Características e Identificação das Reações Ácido-Base Introdução Existem várias teorias sobre acidez e basicidade. Contudo, não se trata realmente de teorias, mais simplesmente de diferentes definições para o que convencionamos denominar de ácido e base. Como se trata meramente de um caso de definição, não se pode dizer que uma teoria é melhor que a outra. Dessa forma, usamos a “teoria” mais conveniente para solucionar um determinado problema químico, interpretar um fenômeno químico ou representar uma reação química ácido-base. A Teoria de Arrhenius Em 1884, Arrhenius sugeriu que ácidos são espécies que possuem hidrogênio e que em solução produzem o cátion H+ (íon hidrônio) ou H3O+ (íon hidroxônio). Bases são espécies que possuem hidróxido e que em solução produzem o ânion, OH- (íon hidroxila). A Teoria de Brönsted-Lowry Em 1923, J.N. Brönsted e T.M. Lowry sugeriram, independentemente, que ácidos são definidos como doadores de prótons e bases aceitadores de prótons. Para soluções aquosas, a definição de Brönsted-Lowry não difere apreciavelmente da definição de Arrhenius de que íons hidrogênio (ácidos) e íons hidróxidos (bases) são formados em solução: Outros exemplos: H3O+(aq.) + HCl(aq.) + H2O(l) Base Ácido NH3 + Base CH3COOH Ácido Ácido Conjugado NH4+ H2O Ácido Conjugado Ácido + Base H2O Cl-(aq.) Base Conjugada + OHBase Conjugada CH3COOBase Conjugada + H3O+ Ácido Conjugado O caráter ácido ou básico de uma substância pode ser avaliado por indicadores, também conhecidos como indicadores de pH, que, em geral, são substâncias orgânicas que possuem a propriedade de mudar de coloração com a variação de pH do meio. A mudança de coloração se processa de uma maneira gradual entre valores definidos da escala de pH como indica a Tabela a seguir. Procedimento Experimental Reagentes Ácido Acético (CH3COOH) 0,5 mol/L; Ácido Cítrico (C6H8O7) 0,5 mol/L; Ácido Bórico (H3BO3) 0,5 mol/L; Cloreto de Amônio (NH4Cl) 0,5 mol/L; Bicarbonato de Sódio (NaHCO3) 0,5 mol/L; Carbonato de Sódio (Na2CO3) 0,5 mol/L; Hidróxido de Magnésio (Mg(OH)2) 0,5 mol/L; Hidróxido de Sódio (NaOH) 0,5 mol/L; Solução indicadora de Fenolftaleína; Solução indicadora de Azul de Bromotimol; Água Destilada; Solução indicadora de (Previamente preparada). Repolho roxo Materiais 27 Béqueres de 50 ml ou 100 ml (Pode-se usar copos descartáveis); Frasco conta-gotas; Proveta 50 ml; Espátula (Pode-se usar uma colher); Circuito elétrico com lâmpada de LED. Alunos:_______________________________________n°s__________Série: ______ Teste de Soluções Eletrolíticas Previamente, separe e identifique 5 béqueres limpos e secos, sendo um béquer para cada umas das soluções a serem testadas; Com o auxílio de uma proveta, meça o volume 30 ml de água destilada e transferia esse volume para um béquer. Repita esse procedimento para outros três béqueres; Em um dos béqueres contendo 30 ml de água destilada, insira a extremidade do fio desencapado do circuito elétrico, e observe se a lâmpada de LED acende ou não. Anote o resultado observado na tabela. No 2° béquer contendo 30 ml de água destilada, dissolva de 1 a 2 gramas de cloreto de sódio NaCl (a ponta da espátula). Insira a extremidade do fio desencapado do circuito elétrico, e observe se a lâmpada de LED acende ou não. Anote o resultado observado na tabela; No 3° béquer contendo 30 ml de água destilada, dissolva de 1 a 2 gramas de Sacarose C12H22O11 (a ponta da espátula). Insira a extremidade do fio desencapado do circuito elétrico, e observe se a lâmpada de LED acende ou não. Anote o resultado observado na tabela; No 4° béquer, com o auxílio de uma proveta, transfira 30 ml de solução de Ácido Acético 0,5 mol/L. Insira a extremidade do fio desencapado do circuito elétrico e anote o resultado observado na tabela; No 5° béquer, com o auxílio de uma proveta, transfira 30 ml de solução de Ácido Bórico 0,5 mol/L. Insira a extremidade do fio desencapado do circuito elétrico, e anote o resultado observado na tabela. Questão 01 Há algumas substâncias que têm a capacidade de ionizar-se quando dissolvidas em solução, podendo ser um eletrólito forte ou fraco, tal como é o caso dos ácidos e das bases. Baseado nesta afirmação e no teste de condutividade realizado com o vinagre e água boricada, qual das duas substâncias ácidas (ácido acético e ácido