Cálculo de PH em ácidos e bases fortes

Cálculo de PH em ácidos e bases fortes
Escala de PH
FUNÇÕES DA QUÍMICA INORGÂNICA:
ÁCIDOS
Segundo Arrhenius: ácido é a substância que, em solução aquosa, libera como cátions somente íons H+ (ou H3O+).
A reação de um ácido com uma base para produzir sal e água é chamada reação de neutralização. Os ácidos possuem
por característica sabor azedo.
Se analisarmos uma substância encontramos íons hidrônio na solução, a solução é considerada ácida em natureza.
Íons hidrônio (ou hidroxônio) são os únicos íons com carga positiva (cátions) formados quando um ácido é dissolvido em água.
Todas as propriedades de um ácido se devem à presença destes íons. A fórmula química de um íon hidrônio é H 3O1+.
Os Ácidos são conhecidos como 'doadores de prótons'.
Para saber se uma substância tem caráter ácido ou básico, os químicos desenvolveram uma escala que vai de 0 a 14.
Por meio desta escala (pH) podemos ver que toda substância ácida tem pH entre 0 e 7 e as básicas entre 7 e 14. O pH 7 é
neutro, ou seja, nem ácido nem básico.
PH DE ALGUMAS SUBSTÂNCIAS COMUNS
Suco gástrico
1a3
Água potável
5a8
Cerveja
4,1 a 5
Água pura
7
Refrigerante
1,8 a 3
Amoníaco (doméstico)
11,8 a 12,3
Suco de limão
2,1 a 2,4
Suco de laranja
3a4
Vinagre
2,5 a 3,5
Nomeclatura dos Ácidos:
Ácido não-oxigenado (HxE):
ácido + [nome de E] + ídrico
Exemplo: HCl - ácido clorídrico
Ácidos HxEOy, nos quais varia o nox de E:
Grupo de
E
Nox de E
Nome do ácido HxEOy
7
ácido per + [nome de E] + ico
a<7
ácido [nome de E] + ico
b<a
ácido [nome de E] + oso
c<b
ácido hipo + [nome de E] + oso
G
ácido [nome de E] + ico
a<G
ácido [nome de E] + oso
b<a
ácido hipo + [nome de E] + oso
Exemplo
HClO4 ácido perclórico
Nox do Cl = +7
HClO3 ácido clórico
Nox do Cl = +5
7
G¹7
HClO2 ácido cloroso
Nox do Cl = +3
HClO ácido hipocloroso
Nox do Cl = +1
H3PO4 ácido fosfórico
Nox do P = +5
H3PO3 ácido fosforoso
Nox do P = +3
H3PO2 ácido hipofosforoso
Nox do P = +1
Ácidos orto, meta e piro. O elemento E tem o mesmo nox. Esses ácidos diferem no grau de hidratação:
1 ORTO
-
1 H2O
=
1 META
2 ORTO
-
1 H2O
=
1 PIRO
Nome dos ânions sem H ionizáveis - Substituem as terminações ídrico, oso e ico dos ácidos por eto, ito e ato,
respectivamente.
Classificação
Quanto ao número de H ionizáveis:




monoácidos ou ácidos monopróticos
diácidos ou ácidos dipróticos
triácidos ou ácidos tripróticos
tetrácidos ou ácidos tetrapróticos
Quanto à força



Ácidos fortes, quando a ionização ocorre em grande extensão.
Exemplos: HCl, HBr, HI . Ácidos HxEOy, nos quais (y - x) ³ 2, como HClO4, HNO3 e H2SO4.
Ácidos fracos, quando a ionização ocorre em pequena extensão.
Exemplos: H2S e ácidos HxEOy, nos quais (y - x) = 0, como HClO, H3BO3.
Ácidos semifortes, quando a ionização ocorre em extensão intermediária.
Exemplos: HF e ácidos HxEOy, nos quais (y - x) = 1, como H3PO4, HNO2, H2SO3.
Exceção: H2CO3 é fraco, embora (y - x) = 1.
Roteiro para escrever a fórmula estrutural de um ácido HxEOy
1. Ligue a E tantos -O-H quantos forem os H ionizáveis.
2. Ligue a E os H não-ionizáveis, se houver.
3. Ligue a E os O restantes, por ligação dupla (E = O) ou dativa (E ® O).
Ácidos mais comuns na química do cotidiano


