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ÁCIDOS E SUAS CARACTERISTICAS @PROFDANIGUIMAS FUNÇÕES INORGÂNICAS • São os grupos de compostos inorgânicos que apresentam características semelhantes. • Os compostos inorgânicos são aqueles que não formados de átomos de carbono, tal como os compostos orgânicos. ÁCIDOS BASES ÓXIDOS SAIS @PROFDANIGUIMAS • Definição de ácido de Arrhenius: Ácidos são compostos que em solução aquosa se ionizam, produzindo como íon positivo apenas o cátion hidrogênio (H+). Exemplo: HNO3 → H + + NO3 - • Definição de base de Arrhenius: Bases são compostos que em solução aquosa sofrem dissociação iônica, liberando como único íon negativo o ânion hidróxido (OH-), ou oxidrila ou hidroxila. Exemplo: NaOH → Na+ + OH- • Definição de sal de Arrhenius: Sais são compostos iônicos que possuem, pelo menos,um cátion diferente de H+ e um ânion diferente de OH-. Exemplo: NaCl (sal de cozinha) → Na+ + Cl- ARRHENIUS ÁCIDO + BASE → SAL + ÁGUA @PROFDANIGUIMAS • Enquanto a teoria clássica ficou restrita a meios aquosos, onde ácidos liberam íons hidrogênio e bases liberam hidroxila, esta foi mais além, mostrando que o próton de hidrogênio é o responsável pelo caráter ácido-básico. BRÖNSTED - LOWRY Doa próton e se transforma em: BASE Recebe próton e se transforma em: ÁCIDO @PROFDANIGUIMAS • De acordo com essa definição, é evidente, que ambos coexistam na forma de par conjugado ácido-base, ou seja, obrigatoriamente a base recebe o próton doado pelo ácido, caso contrário não se aplica a teoria. BRÖNSTED - LOWRY Quanto mais forte o ácido → mais fraca a base conjugada Quanto mais forte a base → mais fraco o ácido conjugado HCl → Cl - DOA RECEBE Ácido Base H2O → H3O+ RECEBE DOA Base Ácido @PROFDANIGUIMAS TEORIA ELETRÔNICA DE LEWIS Utilizando os elementos representativos da tabela periódica e seguindo a representação de Lewis que apresenta os elétrons da ultima camada de valência, temos: Observação: a CAMADA DE VALÊNCIA é a camada mais EXTERNA do átomo Ácido de Lewis: é toda espécie química capaz de receber um par de elétrons; Base de Lewis: é toda espécie capaz de doar um par de elétrons. ÁCIDO BASE @PROFDANIGUIMAS TEORIAS ÁCIDO-BASE @PROFDANIGUIMAS • Ácidos são compostos covalentes, ou seja, que compartilham elétron nas suas ligações. Eles têm a capacidade de ionizar em água, ou seja, formar cargas, liberando o H+ como único cátion. • As principais características dos ácidos são cheiro forte, sabor amargo, Ph inferior a 7 e baixo ponto de ebulição. Exemplos: ácido carbônico (H2CO3), ácido fluorídrico (HF), ácido nítrico (HNO3) e ácido sulfúrico (H2SO4). ÁCIDOS @PROFDANIGUIMAS De acordo com a quantidade de hidrogênios que podem sofrer ionização quando adicionados à água, os ácidos podem ser classificados da seguinte forma: • Monoácido: apresenta um hidrogênio ionizável. Exemplo: HI. • Diácido: apresenta dois hidrogênios ionizáveis. Exemplo: H2SO3. • Triácido: apresenta três hidrogênios ionizáveis. Exemplo: H3BO3. • Tetrácido: apresenta quatro hidrogênios ionizáveis. Exemplo: H4P2O7. CLASSIFICAÇÕES DOS ÁCIDOS @PROFDANIGUIMAS A força de um ácido está relacionada com a sua capacidade de ionizar-se muito, pouco ou razoavelmente. Quanto a esses critérios, os ácidos são classificados em: CLASSIFICAÇÕES DOS ÁCIDOS Força do ácido = nOxigênio – nHidrogênios (H+) • Fortes: ácidos que se ionizam muito. Exemplos: H4P2O7, H2SO4, HCl e HBr. • Moderados ou semifortes: ácidos que se ionizam de forma razoável, ou seja, mais que um fraco e menos que um forte. Exemplos: H2SO3, H2S2O3 e HF. • Fracos: ácidos que se ionizam pouco. Exemplos: HClO, H3BO3, HCN e H2S. Força do ácido nOxigênio – nHidrogênios (H+) Forte 3 ou 2 Moderado 1 Fraco 0 @PROFDANIGUIMAS Esse critério envolve a presença ou não de