ndice

Ficha Tcnica Por que precisamos conhecer este assunto?cidos e bases so os dois tipos mais comuns de substncias no laboratrio e no mundo cotidiano. Precisamos saber coo reconhec-los, quais so as suas reaes caracteristicas e por que elesso substncias qumicas to importantes. Veremos que a coservao das concentraes dos cidos e das bases dentro de certos limites em clulas de plantas e de animais necessria para a sobrevivncias dos organismos vivos, e que o controle da acidez das guas da chuva, das guas naturais dos lagos e rios, e dagua corrente fornecida nas cidades necessrio para manter a sociedade humana.

O que precisamos conhecer previamente?Este captulo desenvolve a introduo sobre cidos e bases dada no captulo anterior que tratou do estudo das solues eletroliticas. Tambm so ilustrados os princpios da termodinamica e do equilibrio qumico. Em menor extenso, so usados os conceitos de ligao de hidrognio, de polaridade de ligaes e de fora de ligaes.3

Introduo Todos os alimentos de sabor azedo apresentam algo em comum: um certo on, que o responsvel por esse sabor. Que on ser esse? Voc sabia ? Que existe uma relao entre o ndice de desenvolvimento de um pas com a produo de cido sulfrico e soda custica ? Voc sabe o que a chuva cida ?

Veja as prximas cenas deste captulo ...4

Substncias orgnicas x inorgnicasSubstnciasPodem ser

Orgnicasexemplos metano, CH4 metanol, CH3OH etano, C2H6 etanol, CH3CH2OH benzeno, C6H6 cido actico, CH3COOH acetona, CH3COCH3 ter comum, CH3CH2OCH2CH3 clorometano, CH3Cl diclorometano, CH2Cl2 clorofrmio, CHCl3 metilamina, CH3NH2 leos, gorduras, protenas, aucares e vitaminas

Inorgnicasexemplosgua cido clordrico, HCl cido bromdrico, HBr hidrxido de magnsio, Mg(OH)2 hidrxido de potssio, KOH Sulfato de brio, BaSO4 dixido de carbono, CO2 monxido de carbono, CO cido carbnico, H2CO3 carbonato de sdio, Na2CO3 carbonato de clcio, CaCO3 cido ciandrico, HCN cianeto de sdio, NaCN cianeto de potssio, KCN grafite, C (graf.) diamante, C (diam.)

So denominadas substncias inorgnicas aquelas que no contm carbono em sua composio, com exceo do dixido e monxido Exemplos de carbono (CO2 e CO), da grafite, do diamante, do cido carbnico necessariamente que (H2CO3), do cido ciandrico (HCN), dos sais carbonatos e dos sais No contm CARBONO cianetos. Contm CARBONO5

Fatos Experimentais Observe:

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Indicadores cido-Base Observe:A maioria dos indicadores usados em laboratrio so artificiais; porm, alguns so encontrados na natureza, como o tornassol, que extrado de certos liquens. No nosso dia-a-dia, encontramos esses indicadores presentes em vrias espcies: no repolho roxo, na beterraba, nas ptalas de rosas vermelhas, no ch-mate, nas amoras etc., sendo sua extrao bastante fcil.Indicadores so substncias que revelam a presena de ons H + e de ons OH - numa soluo, porque mudam de cor na presena de H + e de OH - . D para saber se existem ons H + ou ons OH - pela cor do indicador.

