Quimica_geral_aula3_24.09.2012

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Química Geral F
Dayse Carvalho da Silva Martins
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O que estas substâncias têm em 
comum?
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E estas?
�Na tentativa de desvendar os segredos da
natureza, os primeiros cientistas provavam as
coisas e os classificava como ‘azedo', 'amargo',
'salgado', 'doce‘ etc.
�As coisas com gosto ácido dariam origem à
palavra "ácido”, que vem da palavra grega
oxein, que se transformou no verbo latino
acere, que significa “tornar ácido“.
Antiguidade
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• As coisas de gosto amargo dariam origem à palavra
"alcalina", que foi derivada da palavra árabe alqily
que significa "assado em uma panela" ou "as cinzas
de plantas“.
• O termo originalmente significava "assar", porque as
primeiras substâncias alcalinas foram obtidas a partir
de cinzas (quando alimentos eram assados) tratadas
com água e cal apagada [Ca(OH)2]. Isso produziu
NaOH e KOH, duas das bases mais clássicas, que
eram usados para fazer sabão.
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Antiguidade
E hoje? Como determinar o caráter 
ácido ou básico de um material?
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Teórias Ácido-Base
As “teorias” ácido-base são, na realidade, 
definições de ácidos ou de bases. 
• Alquimistas descobriram as propriedades de ácidos e bases
pela sua reação com várias substâncias ou entre sí.
• Eles descobriram que ácidos e bases eram substâncias
opostas e que o poder ácido de um ácido era reduzido pela
adição de uma base.
• Robert Boyle descobriu que diversos extratos de plantas
mudavam de cor na presença de ácidos e bases.
Futuramente, isso deu origem aos indicadores ácido-base.
Idade Média
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� Em 1776, Antoine Laurent Lavoisier (1743-1796)
introduziu uma ideia de que um certo composto,
elemento ou essência do ácido seria responsável por sua
acidez. Por esta razão, ele chamou a substância de oxy-
gene, ou oxigênio como é conhecida hoje (do
grego“oxys” para azedo e “genes” para origem).
Século XVIII: Lavoisier
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(Ele pensou que era o oxigênio, uma vez que
substâncias como fósforo, carvão e enxofre
queimam produzindo óxidos que eram
formavam soluções ácidas quando dissolvidos
em água).
• O cientista britânico Humphry Davy (1778-1829), que
entre outras coisas descobriu o uso medicinal do
óxido nitroso (gás do riso) por experiência própria,
continuou esses estudos; e em 1810, descobriu que
o oxigênio não era o responsável pela acidez, desde
que certos ácidos conhecidos não continham este
elemento (HCl).
• Davy propos que o hidrogênio daria aos compostos
a característica ácida. Nesta mesma época, Joseph
Priestly fez esta mesma descoberta.
Século XIX: Davy and Priestly
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• Em Munich, na década de 1840, Justus Freiherr von
Liebig (1803-1873), aprimorou a teoria de Davy
sugerindo que os ácidos contém hidrogênio que podem
ser deslocados por metais para formar sais.
2HCl(aq) + Mg(s) � H2(g) + MgCl2(aq)
• Esta foi a ideia aceita por mais de 50 anos, quando
Svante Arrhenius apareceu...
Século XIX: Liebig
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Definições ácido-base
modernas
• Arrhenius (1887)
• Sistema solvente (1905)
• Bronsted-Lowry (1923)
• Lewis (1923)
• Lux-flood (1939)
• Usanovich (1939)
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A Definição segundo Arrhenius 
Ácido → uma substância que contém átomos de hidrogênio (H+)
ionizáveis.
HCl(g) H
+
(aq) + Cl
-
(aq)
Bases → uma substância que contém radicais hidroxilas (OH-)
ionizáveis.
NaOH(s) Na
+
(aq) + OH
-
(aq)
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H2O
H2O
A palavra ionizável significa ionizável em água.
A Definição segundo Arrhenius 
Ácido
HCl(g) H
+
(aq) + Cl
-
(aq)
Bases
NaOH(s) Na
+
(aq) + OH
-
(aq)
Reação de Neutralização: combinação desses dois íons liberados.