oxigênio na composição dos ácidos. Assim sendo, os ácidos podem ser classificados em: • Hidrácidos: ácidos que não apresentam oxigênio na sua composição. Exemplos: HI, HCN e H2S. • Oxiácidos: ácidos que apresentam oxigênio na sua composição. Exemplos: H3PO3, H2SO3 e HBrO2. CLASSIFICAÇÕES DOS ÁCIDOS @PROFDANIGUIMAS Volatilidade é o termo utilizado para dizer que um determinado material líquido apresenta facilidade em passar para o estado gasoso por ter um ponto de ebulição baixo. Em relação a esse critério, os ácidos são classificados da seguinte forma: • Voláteis: ácidos com baixo ponto de ebulição que passam facilmente para o estado gasoso. Exemplos: HCl, HBr e HClO4. • Fixos: ácidos com altos pontos de ebulição que, portanto, não passam facilmente para o estado gasoso. Exemplos: H3PO4, H2SO4 e H3BO3. CLASSIFICAÇÕES DOS ÁCIDOS @PROFDANIGUIMAS NÚMERO DE OXIDAÇÃO (NOX) É a carga que um elemento químico apresenta, dependendo de sua eletronegatividade (tendência em atrair elétrons) quando faz uma ligação química @PROFDANIGUIMAS NÚMERO DE OXIDAÇÃO (NOX) Todos os elementos numa substância simples tem NOX igual a ZERO. Ex.: O2, P4, N2, H2, He Alguns elementos possuem NOX fixos: • Metais alcalinos: +1 • Metais alcalinos terrosos: +2 • Halogênios (quando à direita na formula química): -1 • Calcogênios (quando à direita na formula química): -2 • Prata (Ag): +1 • Zinco (Zn): +2 • Alumínio (Al): +3 • Hidrogênios: +1 • Hidretos (H+metal): -1 @PROFDANIGUIMAS NÚMERO DE OXIDAÇÃO (NOX) A soma algébrica dos NOX de um átomo numa espécie NEUTRA é ZERO A soma algébrica dos NOX de um átomo num íon é igual a carga do íon @PROFDANIGUIMAS NÚMERO DE OXIDAÇÃO (NOX) • O NOX do H é +1 e do O é -2; • Esse composto é molecular, portanto, a soma dos NOX dará igual a zero; • Para determinar o NOX do fósforo (P) realizamos a seguinte conta: H3 P O4 3 . (+1) + x + 4 . (-2) = 0 3 + x -8 = 0 x = +8 – 3 x = +5 • O NOX de Al é igual a +3; • O NOX do O é igual a -2; • A soma dos NOX é igual a zero. Al2 (S)3 (O4)3 2 . (+3) + 3. x + 4 . 3. (-2) = 0 6 + 3. x - 24 = 0 3. x = +24 – 6 X = 18/3 x = +6 H3PO4 Al2(SO4)3 @PROFDANIGUIMAS Resolvendo das questões 1) Determine os números de oxidação para cada átomo em destaque das espécies abaixo: a) NaNO3: b) K2SO4: d) C6H12O6: e) HCO3: c) NH3: f) CaO2: @PROFDANIGUIMAS Resolvendo das questões 1) Determine os números de oxidação para cada átomo em destaque das espécies abaixo: a) NaNO3: 1 .(+1) + x + 3 .(-2) = 0 +1 + x – 6 = 0 x = +5 b) K2SO4: 2 .(+1) + x + 4 .(-2)= 0 +2 + x – 8 = 0 x = +6 d) C6H12O6: x + 12.(+1)+ 6 .(-2) = 0 x + 12 - 12 = 0 x = 0 e) HCO3: 1.(+1) + x + 3 .(-2) = 0 +1 + x – 6 = 0 x = +5 c) NH3: x + 3 .(+1) = 0 x + 3 = 0 x = -3 f) CaO2: 1 .(+2) + 2. x = 0 +2 + 2 x = 0 x = -1 @PROFDANIGUIMAS Hidrácidos: nos ácidos sem oxigênio a nomenclatura é bem simples, é só seguir a regra abaixo: Ácido .................. ídrico nome do elemento Os nomes dos hidrácidos são formados acrescentando-se a terminação ídrico às primeiras letras do nome do elemento químico. Exemplos: • HCl – ácido clorídrico • HBr – ácido bromídrico • HI – ácido iodídrico NOMENCLATURA ÁCIDOS @PROFDANIGUIMAS Oxiácidos: os nomes dos ácidos com oxigênio são dados a partir das reações de ionização dos mesmos: Demonstração: faça a reação de ionização do ácido H2CO3. H2CO3→ 2 H + + CO3 -2 O ânion CO3 -2 é denominado carbonato. A partir desse nome, estabeleça uma comparação seguindo o quadro abaixo: NOMENCLATURA ÁCIDOS Ânions Sufixo ITO oso ATO ico Como a terminação de carbonato é ATO, a nomenclatura para o ácido da qual deriva esse ânion será ácido carbônico (sufixo – ico): H2CO3 → 2 H + + CO3 -2 Ácido carbônico carbonato @PROFDANIGUIMAS Oxiácidos: A nomenclatura dos oxiácidos segue a regra do NOX: Ex.: HClO3 – ácido clórico NOMENCLATURA ÁCIDOS @PROFDANIGUIMAS Para determinar o nome do ácido, devemos consultar a tabela de ânions: NOMENCLATURA ÁCIDOS ÂNIONS (Íons negativos) Carga -1 (monovalentes) Carga -2 (bivalentes) Carga -3 (trivalentes)F- - Fluoreto O2- - Iodeto PO4 3- - Fosfato Cl- - Cloreto S2- - Sulfeto BO3 3- - Borato Br- - Brometo SO3 2- - Sulfito Fe(CN)6 3- - Ferricianeto I- - Iodeto SO4 2- - Sulfato NO3 - - nitrato CO3 2- - Carbonato CN- - Cianeto C2O4 2- - Oxalato OH- - Hidróxido CrO4 2- - Cromato @PROFDANIGUIMAS • Ácido clorídrico (HCl) Ácido utilizado na limpeza de peças metálicas e como importante reagente laboratorial. • Ácido fluorídrico (HF) Ácido utilizado para fazer marcações e gravações no vidro e no aço, já que causa corrosão nesses tipos de material. • Ácido sulfúrico (H2SO4) Ácido de extrema importância, principalmente industrial, para a produção de diversos materiais, como baterias de automóvel, corantes, tintas, explosivos, papel e fertilizantes. • Ácido nítrico (HNO3) Ácido bastante utilizado na fabricação de explosivos, principalmente o TNT e a nitroglicerina, fertilizantes agrícolas e salitre (sal formado a partir do ácido nítrico). APLICAÇÃO DOS ÁCIDOS • Ácido cianídrico (HCN) É um ácido utilizado na produção de plásticos, corantes, pesticidas e fertilizantes. Por ser encontrado na forma de um gás, esse ácido já foi usado para executar pessoas em câmaras de gás durante a Segunda Guerra Mundial, marcando a história pelo grande número de mortos, o que ficou conhecido como Holocausto. • Ácido carbônico (H2CO3) Ácido utilizado na produção de água mineral gaseificada e dos refrigerantes, sendo fundamental no realce de sabor e aparência. • Ácido sulfídrico (H2S) Ácido bastante utilizado em laboratórios de análises quantitativas, é fundamental na precipitação de metais, principalmente os denominados metais pesados. Observação: Os metais pesados apresentam elevadas massas atômicas e capacidade de serem absorvidos por organismos vivos. BASES E SUAS CARACTERISTICAS @PROFDANIGUIMAS • Bases são compostos iônicos formados por um metal, que dissocia em água, ou seja, separa cargas, liberando o OH- como único ânion. • O PH das bases é superior a 7 (o dos sais é inferior a 7). A combinação de ácidos e bases resulta em sais e água. Exemplos: amônia (NH3), hidróxido de magnésio (Mg(OH)2), hidróxido de cálcio (Ca (OH)2) e hidróxido de sódio (NaOH). BASES @PROFDANIGUIMAS BASES Regras para escrever a fórmula de uma BASE M X+ OH Y- MY(OH)X As bases são formadas a partir de um cátion (positivo-doa) e um ânion (negativo- recebe). @PROFDANIGUIMAS As bases podem ser classificadas quanto ao número de hidroxilas que as compõe: • Monobase: apresenta um único grupo OH-. Exemplo: KOH (hidróxido de potássio). • Dibase: se caracteriza pela presença de dois grupos OH-. Exemplo: Mg(OH)2 (hidróxido de magnésio). • Tribase: a presença de três grupos OH- caracteriza essa base. Exemplo: Al(OH)3 (hidróxido de alumínio). • Tetrabase: essa base conta com quatro grupos OH- em sua composição. Exemplo: Pb(OH)4 (hidróxido de chumbo). hidróxido de cálcio (Ca (OH)2) e hidróxido de sódio (NaOH). CLASSIFICAÇÕES DAS BASES @PROFDANIGUIMAS As bases podem ser classificadas pela solubilidade: Para classificar as bases usando este critério podemos tomar como princípio a ordem crescente de basicidade dada aos metais: As bases compostas por metais alcalinos são solúveis, as de metais alcalino-terrosos são poucos solúveis e as de outros metais são praticamente insolúveis. Exemplos: - base solúvel: LiOH - hidróxido de lítio. - base pouco solúvel: Ca (OH)2 - hidróxido de cálcio. - base insolúvel: Fe (OH)3 - hidróxido de ferro. Observação: essa regra é eficiente para a classificação quanto à solubilidade em água, uma