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Indicadores cido-Base Indicadores de Laboratrio:

O tornossol extrado de certos liquens. Liquens so formas de vida formadas pela associao entre algas e fungos.8

Conceituo de cidos e basesDefinio operacional cidos e bases

cidosSabor azedoTorna rsea Tornassol Reage com metais liberando H2

BasesSabor adstringenteTorna azul TornassolReage com cido formando sal e gua

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Conceituo de cidos e basescidos, bases e a condutividade eltricaJ que as solues de NaOH e HCl conduzem corrente eltrica, conclumos que nelas devem existir cargas eltricas livres para se movimentar . Que cargas so essas?NaOH um composto inico No NaOH slido h ons, mas no esto livres para se movimentarNaOH

HCl um composto molecular

No HCl gasoso no h cargas livres para conduzir a corrente eltrica

HCl gs10

Conceituo de cidos e basesBases sofrem dissociao inica

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Conceituo de cidos e basescidos sofrem ionizao

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ExperinciaConsidere a figura ao lado: Determine a cor que a soluo de repolho roxo apresentar na presena de:

V VA V VA V VA

a) suco de laranja; b) soda custica; c) soda limonada; d) leite de magnsia; e) vinagre; f) Ajax.RESPOSTA

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Conceituao de cidos e basesConceito cido-base de Arrhenius... cido todo composto que, dissolvido em gua, origina H+ (H3O+) como nico ction (o nion varia de cido p/ cido).

Segundo Arrhenius...

Observe:

HCl(g) H2SO4(l) H3PO4(l)

H2O H2O H2O

H+(aq) + Cl -(aq) 2 H+(aq) + SO4-2(aq) 3 H+(aq) + PO4-3(aq)

Molculas de cloreto de hidrognio gasoso, ao se dissolverem em gua, originam ons H+ e Cl- em soluo aquosa

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Conceituo de cidos e basesConceito cido-base de ArrheniusAtualmente, sabemos que o on H+ no estvel. Ele se une a uma molcula de gua, originando o H3O+ (hidroxnio ou hidrnio).perde o eltron... une-se gua...

Htomo de hidrognio (1 prton; 1 eltron)

H+ction hidrognio (1 prton)

H3O+ction hidroxnio, ou hidrnio.

+ H+Nenhum eltron

O H H

H

O H

H

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cidosFrmulas e nomenclaturas HIDRCIDOS (cidos sem oxignio)cido no-oxigenado (HxE): CIDO (Radical do E) + DRICO

HCl : cido clordrico HBr : cido bromdrico HF : cido fluordrico

HI : cido ioddrico H2S : cido sulfdrico HCN : cido ciandrico

Para cidos do enxofre usamos o radical em latim sulfur.

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cidosFrmulas e nomenclaturas OXICIDOS (cidos com oxignio)CIDO (radical de E) + ICO (+ oxignio) OSO (- oxignio) +1 +7 -2 +1 +5 -2 c. perbrmico

H Br O4

cido Per ..... ico cido cido+6 +5 +4 +3 +2

+7

H Br O3c. brmico

..... ico ..... oso+1

+1 +3 -2

H Br O2+1 +1 -2 c. hipobromoso

cido Hipo ..... oso

H Br O

c. bromoso

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cidosFrmulas estruturais - Oxicidos1. Escrever o smbolo do elemento que esta no centro a frmula molecular. 2. Colocar um O entre cada H capaz de se ionizar (hidrognio ionizvel) e o elemento central. 3. Ligar os O restantes, se houver, ao elemento central Obs.: Havendo hidrognios no-ionizveis, eles devem ser ligados ao elemento central. Isso ocorre no H3PO3 e no H3PO2 H2CO3 cido carbnico H2SO4 cido sulfrico H3PO4 cido fosfrico

O O C O

H H

O S O

O O

H H H

O P O

O O

H H18

Essas ligaes so consideradas por alguns autores, como dativas.

cidosIonizao de cidosOs tomos de hidrognio que aparecem na frmula de um cido e podem ser liberados como H+ (H3O+) so chamados de hidrognios ionizveis. H PO Como regra geral, todos os H presentes na frmula de um cido so ionizveis.3 4

cido fosfrico

O P H O

O O

H HH3PO2

H3PO3 cido fosforoso (2H+)

O P H

O O

H H

cido hipofosforoso (1H+)

O P H

O H

H19

cidosIonizao parcial (em etapas)Quando um cido possui mais de um H ionizvel, ocorre a ionizao por etapas. Usando equaes simplificadas:

