Água, Matéria 2015

A Água e Suas Relações
Funções Inorgânicas
Ácidos, Bases e Sais
Água
Introdução:
• É constituída por 2 gases:
 Hidrogênio
 Oxigênio
Na proporção 2:1, ou seja 2 átomos de hidrogênio e 1 átomo de oxigênio
Sua Fórmula Química é H20
• Sinônimos:
 Ácido hidroxílico
 Hidróxido de hidrogênio
 Óxido de hidrogênio
 Monóxido de dihidrogênio
• Ionização:
 H2O  H+ + OH-
Água
Funções:
• Nos Seres Vivos: Transportes Transmembrabas: 10%
• Nas Indústrias: 21%
• Na Agricultura: 69%
• Na Geologia: para análises
Água
Propriedades:
• Molécula Polar
• Formam “Pontes de Hidrogênio”
• Dilatação anômala
• Solvente universal
• Tensão Superficial
• Densidade maior (3,984oC)
• Estável na Atmosfera
• Incolor
• Calor Específico
Água
Propriedades:
• Molécula Polar
• Formam “Pontes de Hidrogênio”
Água
Propriedades:
• Dilatação anômala:
 A água entre 0oC e 4oC se torna menos densa: congela a superfície
o Contração da moléculas: “pontes de hidrogênio”
o Diminuição do volume
V: volume
V
V min
Densidade máxima
4
T: temperatura (oC)
Água
Propriedades:
• Solvente universal
Água
Propriedades:
• Solvente universal
Água
Propriedades:
• Tensão Superficial: Maior
Água
Propriedades:
• Densidade maior (3,984oC)
Água
Propriedades:
• Densidade maior (3,984oC)
Água
Propriedades:
• Estável na Atmosfera: absorve a radiação infravermelha,
atenuando o efeito estufa
Água
Propriedades:
• Estável na Atmosfera: absorve a radiação infravermelha,
atenuando o efeito estufa
Água
Propriedades:
• Incolor: possibilita a penetração dos raios ultravioleta (luz),
que serão necessários para a fotossíntese marinha
Água
Propriedades:
• Calor Específico: é a tendência da substância de aumentar sua
temperatura ao receber uma fonte de calor: o da água é alto
Calor Específico da água é 4,18 J/goC:
para aquecer em 1oC a quantidade de 1g
de água é necessário que ela absorva
4,18J de energia
Regula a temperatura corpórea e o
clima global
Água
Propriedades:
• Calor Específico: é a tendência da substância de aumentar sua
temperatura ao receber uma fonte de calor: o da água é alto
Água
Potencial de ionização da água: na temperatura 250C
HOH
H+ + OH-
Ki = [H+] . [OH-]
[H2O]
Ki . [H2O] = [H+] . [OH-]
como [H2O] é constante, o produto Ki . [H2O] também é
constante e será chamado de Kw , o produto iônico da água
Kw = [H+] . [OH-]
Kw só varia com a temperatura
Em 1 litro de H2O a 250C temos: [H+] = [OH-] = 1,0 . 10-7 mol/L
Kw = [H+] . [OH-]
Kw = 10-7 . 10-7
Kw = 10-14
Água
Potencial de ionização da água: na temperatura 250C
Kw = [H+] . [OH-]
Kw = 10-14
10-14 = [H+] . [OH-]
log 10-14 = log [H+] + log [OH-]
- log 10-14 = (-log [H+]) + (-log [OH-])
- log = p (potencial)
14 = pH + pOH
Potencial Hidrogeniônico:
pH = -log [H+]
Potencial Hidroxiliônico
pOH = -log [OH-]
[H+] = [OH-] = 10-7 mol/L
pH = pOH = 7
meio neutro: pH = 7
meio ácido: pH < 7
meio básico: pH > 7
Água
pH das Soluções:
É o símbolo para determinar a grandeza físico-química do
Potencial Hidrogeniônico, que indica a acidez, neutralidade
ou alcalinidade de uma solução aquosa.