bórico) apresenta caráter de ácido mais forte? Justifique sua resposta. Teste de Caráter Ácido e Básico das Soluções Previamente, separe e identifique 3 béqueres limpos e secos, para cada umas das soluções a serem testadas; Com o auxílio de uma proveta, mesa o volume 30 ml de água destilada. Em seguida, transferia esse volume para cada um dos 3 béqueres previamente marcados; No 1° béquer contendo 30 ml de água destilada, adicione 3 ml de solução indicadora de repolho roxo. Observe a coloração resultante da solução, faça uma comparação com escala de cores e anote os resultados obtidos na tabela. No 2° béquer contendo 30 ml de água destilada, adicione 3 gotas de solução indicadora de fenolftaleína. Observe a coloração resultante da solução e anote os resultados obtidos, na tabela; No 3° béquer contendo 30 ml de água destilada, adicione 3 ml de solução indicadora de azul de bromotimol. Observe a coloração resultante da solução e anote os resultados obtidos na tabela; Repita este mesmo procedimento descrito anteriormente para as demais soluções citadas na tabela e água destilada. Observe as colorações resultantes das soluções e anote os resultados obtidos na tabela. Béquer (30 ml de Solução) Coloração com Repolho roxo Tabela de Resultados Coloração Coloração com com Azul Fenolftaleín de a Bromotimol Característic a Ácida ou Básica? Intensidade Luminosa do LED Água Destilada Ácido Cítrico C6H8O7 -------- Hidróxido de magnésio, Mg(OH)2 Cloreto de Amônio NH4Cl -------- Carbonato de sódio, Na2CO3 -------- -------- Ácido acético, CH3COOH Ácido Bórico, H3BO3 Bicarbonato de Sódio, NaHCO3 Hidróxido de Sódio, NaOH Cloreto de Sódio, NaCl Sacarose C12H22O11 -------- -------- -------- -------- -------- -------- -------- -------- -------- -------- Questão 02 Marque a alternativa correta (questões I a V), nas equações químicas que representam a ionização em água, tal como uma teoria ácido base apropriada, que justifique o caráter observado em solução aquosa, para as seguintes substâncias a seguir: I – Ácido Bórico A) H3BO3(aq.) H+(aq.) + H2BO3-(aq.) - Ácido de Arrhenius. B) H3BO3(aq.) + H2O(l) 2H+(aq.) + H2BO3-(aq.) - Ácido de Brönsted-Lowry. C) H3BO3(aq.) + H2O(l) OH-(aq.) + H2BO2(aq.) - Ácido de Arrhenius. II – Cloreto de Amônio A) NH4Cl(s) NH4+(aq.) + Cl-(aq.) 2NH4+(aq.) + H2O(l) ↔ H3O-(aq.) + 2NH3(aq.) Ácido de Brönsted-Lowry. NH3+(aq.) + Cl-(aq.) Ácido de Brönsted-Lowry. B) NH3Cl(aq.) C) NH4Cl(s) NH4+(aq.) + Cl- (aq.) NH4+(aq.) + H2O(l) ↔ H3O+(aq.) + NH3(aq.) - Ácido de Brönsted-Lowry. III – Carbonato de Sódio A) Na2CO3(s) Na+(aq.) + NaCO3-(aq.) NaCO3-(aq.) + H2O(l) ↔ NaHCO3-(aq.) + OH-(aq.) - Ácido de Brönsted-Lowry. B) Na2CO3(s) 2Na+(aq.) + CO32-(aq.) CO32-(aq.) + H2O(l) ↔ HCO3-(aq.) + OH-(aq.) - Base de Brönsted-Lowry. C) Na2CO3H(s) 2Na+(aq.) + H+ + CO32-(aq.) CO32-(aq.) + H+(aq.) + H2O(l) ↔ H5CO3-(aq.) + 2OH-(aq.) Base de Arrhenius. IV – Bicarbonato de Sódio A) NaHCO3(s) Na+(aq.) + HCO3- (aq.) HCO3-(aq.) + H2O(l) H2CO3(aq.) + OH-(aq.) - Ácido de Arrhenius. B) NaH2CO6(aq.) NaH2(aq.) + CO3-(aq.) CO3-(aq.) + H2O(l) C+(aq.) + O-2(aq.) - Base de Brönsted-Lowry. C) NaHCO3(s) Na+(aq.) + HCO3- (aq.) HCO3-(aq.) + H2O(l) ↔ H2CO3(aq.) + OH-(aq.) - Base de Brönsted-Lowry. V – Hidróxido de Magnésio Mg2+(aq.) + 2OH-(aq.) - Base de Arrhenius. A) Mg(OH)2(s) B) 2Mg(OH)2(s) + H2O(l) ↔ 4Mg2+(aq.) + 2OH-(aq.) - Base de Brönsted-Lowry. C) Mg(OH)2(s) Mg2+(aq.) + 2OH-(aq.) - Ácido de Arrhenius. Questão 03 Como observado, o indicador de repolho roxo tem uma variação de coloração maior em função do pH que os indicadores comerciais sintéticos que foram utilizados no experimento. A partir da coloração observada neste indicador, qual das substâncias testadas tem um maior caráter ácido e qual ter um maior caráter básico? Justifique sua resposta. Questão 04 A amônia, NH3, é um gás incolor de odor pungente. Este gás é bastante toxico e se dissolve em água (conforme representado abaixo), liberando calor. Esta solução aquosa de amônia, quando nela se pinga algumas gotas de solução indicadora de fenolftaleína, muda a sua coloração passando de incolor para rosa. De acordo com o conteúdo abordado, essa solução aquosa de amônia tem caráter ácido ou básico? Use uma teoria ácido base apropriada que justifique essa característica. NH3 (g) + H2O (l) ↔ NH4+ (aq.) + OH- (aq.)