H2SO4(aq) = H+(aq) + HSO4-(aq) HSO4-(aq) = H+(aq) + SO4-2(aq)

1 etapa 2 etapa

H2SO4(aq) = 2 H+(aq) + SO4-2(aq) equao global H3PO4(aq) = H+(aq) + H2PO4-(aq) H2PO4-(aq) = H+(aq) + HPO4-2(aq) HPO4-2(aq) = H+(aq) + PO4-3(aq) 1 etapa 2 etapa 3 etapa

H3PO4(aq) = 3 H+(aq) + PO4-3(aq) equao global20

cidosIonizao (classificao) Os cidos podem ser classificados quanto ao nmero de Hidrognios Ionizveis: Monocidos (HCl, HI, H3PO2) Dicidos Tricidos (H2SO4, H2S, H3PO3) (H3PO4, H3BO3, H3BO2)

Tetrcidos (H4P2O7)21

cidosGrau de ionizao

Grau de ionizao de um cido ( ) a relao entre o nmero de molculas ionizadas e o nmero total de molculas dissolvidas.22

cidosGrau de ionizaoOs hidrcidos mais conhecidos so assim classificados:

A fora dos oxicidos pode ser determinada pela diferena (x) entre o nmero de tomos de oxignio e o nmero de tomos de hidrognio ionizveis.

0, fraco Ex.: HClO, H4SiO4 HClO,

HxEOy

y-x

1, moderado Ex.: H3PO4, HNO2 2, forte Ex.: H2SO4, HBrO423

cidosGrau de ionizaocido carbnico (H2CO3)

... por ser um cido instvel, decompe-se mais facilmente do que se ioniza, apresentando um pequeno grau de ionizao. Assim, considerado um cido fraco, no seguindo a regra apresentada. cido actico (H3CCOOH) ... pode ser obtido a partir do lcool comum, o que acontece quando o vinho azeda. Esse cido o principal componente do vinagre e ser estudado com detalhes em Qumica Orgnica.24

Vamos Praticar1. Associe corretamente as duas colunas: (1) H2SO4 (A) hidrcido, monocido, forte (B) hidrcido, dicido, fraco (C) oxicido, monocido, forte (D) oxicido, dicido, forte (E) oxicido, monocido, semiforte

(A) (2) HI(3) HNO2

(E) (4) HClO4(5) H2S

RESPOSTA

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Vamos Praticar2. (UFCE) O esquema a seguir mostra a aparelhagem que pode ser utilizada para testar a fora dos cidos: Em qual das solues, todas com mesma concentrao e temperatura, a lmpada apresenta maior brilho? a) HF b) H2S c) H3PO4 d) H4SiO4 e) HNO3RESPOSTA26

Vamos Praticar3. (Cesgranrio-RJ mod.) Com base na tabela de graus de ionizao apresentada a seguir, indique a ordem crescente da fora dos cidos.

HCN < HF < H3PO4 < H2SO4 < HClRESPOSTA27

Principais cidos e suas aplicaesGravaes em vidro de carro Nas condies ambientes, um gs incolor que tem a caracterstica de corroer o vidro, quando em soluo aquosa. usado para fazer gravaes em cristais e vidros.

O cido clordrico consiste no gs cloreto de hidrognio dissolvido em gua. Quando impuro, vendido no comrcio com o nome de cido muritico, sendo usado principalmente na limpeza de pisos e de superfcies metlicas antes do processo de soldagem.

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Principais cidos e suas aplicaes

Ao pressentirem o perigo, certos um gs venenoso, incolor, formado na putrefao de gamb e a maritaca, animais, como o substncias orgnicas naturais que contenham liberam uma mistura de substncias enxofre, sendo responsvel em grande de odor desagradvel, entre as quais parteS. o H2 pelo cheiro de ovo podre.

o nome com que se apesar de As folhas de mandioca, indica uma soluo aquosa do gs ciandrico, que incolor, com venenosas, podem ser utilizadas como cheiro caracterstico deQuando deixadas alimento para o gado. amndoas amargas. Por ser muito venenoso, esse gstornandoao sol, liberam o gs ciandrico, utilizado nas execues em o consumo. se, assim, apropriadas paracmara de gs.29

Principais cidos e suas aplicaes

usado na indstria de vidro, na tinturaria, nas indstrias de alimentos e na fabricao de fosfatos usados como adubos (fertilizantes). O cido fosfrico utilizado na produo refrigerantes base de cola (Coca, Pepsi, etc).

