ÁCIDO E BASE

ÁCIDO E BASE: CONCEITO E PROPRIEDADES
Figura 1 – Ácidos e bases
Fonte: Liza54500/Shutterstock.com
CONTEÚDOS
•
Ácido sulfúrico: produção industrial, importância e propriedades
•
Definição de ácido e base
•
Propriedades dos ácidos e bases
•
Ácidos e bases do cotidiano
•
Como identificar as propriedades ácida e básica da substância - indicador
AMPLIANDO SEUS CONHECIMENTOS
Ácidos e bases são encontrados em quase todo lugar! No nosso dia a dia temos contato,
direta ou indiretamente com inúmeras substâncias, que apresentam propriedades
ácidas ou básicas. A maior parte delas são seguras, inofensivas e, de alguma forma,
apresentam alguma utilidade para nós. Outras nem percebemos sua presença e
importância, pois são utilizadas como insumos 1 para a fabricação de algum produto
industrial ou objeto.
1
Insumo: matéria-prima utilizada na indústria para produzir algum bem para o consumidor.
Ácido sulfúrico: produção industrial e importância
O ácido sulfúrico é um dos insumos mais importantes produzidos mundialmente em
larga escala industrial. Essa substância é muito utilizada para a produção de
fertilizantes, derivados petroquímicos, tintas e detergentes. Aproximadamente dois
terços são usados na fabricação dos fertilizantes fosfato e sulfato de amônia.
Essa substância é produzida comercialmente pela queima do enxofre. Neste processo,
o dióxido de enxofre (SO2) formado, é oxidado 2 a SO3 (trióxido de enxofre), por contato
com o catalisador 3 V2O5.
1000 °C
S (g)
+ O2 (g)
2 SO2 (g)
+ O2 (g)
SO2 (g)
500 °C, V2O5
2 SO3 (g)
Como o trióxido de enxofre (SO3) forma um óxido corrosivo com água, ele é absorvido
em ácido sulfúrico concentrado, 98 %, para dar um líquido oleoso, denso, chamado
óleom:
SO3 (g)
+ H2SO4 (l)
→
H2S2O7 (l)
O óleom (H2S2O7) é convertido no ácido pela diluição com água:
H2S2O7 (l) + H2O (l) → 2 H2SO4 (l)
Propriedades do ácido sulfúrico
O ácido sulfúrico é um líquido oleoso, sem cor, corrosivo 4 e ferve (além de se decompor),
a 300°C. Essa substância apresenta três importantes propriedades químicas: é um
agente desidratante, um ácido forte e um agente oxidante 5.
2
Oxidação: perda de elétrons sofrida por determinada espécie em uma reação de oxirredução (reação
com transferência de elétrons).
3
Catalisador: substância que modifica a velocidade de uma reação química (acelera a reação), mas não
participa como reagente.
4
Corrosivo: aquilo que ataca (dissolve) metais.
5
Agente oxidante: participa de uma reação de oxirredução (reação com transferência de elétrons),
provocando a oxidação do outro participante.
A poderosa ação desidratante do ácido sulfúrico pode ser vista quando um pouco do
ácido concentrado é derramado sobre a sacarose, C12H22O11, uma massa espumosa,
preta de carbono forma-se como resultado da retirada de água.
Figura 2 – Reação do ácido sulfúrico com sacarose
Fonte: Ponto Ciência
C12H22O11 (s) → 12 C (s) + 11 H2O (l)
Nesta reação ocorre a liberação da espuma e uma fumaça, constituída pelos gases CO
e CO2, formados em reações que acontecem simultaneamente.
Ao manipular o ácido sulfúrico, este deve ser diluído lentamente com a água e com
muito cuidado, tendo a precaução de adicionar o ácido à água, e não o inverso, para
evitar que o ácido concentrado respingue. Em contato com a pele, ocorre a desidratação
do tecido, ocasionando ferimentos e até destruição dela, com queimaduras sérias e
difíceis de serem curadas. A inalação de vapores ou névoas de ácido sulfúrico,
prejudicam os tecidos do trato respiratório superior e olhos. A exposição a longo prazo
pode causar desgaste dos dentes.