H+(aq) + OH
-
(aq) � H2O(l)
HCl(aq) + NaOH(aq) � NaCl(aq) + H2O(l)
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H2O
H2O
Íons espectadores
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A Definição segundo Arrhenius 
Reação de Neutralização
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HCl
HBr
HI
HNO3
HClO4
NaOH
KOH
RbOH
Ba(OH)2
La(OH)3
neutralizada 
por
O calor de neutralização molar, ∆Hneut
é sempre o mesmo: 
∆Hneut = - 55,9 kJ/mol de água formada
H+(aq) + OH
-
(aq) � H2O(l) ΔHneut = - 55,9 kJ/mol 
A Definição segundo Arrhenius 
Reação de Neutralização
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H+(aq) + OH
-
(aq) � H2O(l) ΔHneut = - 55,9 kJ/mol 
HCN(aq) + NaOH(aq) � H2O(l) + NaCN(aq) ΔHneut = - 10,3 kJ/mol 
Não é completamente ionizado
em água
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Ácidos e bases tem diferentes forças de liberação 
dos íons H+ e OH-
A concentração destes íons.
Qual fenômeno irá determinar a concentração destes íons?
Grau de Dissociação (ionização).
A Definição segundo Arrhenius
O que irá determinar a força do ácido ou da base?
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Ácidos e bases tem diferentes forças de liberação 
dos íons H+ e OH-
A Definição segundo Arrhenius
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sdissolvidamoléculasdetotaln
sdissociadamoléculasden
º
º
=α
0α = ���� Não há dissociação
1α = ���� Dissociação Total αHCl = 0,92 αNaOH ≅ 1
αNH4OH ≅ 0,05αHCN = 0,00008
Grau de dissociação de uma substância química
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A Definição segundo Arrhenius
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Grau de dissociação de uma substância química
A Definição segundo Arrhenius
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Grau de dissociação de uma substância química
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• Svante August Arrhenius (1859-1927) era um gênio
incompreendido, que estava à frente de seu tempo.
• Ele teve a insolência de propor em sua tese de doutorado que os
ácidos, bases e sais são dividido em íons positivos e negativos
quando dissolvidos em água. Em 1884, isso constituía um ato de
heresia científica.
• Ele foi desdenhosamente premiado com um grau de quarta
categoria, e isso, obviamente, deixou-o se sentindo muito mal.
• Anos mais tarde, em 1903, sua ideia foi comprovada.
• The Nobel Prize in Chemistry 1903 was awarded to Svante
Arrhenius "in recognition of the extraordinary services he has
rendered to the advancement of chemistry by his electrolytic
theory of dissociation“.
Arrhenius
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A Definição segundo Arrhenius
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Problemas
- Limitação ao comportamento em soluções aquosas
- Muitas substâncias que não contém hidrogênio ou hidróxido
ionizáveis aumentam a concentração de íons H+ e OH-
Essa definição é pouco abrangente!
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A Definição protônica
Em 1923 J. N. Brönsted e T. M. Lowry sugeriram,
independentemente, as seguintes definições para ácidos e bases:
Ácido→ uma substância que doa prótons (H+)
Bases→ uma substância que recebe prótons (H+)
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HCl(g) + H2O(l) � H3O+(aq) + Cl-(aq)
ácido base ácido base
A Definição protônica
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Pares conjugados: HCl/Cl- e H2O/H3O+
HCl(g) + H2O(l) � H3O+(aq) + Cl-(aq)
Ácido Base Ácido Base
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A Definição protônica
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NH3(g) + H2O(l) � NH4+(aq) + OH-(aq)
ácidobase ácido base
Pares conjugados: NH3/NH4+ e H2O/OH-
A Definição protônica
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HCl(g) + H2O(l) � H3O+(aq) + Cl-(aq)
ácido base ácido base
NH3(g) + H2O(l) � NH4+(aq) + OH-(aq)
ácidobase ácido base
Segundo Brönsted -Lowry, uma espécie capaz tanto de doar ou 
receber prótons é denominada de anfiprótica.
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A Definição protônica
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HCl(aq) + NH3(aq) ���� ?
HCl(g) + NH3(g) ���� ?
Ampliação do conceito para qualquer meio/solvente
H3SO4+ + HSO4- 2H2SO4�� ?
�NH4+ + NH2- 2NH3� ?� ?
A Definição protônica
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Reação de Neutralização (Arrhenius):
combinação dos dois íons liberados
H+(aq) + OH
-
(aq) � H2O(l)
Reação de Neutralização:
É aquele em que ocorre uma transferência de prótons entre dois
pares ácido/base conjugados
TODAS AS REAÇÕES SÃO NEUTRALIZAÇÕES 
(na definição de Brönsted e Lowry)
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A Definição protônica
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A força de um ácido é a sua tendência a doar um próton
A força de uma base é a sua tendência a receber um próton
HClO4(aq) + H2O(l) � H3O+(aq) + ClO4-(aq)
ácido base ácido base
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A Definição protônica
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A força de um ácido é a sua tendência a doar um próton
A força de uma base é a sua tendência a receber um próton
Quantitativamente...