O gs carbnico presente no ar atmosfrico combina-se com a gua da chuva, formando o H2CO3, mesmo em ambientes no poludos, o que nos leva a concluir que toda chuva cida. O gs carbnico um dos constituintes dos refrigerantes e das guas minerais gaseificadas.30

Principais cidos e suas aplicaes

um lquido incolor, de cheiro caracterstico, e o principal componente do vinagre, que uma soluo aquosa que contm de 3 a 7% desse cido.

o cido mais importante economicamente. O maior consumo de cido sulfrico se d na fabricao de fertilizantes, como os superfosfatos e o sulfato de amnio. , ainda, utilizado nas indstrias petroqumicas, de papel, de corantes etc. e nos acumuladores de chumbo (baterias de automveis).31

Principais cidos e suas aplicaes

Depois do cido sulfrico, o cido ntrico o mais fabricado e consumido na indstria. temperatura ambiente, um lquido incolor e fumegante (voltil). Ataca com violncia os tecidos animais e vegetais, produzindo manchas amareladas na pele. Seu manuseio, portanto, requer muito cuidado, pois seus vapores so muito txicos. Uma das mais importantes aplicaes do cido ntrico relaciona-se fabricao de explosivos (TNT, nitroglicerina).32

Vamos Praticar(ENEM) Leia o texto a seguir e responda s questes (1) e (2). O suco extrado do repolho roxo pode ser utilizado como indicador do carter cido (pH entre 0 e 7) ou bsico (pH entre 7 e 14) de diferentes solues. Misturando-se um pouco de suco de repolho e da soluo, a mistura passa a apresentar diferentes cores, segundo sua natureza cida ou bsica, de acordo com a escala abaixo.

Algumas solues foram testadas com esse indicador, produzindo os seguintes resultados:

33

Vamos Praticar

RESPOSTA

1) De acordo com esses resultados, as solues I, II, III e IV tm, respectivamente, carter: a) cido, bsico, bsico, cido. b) cido, bsico, cido, bsico. c) bsico, cido, bsico, cido. d) cido, cido, bsico, bsico. e) bsico, bsico, cido, cido.

2) Utilizando-se o indicador citado em sucos de abacaxi e de limo, 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 azul34

Vamos Praticar(UECE) O sistema a seguir mostra a ocorrncia de reao qumica entre um cido e um metal, com liberao do gs X.

a) O2 b) Cl2 c) O3 d) H2

RESPOSTA

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Conceituao de cidos e basesConceito cido-base de Arrhenius... Base todo composto que, dissolvido em gua, origina OH- como nico nion (o ction varia de base para base).

Segundo Arrhenius...

Observe:

NaOH(s)

H2O

Na+(aq) + OH -(aq) Ca2+(aq) + 2OH-(aq) Al3+(aq) + 3OH-(aq)

Ca(OH)2(s) Al(OH)3(s)

H2O H2O

Hidrxido de sdio slido se dissolve em gua produzindo ons Na+ e OH- em soluo aquosa36

BasesFrmulas e nomenclaturasnome do elemento Nox do elemento

HIDRXIDO de

+

+

NaOH : hidrxido de sdio Ca(OH)2 : hidrxido de clcio Al(OH)3 : hidrxido de alumnio

Fe(OH)2 : hidrxido de ferro (II) CuOH : hidrxido de cobre (I) NH4OH : hidrxido de amnio