Figura 3 - Ácido é corrosivo e desidratante
Fonte: Rashad Ashurov/Shutterstock.com
Diante desta descrição é possível perceber o poder destrutivo dessa substância.
Definição de ácido e base
O cientista Arrhenius sugeriu a seguinte definição para ácido: o ácido é um composto
que contém hidrogênio e reage com a água para formar íons hidrogênio (o cátion H+).
Desta forma, a dissolução do ácido clorídrico em água, pode ser representada da
seguinte maneira:
HCl (aq) + H2O (l) → H+ (aq) + Cl– (aq)
Considerando a definição de Arrhenius, pode-se dizer que ácidos são substâncias
moleculares e quando são misturados com a água, sofrem o processo de ionização,
liberando íons H+ e um ânion.
Veja o que acontece com o ácido nítrico (HNO3) quando colocado em água:
HNO3 (aq) + H2O (l) → H+ (aq) + NO3– (aq)
Essa definição foi uma das primeiras sugestões e é bastante específica para o solvente
água. Dois cientistas, Bronsted e Lowry, trabalhando de forma independente,
colaboraram para conceituar que ácido é uma substância doadora de prótons.
Desta forma, a dissolução do ácido clorídrico pode ser representada por:
HCl (aq) + H2O (l) → H3O+ (aq) + Cl– (aq)
Nesta representação, o H3O+ é o próton e o Cl–, o ânion.
O HCl e HNO3 são ácidos de Bronsted-Lowry, pois as moléculas dessas substâncias
contém átomos de hidrogênio que podem doar prótons para outras substâncias.
Em contrapartida, a substância que apresenta a capacidade de receber prótons é uma
base. De forma geral, consideramos bases as substâncias que apresentam o íon OH−,
íon que recebe os prótons dos ácidos.
O hidróxido de sódio, outra substância muito importante na indústria química, é uma
base. Veja que, quando dissolvida em água, libera ânion OH−.
NaOH (aq)
+ H2O (l) → Na+ (aq) + OH−
Propriedades gerais dos ácido e base
Os ácidos têm sabor azedo ou “picante”. Em geral, reagem com os metais, liberando
gás hidrogênio (H2) e neutralizam as substâncias de propriedades básicas.
As bases, são reconhecidas pela sensação de “ensaboadas”, escorregadias, tem sabor
adstringente, ou seja, amargo. Algumas bases também são corrosivas e devem ser
manuseadas com cuidado.
Observe na tabela a seguir, a aplicação de alguns ácidos e bases.
Ácidos mais comuns
Nome comum
Fórmula
Aplicações
É o ácido clorídrico impuro, usado em limpeza
Ácido muriático
HCl(aq)
pesada, por exemplo, para remover resíduos de
construção
civil
e fabricação
de
haletos
orgânicos.
Ácido sulfúrico
H2SO4(aq)
Ácido nítrico
HNO3(aq)
Muito usado como catalisador e como reagente
em processos industriais.
Usado
como
reagente
na
produção
de
compostos orgânicos.
Usado na formação de fosfato, superfosfatos e
Ácido fosfórico
H3PO4(aq)
na fabricação de bebidas refrigerantes tipos
“cola”.
Bases mais comuns
Soda cáustica
NaOH(s)
Usada como forte produto de limpeza para
tubulações e na fabricação de sabão.
Utilizada
como
antiácido
para
Cal apagada
Ca(OH)2(s)
Leite de magnésia
Mg(OH)2(aq) Usado como antiácido e laxante.
Hidróxido de alumínio
Al(OH)3(s)
neutralizar
efluentes e na construção civil.