• A força de um ácido de Brønsted-Lowry pode ser
medida por meio da constantede acidez
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][
]][[ 3
HX
XOHKa
−+
=
•Forte Ka >>1
•Fraco Ka <<1
HX(aq) + H2O(l) � H3O+(aq) + X-(aq)
Ácidos
Constante 
de acidez 
(Ka)
HClO4 grande
H2SO4 grande
HCl grande
HNO3 grande
H3O+ 55,5
H2SO3 1,2 x 10-2
HSO4- 1,2 x 10-2
H3PO4 7,5 x 10-3
HNO2 4,5 x 10-4
HCOOH 1,8 x 10-4
C6H5COOH 6,3 x 10-5
CH3COOH 1,8 x 10-5
C2H5COOH 1,3 x 10-5
H2CO3 4,2 x 10-7
H2S 1,0 x 10-7
H2PO4- 6,2 x 10-8
HSO3- 6,2 x 10-8
HOCl 3,5 x 10-8
NH4+ 5,6 x 10-10
HCN 4,0 x 10-10
C2H5NH3+ 2,3 x 10-11
CH3NH3+ 2,0 x 10-11
HCO3- 4,8 x 10-11
HPO42- 3,6 x 10-13
H2O 1,8 x 10-16
HS- 1,0 x 10-19
NH3 muito pequena
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• A força de uma base de Brønsted-Lowry pode ser
medida por meio da constante de basicidade
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][
]][[
B
OHBHKb
−+
=
Kb < 1 base fraca
Kb > 1 base forte
B(aq) + H2O(l) � BH+(aq) + OH-(aq)
Bases
Constante de 
basicidade
(Kb)
ClO4- muito pequena
HSO4- muito pequena
Cl- muito pequena
NO3- muito pequena
H2O 1,8 x 10-16
HSO3- 8,3 x 10-13
SO42- 8,3 x 10-13
H2PO4- 1,3 x 10-12
NO2- 2,2 x 10-11
HCOO- 5,6 x 10-11
C6H5COO- 1,6 x 10-10
CH3COO- 5,6 x 10-10
C2H5COO- 7,7 x 10-10
HCO3- 2,4 x 10-8
HS- 1,0 x 10-7
HPO42- 1,6 x 10-7
SO32- 1,6 x 10-7
ClO- 2,9 x 10-7
NH3 1,8 x 10-5
CN- 2,5 x 10-5
C2H5NH2 4,3 x 10-4
CH3NH2 5,0 x 10-4
CO32- 2,1 x 10-4
PO43- 2,8 x 10-2
OH- 55,5
S2- 1,0 x 105
NH2- grande
A ÁGUA E A ESCALA DE pH
2H2O(l) H3O
+(aq) + OH-(aq)
autoionização da água
Kw = [H3O
+][OH-]
Kw = 1,0 x 10-14 (a 25 oC)
[H3O
+] = [OH-]= 1,0 x 10-7 (solução neutra)
[H3O
+]>[OH-] (solução ácida)
[H3O
+]<[OH-] (solução básica)
pH = -log [H3O
+]
pOH = -log [OH-]
Em água pura, a 25 oC
pH = pOH- = 7,0
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Definição de Lewis
Gilbert Newton Lewis
Base → substância capaz de doar
par de elétrons
Ácido → substância receptora de
par de elétrons
De maneira geral:
A + :B → A:B
O composto A:B recebe nomes diversos,
conforme a circunstância:
• Aduto, sal, complexo...
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• A definição é muito
utilizada para as reações da
Química de Coordenação
• Conceito de doador e
aceptor
• A definição é amplamente, em
estudos cinéticos e de
mecanismo:
• Conceito de eletrofílico e
nucleofílico
Química Inorgânica Química Orgânica
Nucleófilo: amigo do núcleo (base)
Eletrófilo: amigo do elétron (ácido)
Definição de Lewis
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Definição de Lewis
RN3 + BF3 RN3BF3
4CO + Ni Ni(CO)4
Definição mais ampla que as precedentes
Não restringe nem o ácido nem a base 
(H+, OH- ou outros íons)
Inclui além das reações discutidas anteriormente
outras em que íons (ou outras espécies não-
carregadas) são formados ou transferidos
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• Incorpora as outras definições que levam em consideração os
íons hidrogênio, óxido, as interações dos solventes bem como a
formação de adutos como R3NBF3 e toda a química de
coordenação.
• Arrhenius
• Brønsted-Lowry
HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl + H2O
H+ + OH- H2O
NH4+ + S2- NH3 + HS-
Definição de Lewis