Água
pH das Soluções:
pH + pOH = 14
[H+] = 10-4 mol/L
[OH-] = 10-10 mol/L
pH = -log 10-4 : pH = 4
pOH = -log 10-10 : pOH = 10
Funções Inorgânicas
Ácidos
Bases
Sais
Ácidos
Definição:
São substâncias que em solução aquosa sofrem ionização,
liberando como o único cátion o H+.
Hx A
água
xH+ (aq) + Ax- (aq)
Ácidos
Grupos:
• Hidrácidos
• Oxiácidos
Ácidos
Grupos:
• Hidrácidos: ácidos sem oxigênio
 HF: ácido fluorídrico
 HCl: ácido clorídrico
 HBr: ácido bromídrico
 HI: ácido iodídrico
 H2S: ácido sufídrico
 HCN: ácido cianídrico
Ácidos
Grupos:
• Oxiácidos: ácidos com oxigênio
 HClO3: ácido clórico
 H2SO4: ácido sulfúrico
 HNO3: ácido nítrico
 H3PO4: ácido fosfórico
 H2CO3: ácido carbônico
Ácidos
Classificação:
• Número de Hidrogênios Ionizáveis
• Grau de Ionização
• Volatilidade
Ácidos
Classificação:
• Grau de ionização (α): é a relação entre o número de
moléculas ionizadas e o número total de moléculas dissolvidas
α = nº de moléculas ionizadas
nº de moléculas dissolvidas
o Fortes
o Semifortes
o Fracos
Ácidos
Classificação:
• Grau de ionização (α): é a relação entre o número de
moléculas ionizadas e o número total de moléculas dissolvidas
α = nº de moléculas ionizadas
nº de moléculas dissolvidas
o Hidrácidos:
Fortes
Semifortes
Fracos
α ≥ 50%
5% < α > 50%
α ≤ 5%
HCl, HBr, HI
HF
H2S, HCN
Ácidos
Propriedades:
• Sabor azedo
• Líquido fumegante
• Líquido corrosivo
• Ação sobre os indicadores de pH: baixo pH
• Condutibilidade elétrica em meio aquoso
• Extremamente perigoso
• Reação com metais: determina a formação de um sal deste
metal e libera o gás hidrogênio
• Reação com os ânions carbonato e bicarbonato formando um
sal, água e libera gás carbônico:
CaCO3 (s) + 2HCL (aq)
CaCl2 (aq) + H2O (l) + CO2 (g)
NaHCO3 (s) + HCl (aq)
NaCl (aq) + H2O (l) + CO2 (g)
Ácidos
Aplicações:
• ácido fluorídrico (HF): corrói o vidro
• ácido clorídrico (HCl): suco gástrico
• ácido sulfídrico (H2S): ovo podre
• ácido cianídrico (HCN): mandioca e sol, ácido tóxico
• ácido sulfúrico (H2SO4): baterias dos automóveis
• ácido carbônico (H2CO3): presente nos refrigerantes
• ácido fosfórico (H3PO4): refrigerante a base de cola
• ácido nítrico (HNO3): fabricação de explosivos
• ácido acético (H3CCOOH): produção do vinagre
Bases ou Hidróxidos
Definição:
São substâncias que em solução aquosa sofrem ionização,
liberando como o único tipo de ânion os íons OH- (Hidroxila).