Usado como antiácido; substância da qual se
extrai o alumínio.
Água de cal
Ca(OH)2(aq) Usada para identificar o CO2(g) .
Água de barita
Ba(OH)2(aq) Usada na neutralização de ácidos.
É claro que ninguém vai sair experimentando as substâncias para verificar as
propriedades ácidas ou básicas. Existe outra forma segura para realizar essa
verificação.
Indicadores químicos
Ácidos e bases mudam a cor de certos corantes conhecidos como indicadores. Existem
vários tipos, naturais e artificiais.
Dentre os naturais, são indicadores: o tornassol, que é uma substância extraída de
líquens 6 e o suco de repolho roxo. A substância presente no repolho roxo que o faz
mudar de cor em meio ácido e básico, é a antocianina, responsável por uma grande
parte das cores vermelhas, violetas e azuis na natureza.
Em meio neutro, o suco de repolho roxo é roxo, e sua cor varia do vermelho, no meio
ácido, à purpura e verde em meio básico. Em contato com base muito forte, o suco fica
verde amarelado.
Figura 4 – Comportamento do indicador de suco de repolho roxo em diferentes meios
Fonte:
Zlikovec /Shuterstock.com
Existe o papel de tornassol vermelho, azul e neutro. O papel vermelho serve para testar
base e, o papel azul para testar ácido.
6
Líquen: organismo formado pela associação simbiótica entre fungos e algas verdes ou azuis.
Figura 5 – Papel de tornassol azul e vermelho
Fonte: Ebah
Observe na tabela a seguir, o comportamento desses papéis em diferentes meios.
O papel de tornassol neutro serve para testar substâncias ácidas e básicas.
Figura 6 – Papel tornassol neutro em meio ácido e em meio básico
Fonte: Mundo educação
Um indicador artificial muito comum é a fenolftaleína, que é incolor. Em meio ácido,
continua incolor e se torna cor de rosa em meio básico. Quanto mais básico for o meio,
mais intensa fica a cor do indicador.
Fenolftaleína
pH abaixo de 8,0
pH entre 8,0 e 10,0
pH entre 10,0 e 12,0
Incolor
Rosa
Roxo ou púrpura
Aprofunde seus conhecimentos sobre a escala de pH e indicadores realizando a leitura
da seção Leitura complementar.
ATIVIDADES
1. Classifique as afirmações em verdadeiro (V) ou falso (F).
a)
(
)
As bases apresentam sabor adstringente.
b)
(
)
Os ácidos podem ser identificados utilizando-se papel de tornassol
vermelho.
c)
(
)
O ácido sulfúrico é um importante insumo usado na fabricação de
fertilizantes.
d)
(
)
O hidróxido de sódio em contato com a fenolftaleína deixa o indicador
incolor.
e)
(
)
Por definição, base é a sustância que apresenta íons OH−, podendo
receber prótons.
f)
(
)
Os ácidos apresentam sabor azedo e são doadores de prótons.
2. (ENEM) O suco extraído do repolho roxo pode ser utilizado como indicador de
caráter ácido (pH entre 0 e 7) ou básico (pH entre 7 e 14) de diferentes soluções.
Misturando-se um pouco de suco de repolho e da solução, a mistura passa a
apresentar diferentes cores, segundo sua natureza ácida ou básica, de acordo com
a escala abaixo.
Algumas soluções foram testadas com esse indicador, produzindo os seguintes
resultados:
De acordo com esses resultados, as soluções I, II, III e IV têm, respectivamente,
caráter:
a) ácido/básico/básico/ácido
b) ácido/básico/ácido/básico
c) básico/ácido/básico/ácido
d) ácido/ácido/básico/básico
e) básico/básico/ácido/ácido
3. (FAEE) O hidróxido de magnésio, Mg(OH)2, que é um componente do “leite de
magnésia”, é
a) um ácido de Arrhenius.
b) uma base de Arrhenius.
c) um sal
d) um óxido.
e) um hidreto.