- O nox do elemento s usado quando ele apresentar mais de um e deve ser escrito em algarismos romanos. - O NH4+ o ction amnio.37

BasesFrmulas e nomenclaturasApesar de menos usada atualmente, existe a nomenclatura dos sufixos: Nox menor: Hidrxido (elemento) + OSO Nox maior: Hidrxido (elemento) + ICO Lembre-se da nomenclatura dos oxicidos! Fe(OH)2 : hidrxido ser classificadas de acordo com o nmero Fe(OH)3 : hidrxido frrico. As bases podem ferroso. de hidroxilas presentes em suas frmulas. Exemplo: CuOH : hidrxido cuproso. monobases: NaOH, KOH, NH4OH Cu(OH)2 : hidrxido cprico. dibases: Ca(OH)2, Fe(OH)2 AuOH : hidrxido auroso. Au(OH)3 : hidrxido urico. tribases: Al(OH)3, Fe(OH)3, etc Sn(OH)2 : hidrxido estanoso. Sn(OH)4 : hidrxido estnico.38

BasesSaiba maisLCALI = BASE (substantivo, origem rabe al-qali = a cinza) ALCALINO = BSICO (adjetivo, origem rabe) As cinzas, em contato com a gua, produzem KOH. Na foto, vemos cinza jogada em gua contendo fenolftalena. O indicador adquire cor rsea, evidenciando que o meio fica bsico.

ATENO

Colocar foto pag. 357

No manipule cinzas com as mos desprotegidas nem leve boca ou aos olhos. Elas tm carter alcalino e efeito corrosivo sobre a pele, mucosa e olhos39

BasesAmnia (NH3): uma base diferenteHidroxila on caracterstico das bases

Amnia (molcula) Nas condies ambientes um gs de cheiro forte e irritante

Amnio (on positivo) No confunda amnia com amnio!

Ao contrrio das demais bases, que sofrem dissociao inica, ex.: NaOH, KOH, Ca(OH)2; a amnia (composto molecular) sofre ionizao quando dissolvida em gua.40

BasesDissociao inica: bases de metais e ionizao da amnia

A amnia No possui metal um composto molecular gasosa quando pura Em gua sofre ionizao

Outras bases

Possuem metal na composio So compostos inicos (*) So slidos quando puras Em gua sofrem dissociao inica Como vimos, a amnia uma base diferente das demais: aoser dissolvida em gua sofre ionizao e, nesse contexto, pode ser representada que frmula NH4OH e nem alcalinos (*) Os hidrxidos de metaispela no sejam alcalinosconsiderada terrosos apresentam um carter covalente bastante acentuado. como uma monobase

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Principais bases e suas aplicaes

Hidrxido de sdio. Comercialmente (impuro) conhecido por soda custica. Usado na fabricao de sabes, altamente corrosivo.

Conhecido por cal extinta ou apagada, o hidrxido de clcio comumente usado na construo civil (preparao de argamassa).42

Principais bases e suas aplicaes

Usado como anticido estomacal e laxante suave o hidrxido de magnsio conhecido por leite de magnsia, quando em suspenso aquosa.

Hidrxido de amnia. Obtido pela dissoluo da amnia (NH3) em gua, o chamado amonaco usado em alguns produtos de limpeza.43

BasesCiclo do Nitrognio

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Escala de pH

A escala de pH, em que p significa potencial e H hidrognio, consiste numa escala algortmica para exprimir a acidez ou alcalinidade de uma soluo.45

Vamos Praticar(FMU/Fiam-SP) Para combater a acidez estomacal causada pelo excesso de cido clordrico, costuma-se ingerir um anticido. Das substncias abaixo, encontradas no cotidiano das pessoas, a mais indicada para combater a acidez : a) refrigerante b) suco de laranja c) gua com limo d) vinagre e) leite de magnsiaRESPOSTA

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Vamos Praticar(FUA-AM) Analise a alternativa correta que indica uma das substncias ativas contidas no medicamento aziran, usado para neutralizar a hiperacidez estomacal:

a) Hidrxido de sdio b) cido clordrico c) cido sulfrico d) Hidrxido de alumnio e) cido ctricoRESPOSTA

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Qumica IndustrialProduo de H2SO4O cido sulfrico fabricado a partir das matrias-primas enxofre mineral, oxignio do ar e gua.

