
Caption:
For binary acids within the same period, acid strength increases as the difference in electronegativity between hydrogen and the other element increases.
PROPRIEDADES ÁCIDO-BASE DOS SAIS
Soluções neutras:
Sais que contêm um ácido conjugado de uma base forte e uma base conjugada de um ácido forte.
pH = 7
Soluções básicas:
Sais derivados de uma base forte e um ácido fraco.
pH = 9.5
PROPRIEDADES ÁCIDO-BASE DOS SAIS
Soluções ácidas:
Sais derivados de um ácido forte e uma base fraca.
pH = 3.5
Sais derivados de um ácido fraco e uma base fraca.
Ex: CH3COONH4
32
Figure: 15-09-01UN
Title:
Acidity of aluminum hexahydrate ion
Caption:
Electrons from the waters' oxygen atoms are attracted to the Al3+ thereby weakening the O–H bonds of the water molecules. A free water molecule can then act as a base and abstract an acidic proton from the hexahydrate complex.
Indicadores Ácido-Base
HIn (aq) H+ (aq) + In- (aq)
 10
[HIn]
[In-]
Predomínio da cor da forma (HIn)
 10
[HIn]
[In-]
Predomínio da cor da forma conjugada (In-)
Titulação ácido-base
Titulado
 Titulante
 Ponto de equivalência
 Ponto final
34
Figure: 16-06
Title:
Strong acid–strong base titration
Caption:
Figure 16.6  A strong acid–strong base titration curve. (a) In this pH titration, 0.100 M NaOH is added slowly from a buret to an HCl solution of unknown concentration. The pH of the solution is measured with a pH meter and is recorded as a function of the volume of NaOH added. (b) The pH titration curve for titration of 40.0 mL of 0.100 M HCl with 0.100 M NaOH. The pH increases gradually in the regions before and after the equivalence point, but increases rapidly in the region near the equivalence point. The equivalence point comes after addition of 40.0 mL of 0.100 M NaOH. The pH at the equivalence point is 7.00.
Titulação ácido-base
Acido forte –base forte
Volume de NaOH adicionado
Ponto de equivalência
NaOH(aq) + HCl (aq)
NaCl (aq) + H2O (l)
Titulação ácido-base
Acido fraco –Base forte
Volume de NaOH adicionado
Ponto de equivalência
NaOH (mL)
NaOH(aq) + CH3COOH(aq)
CH3COONa (aq) + H2O (l)
37
Figure: 16-07
Title:
Weak acid–strong base titration
Caption:
Figure 16.7  (a) A weak acid–strong base titration curve compared with (b) a strong acid–strong base curve. The curves shown are for titration of (a) 40.0 mL of 0.100 M CH3CO2H with 0.100 M NaOH (blue curve) and (b) 40.0 mL of 0.100 M HCl with 0.100 M NaOH (red curve). The pH ranges in which the acid–base indicators phenolphthalein and methyl red change color are indicated. Note that phenolphthalein is an excellent indicator for the weak acid–strong base titration because the equivalence point (a) is at pH 8.72; methyl red is an unsatisfactory indicator because it changes color well before the equivalence point. Either phenolphthalein or methyl red can be used for the strong acid–strong base titration because the curve rises very steeplyin the region of the equivalence point (b) at pH 7.00.
Titulações ácido-base
39
Figure: 16-08
Title:
Various weak acid–strong base titrations
Caption:
Figure 16.8  Various weak acid–strong base pH titration curves. The curves shown are for titration of 40.0 mL of 0.100 M solutions of various weak acids with 0.100 M NaOH. In each case, the equivalence point comes after addition of 40.0 mL of 0.100 M NaOH, but the increase in pH at the equivalence point gets smaller and the equivalence point gets more difficult to detect as the Ka value of the weak acid decreases.
Titulação ácido-base
Acido forte –base fraca
Volume de HCl adicionado
Ponto de equivalência
HCl (mL)
NH3(aq) + HCl (aq)
NH4Cl (aq) 
41
Figure: 16-09
Title:
Weak base–strong acid titration
Caption:
Figure 16.9  A weak base–strong acid titration curve. The curve shown is for titration of 40.0 mL of 0.100 M NH3 with 0.100 M HCl. The pH is 11.12 at the start of the titration, 9.25 (the pKa value for NH4+) in the buffer region halfway to the equivalence point, and 5.28 at the equivalence point. Note that methyl red is a good indicator for this titration, but phenolphthalein is unacceptable.
Titulações ácido-base
Composição e ação das soluções-tampão
Um tampão consiste em uma mistura de ácido fraco (HX) e sua base conjugada (X-):
A expressão Ka é
Soluções-tampão
Solução tampão
 
 Equação de Henderson- Hasselbalch
Solução tampão
Mecanismo de ação do tampão
46
Figure: 16-03
Title:
Buffer solutions
Caption:
Figure 16.3  (a) When OH– is added to a buffer solution, some of the weak acid is neutralized and thus converted to the conjugate base. (b) When H3O+ is added to a buffer solution, some of the conjugate base is neutralized and thus converted to the weak acid. However, as long as the concentration ratio [weak acid]/[conjugate base] stays close to its original value, [H3O+] and the pH won’t change very much.
H
X
(
a
q
)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
H
+
(
a
q
)
 
+
 
X
-
(
a
q
)
]
X
[
]
HX
[
]
H
[
]
HX
[
]
X
][
H
[
-
-
a
a
K
K
=
\
=
+
+
]
HX
[
]
X
[
log
pK
pH
-
a
+
=
\
]
[
]
B
[
log
pK
p
-
BOH
OH
b
+
=
\