4. Complete a tabela com as cores dos indicadores nos seguintes meios:
Indicador
Fenolftaleína
Tornassol vermelho
Tornassol azul
Ácido
Base
5. (UFMG) A cor das hortênsias depende da acidez do solo. A cor azul predomina em
pH menor que 5,5 e a cor rosa, em pH maior que 6,5. Três vasos, contendo o mesmo
tipo de solo – com pH 7,5 –, forma tratados para o cultivo de hortênsias da seguinte
forma:
Vaso I: adição de CaCO3 (sal de decomposição básico em meio aquoso).
Vaso II: Adição de Al2(SO4)3 (sal de decomposição ácido em meio aquoso).
Vaso III: Adição de KNO3 (sal de decomposição neutro em meio aquoso).
Assim sendo, é correto afirmar que a predominância da cor azul pode ocorrer
a) apenas nos vasos I e III.
b) apenas nos vasos II e III.
c) apenas no vaso II.
d) apenas no vaso I.
6. Complete a cruzadinha sobre ácido e bases. Leia com atenção as dicas e, caso
necessário, consulte outros materiais, ou ainda, realize a leitura complementar sobre
a “escala de pH”.
Horizontal
1. Escala para medir a acidez ou basicidade de uma substância ou solução.
4. Substância que apresenta sabor azedo, libera cátions H+ em água e está presente
em frutas cítricas.
6. Substância que apresenta comportamento diferente em meio ácido e básico e que
muda de cor nos diferentes meios.
8. Substância que também é conhecida como hidróxido, é capaz de receber prótons
e apresenta sabor adstringente.
9. Matéria-prima da indústria química e é utilizada na fabricação de outros produtos.
Vertical
2. Os ácidos reagem com metais e liberam o gás __________________.
3. Possui poder desidratante e é corrosivo: ácido ____________________.
5. Indicador incolor que em meio ácido permanece incolor e em meio básico fica
rosa.
7. Tornassol apropriado para identificar ácidos.
Ácidos, bases e indicadores de pH
LEITURA COMPLEMENTAR
O pH (potencial hidrogeniônico) pode ser determinado matematicamente e indica a
concentração de íons H+ de uma substância ou solução. Substâncias neutras
apresentam pH = 7,0, substâncias ácidas apresentam pH < 7,0 e substâncias básicas
apresentam pH > que 7,0.
A escala de pH é uma escala numérica e serve para comparar a acidez e/ou basicidade
das substâncias, como apresentado a seguir.
Substância
pH
Ácido de bateria
Suco gástrico
Suco de limão
Refrigerante tipo cola
Vinagre
Suco de laranja ou maçã
Cerveja
Café
Chá
Chuva ácida
Saliva de pacientes com câncer
Leite
Água pura
Saliva humana
Sangue humano
Água do mar
Sabonete comum
Amoníaco
Água sanitária
Hidróxido de sódio (soda cáustica)
Figura 7 – pH de algumas substâncias
Fonte: Wikipedia
Esses são alguns exemplos de substâncias do cotidiano, os quais são conhecidos os
valores de pH.
Industrialmente saber e controlar o pH das reações químicas é muito importante, já que
se alguma reação acontecer no meio não apropriado, pode ocorrer a perda de toda a
produção programada, e pode acontecer reações inesperadas, comprometendo a
segurança da fábrica. Por isso, controlar o pH das reações é imprescindível em uma
indústria química.
INDICAÇÕES
Para saber mais sobre ácidos e bases assista ao vídeo “Funções químicas e suas
reatividades”. Esse vídeo compõe a série É tempo de Química, do projeto Condigital da
PUC do Rio de Janeiro, para produção de conteúdos educacionais digitais multimídia.
No vídeo são apresentadas as propriedades dos ácidos e bases e algumas aplicações
dessas substâncias.