S(s)

+ O2(g)catalisador

SO2(g) SO3(g) H2SO4(aq)

SO2(g) + O2(g) SO3(g) + H2O (l)

O catalisador, indicado na 2. etapa, aumenta a velocidade Quando industrialmente vivel. O da reao, tornando-a puro, apresenta-se como catalizador um lquido incolor, (Pt) com usado para esta reao platina oleoso, pentxido de bastante denso (d=1,84 g/cm3) e divandio (V2O5) de alto ponto de ebulio (338oC)48

Qumica IndustrialProduo de HNO3O cido ntrico, HNO3, obtido industrialmente a partir do oxignio e do nitrognio do ar (ou da amnia) e da gua. OU

N2(g)

+ O2(g)

fasca eltrica Pt

2 NO(g) 4 NO(g) + 6H2O(g)

4NH3(g) + 5O2(g)

A platina o NOcomo catalisadorNO21. etapa, tornando a reao A seguir atua convertido em na , e este, por reao com gua, suficientemente rpida para ter utilidade industrial. produz o HNO3

2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) + HO2(l)

2 NO2(g) HNO2(aq) + HNO3(aq)49

De Olho no Vestibular(Mackenzie-SP) A partir da pirita, minrio tambm chamado de ouro dos tolos, pode-se obter cido sulfrico pelo processo representado nas etapas abaixo: 4 FeS2 + 11 O2 2 Fe2O3 + 8 SO2 2 SO2 + A 2 SO3 SO3 + B H2SO4 Nesse processo, as substncias A e B so, respectivamente: a) H2 e O2 b) SO2 e H2S c) O2 e H2O d) SO2 e H2O e) O3 e H2 Resoluo 2SO2 + O2 SO3 + H2O A = O2 B = H2OV2O5 V2O5

2SO3 H2SO4RESPOSTA50

De Olho no Vestibular(FUNVEST) cido ntrico produzido pela oxidao de amnia com excesso de oxignio, sobre um catalisador de platina, em uma seqncia de reaes exotrmicas. Um esquema simplificado desse processo a) Escreva as equaes qumicas balanceadas das (a) No reator: (Pt) reaes que ocorrem4NO(g) + 6H torre de oxidao no reator, na O(g) 4NH3(g) + 5O2(g) 2 e na torrede oxidao:Note que, desta ltima, sai de absoro. b) Na Na torre torre de oxidao, o NO convertido NO(g), nelaDe acordomaioro enunciado,gs A com a NO2 2(g) 2NO(g) + .Ogerado.2NO2(g) parte desse uma aproveitada na prpria torre, onde h oxignio em vez que absoro: Na torre de a velocidade dessa converso excesso. Duas reaes principais ocorrem nessa diminui com o aumento da temperatura, o 2NO2 HNO3(aq) + HNO2(aq) torre. (g) + H2O(l) 3HNO2(aq) HNO3(aq) um ocorre H2 torre b) Adispositivo A deve ser+ 2NO(g) + na O(g) de velocidade da reao que sistema de refrigerao (trocador de calor), na Uma parte do NO(g) da velocidade paraprpria oxidao, ao contrrio aproveitadada maioria das aumentar a rapidez do processo. reaes qumicas, diminui com o aumento da torre: temperatura.(g) 2NO(g) + O2 Baseando-se em tal informao, 2NO2(g) explique o que deve ser o dispositivo A. RESPOSTA (A) RESPOSTA (B)51

Cenas dos prximos captulos

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Crditos

Produzido por: Prof. Nelson Virgilio Engenheiro Qumico UFBA nelsonvcf@hotmail.com Blog: http://ensinodigital.blogspot.com

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