C(OH)x
água
Cx+ (aq) + x OH- (aq)
São portanto Hidróxidos de Metais (cátion):
NaOH
Ca(OH)2
Al(OH)3
água
água
água
Na+ + OHCa2+ + 2OHAl3+ + 3OH-
Bases ou Hidróxidos
Classificação:
• Número de Hidroxila
• Solubilidade em água
• Grau de Ionização
Bases ou Hidróxidos
Classificação:
• Grau de Ionização: está relacionada com a solubilidade das
bases, quanto maior a solubilidade maior será sua força de
dissociação, logo será considerada uma Base Forte. Logo, se
uma base for pouco solúvel apresentará uma força de
dissociação menor, portanto, será uma Base Fraca
Características das Bases
Base Solúvel
Elevado Grau de Dissociação
Base Insolúvel Baixo Grau de Dissociação
Base Forte
LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH,
Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2
Base Fraca
NH4OH e as bases dos demais metais
Bases ou Hidróxidos
Propriedades:
• Sabor adstringente, que “amarra” a boca
• Líquido extremamente perigoso
• Ação sobre os indicadores de pH: alto pH
• Reações com ácidos: ocorrerá a neutralização pela formação
de água e a formação de um sal (salificação)
Bases ou Hidróxidos
Aplicações:
• hidróxido de sódio (NaOH): produção de sabão
• hidróxido de magnésio (Mg(OH)2): antiácido gástrico
• hidróxido de cálcio (Ca(OH)2: a cal utilizada nas pinturas e
na argamassa
• hidróxido de amônio NH4OH: nos fertilizantes agrícolas e
produtos de limpeza
Sais Minerais
Definição:
São substâncias que em solução aquosa sofrem dissociação,
produzindo pelo menos um cátion diferente do H+ pelo menos
um ânion diferente do OHNa+Cl-
(s)
Ag+NO3- (s)
Na+HCO3- (s)
água
água
água
Na+(aq) + Cl-(aq)
Ag+(aq) + NO-3 (aq)
Na+(aq) + HCO-3 (aq)
Sais Minerais
Definição:
Ânions
acetato: H3CCOO-
bicarbonato: HCO3-
bissulfato: HSO4-
brometo: Br-
carbonato: CO32-
cianeto: CN-
cloreto: Cl-
fluoreto: F-
fosfato: PO43-
hipoclorito: ClO-
iodeto: I-
nitrato: NO3-
nitrito: NO2-
permanganato: MnO4- pirofosfato: P2O74-
sulfato: SO42-
sulfeto: S2-
sulfito: SO32-
Cátions
+1
Li+, Na+, K+, Ag+, NH4+, Cu+
+2
Mg2+, Ca2+, Ba2+, Zn2+,Cu2+, Fe2+
+3
Al3+, Fe3+
Sais Minerais
Características:
• Sabor salgado
• Sólidos: compostos iônicos
• Maior solubilidade: maior condutibilidade elétrica
• Várias cores
Sais Minerais
Aplicações:
• cloreto de sódio (NaCl): bócio
• nitrato de sódio (NaNO3): fertilizante e pólvora
• carbonato de cálcio (CaCO3): calcário, mármore, corais e
conchas
• carbonato da sódio (Na2CO3): produção de vidro
• bicarbonato de sódio (NaHCO3): antiácidos, fermentos
químicos e extintor de incêndio
• sulfato de cálcio (CaSO4): gesso e giz
• fosfato de cálcio (Ca3(PO4)2): nos ossos
• hipoclorito de sódio (NaClO): água sanitária
• sulfato de alumínio (Al2(SO4)3): tratamento da água que em
meio básico determina floculação
Solução Tampão
Definição:
É a solução capaz de manter o seu pH constante
mesmo que seja adicionado pequenas quantidades de
ácidos e de bases mesmo que sejam ácidos e bases
fortes.
Solução Tampão
Constituição:
• Solução Tampão Ácida:
o Ácido Fraco e o Sal Derivado
 CH3COOH + CH3COONa
ácido acético e acetato de sódio
•
Solução Tampão Alcalina:
o Base Fraca e o Sal Derivado
 NH4OH + NH4Cl
hidróxido de amônia e cloreto de amônia
Solução Tampão
Constituição:
• Solução Tampão Ácida:
o Ácido Fraco e o Sal Derivado
 CH3COOH + CH3COONa
ácido acético e acetato de sódio
CH3COOH
H3CCOO- + H+
CH3COONa
H3CCOO- + Na+
Água
pH das Soluções:
Exercício: Em uma solução a concentração molar de íons OH- é
de 1,0 . 10-9 mol/L. Qual será o seu pH em 250C e o caráter do
meio desta solução?