Sobre os indicadores, ouça o podcast pH e indicadores. O programa está disponível na
Biblioteca digital do Porta EJ@. Além do áudio, estão disponíveis o roteiro e a atividade
Sequência didática, que traz exercícios para verificação da compreensão do conteúdo
abordado.
REFERÊNCIAS
ALMEIDA José Ricardo L.; BERGMAN Nelson; RAMUNNO Franco A. L. Química Geral
– Caderno de Atividades. 3ª ed: São Paulo: Harbra, 2015.
ATKINS Peter; JONES Loretta. Princípios de química: questionando a vida moderna
e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman. 2001.
ISUYAMA Reiko. Telecurso: Química. 2. Ed, Rio de Janeiro. Fundação Roberto
Marinho. 2008, pág. 12-20.
EBAH.
Papel
de
tornassol
azul
e
vermelho.
Disponível
em:
<http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA0UkAB/ph-indicadores>. Acesso em 14 jun.
2016. 16h.
LIZA54500/SHUTTERSTOCK.COM.
Ácidos
e
bases.
Disponível
em:
<http://www.shutterstock.com/pic.mhtml?id=372770197&src=id>. Acesso em 16 jun.
2016. 9h.
MUNDO EDUCAÇÃO. Papel tornassol neutro em meio ácido e em meio básico.
Disponível
em:
<http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/indicadores-acido-
base.htm>. Acesso em 15 jun. 2016. 15h25min.
PONTO CIÊNCIA. Reação do ácido sulfúrico com sacarose. Disponível em:
<https://www.youtube.com/watch?v=dlm2CIiqvUs>. Acesso em 10 jun. 2016. 16h30min.
RASHAD ASHUROV/SHUTTERSTOCK.COM. Ácido corrosivo e desidratante.
Disponível
em:
<http://www.shutterstock.com/pic.mhtml?id=381344038&src=id>.
Acesso em 15 jun. 2016. 14h15min.
SANTOS Wildson; MÓL Gerson, etc. Química cidadã. Volume 2. 1ª edição, São Paulo:
Nova Geração, 2010.
ZLIKOVEC /SHUTERSTOCK.COM. Comportamento do indicador de suco de
repolho roxo em diferentes meios. Disponível em:
<http://www.shutterstock.com/pic.mhtml?id=246050884&src=id>. Acesso em: 16 jun.
2016. 15h45min.
WIKIPEDIA. pH de algumas substâncias. Disponível em:
<https://pt.wikipedia.org/wiki/PH>. Acesso em: 20 jun. 2016. 11h20min.
GABARITO
1.
a)
( V ) As bases apresentam sabor adstringente.
b)
( F ) Os ácidos podem ser identificados utilizando-se papel de tornassol
vermelho.
Comentários: O correto é utilizar o papel de tornassol azul.
c)
( V ) O ácido sulfúrico é um importante insumo usado na fabricação de
fertilizantes.
d)
( F ) O hidróxido de sódio em contato com a fenolftaleína deixa o indicador
incolor.
Comentários: Bases em contato com a fenolftaleína ficam rosa ou
púrpura.
e)
( V ) Por definição, base é a sustância que apresenta íons OH−, podendo
receber prótons.
f)
( V ) Os ácidos apresentam sabor azedo e são doadores de prótons.
2. Alternativa E.
3. Alternativa B.
4.
Indicador
Ácido
Base
Fenolftaleína
Incolor
Rosa/púrpura
Tornassol vermelho
Vermelho
Azul
Tornassol azul
Vermelho
Azul
5. Alternativa C. O sal Al2(SO4)3 apresenta propriedades ácidas, conforme mencionado
no enunciado. Considerando suas propriedades, ao adicionar essa substância no
vaso, a cor da hortênsia será azul, que é a cor que predomina em meio com pH <
5,5.
6. Resposta da cruzadinha