vez que existe apenas uma substância básica que não é formada por metais, o hidróxido de amônio (NH4OH). CLASSIFICAÇÕES DAS BASES METAIS ALCALINOS (Solúveis) METAIS ALCALINOS- TERROSOS (pouco solúveis) OUTROS METAIS (Insolúveis) @PROFDANIGUIMAS As bases podem ser classificadas pelo grau de dissociação: Essa propriedade das bases se relaciona com a sua solubilidade: quanto mais solúvel for uma base maior será seu grau de dissociação. Esse princípio permite classificar as bases como sendo fortes ou fracas, veja no esquema a seguir: Exemplo de base fraca: NH4OH (hidróxido de amônio) Exemplo de base forte: Ba(OH)2 (hidróxido de bário), NaOH (hidróxido de sódio). CLASSIFICAÇÕES DAS BASES Base insolúvel → baixo grau de dissociação → base fraca Base solúvel → elevado grau de dissociação → base forte @PROFDANIGUIMAS NOMENCLATURA DAS BASES A nomenclatura das bases é dada de acordo com o cátion formador. • Cátions que possuem NOX fixo: Ex.: NaOH – hidróxido de sódio. Metais alcalinos (+1) e metais alcalinos terrosos (+2) Alumínio (+3); Zinco (+2); Ag (+1) HIDRÓXIDO DE nome do cátion @PROFDANIGUIMAS NOMENCLATURA DAS BASES A nomenclatura das bases é dada de acordo com o cátion formador. • Cátions que possuem NOX variável (metal de transição) Regra I – Ex.: Fe(OH)2 – hidróxido de ferro II Regra II: Ex.: Fe(OH)3 – óxido férrico, Fe(OH)2 - hidróxido ferroso HIDRÓXIDO DE nome do elemento + número da carga do cátion. HIDRÓXIDO DE nome do elemento + OSO (menor carga) HIDRÓXIDO DE nome do elemento + ICO (maior carga) @PROFDANIGUIMAS NOMENCLATURA DAS BASES Para determinar o nome da base que tem valência variável, devemos consultar a tabela de cátions: TABELA DE CÁTIONS +1 (monopositivos) +2 (dipositivos) +3 (tripositivos) +1 e +2 (mono e dipositivos) +2 e +3 (di e tripositivos) +1 e +3 (mono e tripositivos) +2 e +4 (di e tetrapositivos) Li - Lítio Be – Berílio Al - Alumínio Cu - Cobre Fe - Ferro Au - Ouro Sn – Estanho Na – Sódio Mg – Magnésio Hg - Mercúrio Co – Cobalto Pb – Chumbo K – Potássio Ca – Cálcio Ni - Níquel Pt - Platina Rb – Rubídio Sr – Estrôncio Cs – Césio Ba – Bário Ag – Prata Ra – Rádio NH3 - Amônio Zn - Zinco @PROFDANIGUIMAS APLICAÇÃO DAS BASES • Hidróxido de sódio (NaOH): Essa base é conhecida comercialmente como soda cáustica, pois pode corroer e destruir os tecidos vivos, causando queimaduras graves na pele. Por isso, é muito utilizada em limpezas pesadas e em produtos para desentupir pias e ralos, mas seu uso deve ser feito com luvas apropriadas. • Hidróxido de cálcio (Ca(OH)2): Sólido branco, pouco solúvel em água, também chamado de cal hidratada, cal extinta ou cal apagada, porque sua preparação se dá pela hidratação do óxido de cálcio (CaO), que é conhecido como cal virgem ou cal viva. Quando essa substância é misturada com água, ela é chamada de leite de cal ou água de cal. • Hidróxido de magnésio (Mg(OH)2): O hidróxido de magnésio também é um sólido branco, pouco solúvel em água. A sua principal aplicação se dá na forma de leite de magnésia, que é usado como laxante e antiácido. @PROFDANIGUIMAS • Os indicadores ácido-base são substâncias orgânicas que, ao entrar em contato com um ácido, ficam com uma cor, e ao entrar em contato com uma base ficam com outra cor. • Assim, para saber se uma substância é ácido ou base, podemos utilizar um indicador orgânico para identificar a função química. INDICADORES ÁCIDO-BASE @PROFDANIGUIMAS São exemplos de indicadores ácido-base: fenolftaleína, alaranjado de metila, papel tornassol, azul de bromotimol; Alguns indicadores naturais também podem ser utilizados, como o repolho roxo e a flor hortência e o hibisco. INDICADORES ÁCIDO-BASE @PROFDANIGUIMAS INDICADORES ÁCIDO-BASE (REPOLHO ROXO)
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