Ácido clorídrico (HCl)
o O ácido impuro (técnico) é vendido no comércio com o nome de ácido muriático.
o É encontrado no suco gástrico .
o É um reagente muito usado na indústria e no laboratório.
o É usado na limpeza de edifícios após a sua caiação, para remover os respingos de cal.
o É usado na limpeza de superfícies metálicas antes da soldagem dos respectivos metais.
Ácido sulfúrico (H2SO4)
o É o ácido mais importante na indústria e no laboratório. O poder econômico de um país pode ser avaliado pela
quantidade de ácido sulfúrico que ele fabrica e consome.
o O maior consumo de ácido sulfúrico é na fabricação de fertilizantes, como os superfosfatos e o sulfato de amônio.
É o ácido dos acumuladores de chumbo (baterias) usados nos automóveis.
É consumido em enormes quantidades em inúmeros processos industriais, como processos da indústria
petroquímica, fabricação de papel, corantes, etc.
o O ácido sulfúrico concentrado é um dos desidratantes mais enérgicos. Assim, ele carboniza os hidratos de carbono
como os açúcares, amido e celulose; a carbonização é devido à desidratação desses materiais.
o O ácido sulfúrico "destrói" o papel, o tecido de algodão, a madeira, o açúcar e outros materiais devido à sua
enérgica ação desidratante.
o O ácido sulfúrico concentrado tem ação corrosiva sobre os tecidos dos organismos vivos também devido à sua
ação desidratante. Produz sérias queimaduras na pele. Por isso, é necessário extremo cuidado ao manusear esse
ácido.
o As chuvas ácidas em ambiente poluídos com dióxido de enxofre contêm H 2SO4 e causam grande impacto
ambiental.
Ácido nítrico (HNO3)
o Depois do sulfúrico, é o ácido mais fabricado e mais consumido na indústria. Seu maior consumo é na fabricação
de explosivos, como nitroglicerina (dinamite), trinitrotolueno (TNT), trinitrocelulose (algodão pólvora) e ácido pícrico
e picrato de amônio.
o É usado na fabricação do salitre (NaNO3, KNO3) e da pólvora negra (salitre + carvão + enxofre).
o As chuvas ácidas em ambientes poluídos com óxidos do nitrogênio contém HNO3 e causam sério impacto
ambiental. Em ambientes não poluídos, mas na presença de raios e relâmpagos, a chuva também contém HNO 3,
mas em proporção mínima.
o O ácido nítrico concentrado é um líquido muito volátil; seus vapores são muito tóxicos. É um ácido muito corrosivo
e, assim como o ácido sulfúrico, é necessário muito cuidado para manuseá- lo.
Ácido fosfórico (H3PO4)
o Os seus sais (fosfatos) têm grande aplicação como fertilizantes na agricultura.
o É usado como aditivo em alguns refrigerantes.
Ácido acético (CH3 - COOH)
o É o ácido de vinagre, produto indispensável na cozinha (preparo de saladas e maioneses).
Ácido fluorídrico (HF)
o Tem a particularidade de corroer o vidro, devendo ser guardado em frascos de polietileno. É usado para gravar
sobre vidro.
Ácido carbônico (H2CO3)
o É o ácido das águas minerais gaseificadas e dos refrigerantes. Forma-se na reação do gás carbônico com a água:
CO2 + H2O ® H2CO3
o
o





Exemplos de Ácidos
Aqua Regia contém ácido Nítrico concentrado e ácido Clorídrico concentrado na razão 1:3. Aqua Regia significa 'Água Real' em
Latim. Ela é usada para dissolver metais nobres como ouro e platina.
O leite contém ácido lático. Ácido lático é nomeado a partir da palavra em latim 'lac', que significa leite.
O vinagre é ácido acético bem diluído. O vinagre utilizado para fins culinários contém aproximadamente 4% de ácido acético. A
fórmula química do ácido acético é CH3COOH.
O ácido sulfúrico é usado na manufatura de baterias de carro. Ele também é conhecido como 'Óleo de Vitriol'. A fórmula
química do ácido sulfúrico é H2SO4.
O ácido carbônico é responsável pelo gás nos refrigerantes. O ácido carbônico se decompõe em bolhas de dióxido de
carbono. A fórmula química do ácido carbônico é H2CO3.
Ácido Ascórbico é o nome químico da Vitamina C. Deficiência de Vitamina C no organismo pode causar uma doença
chamada escorbuto. A fórmula química do ácido ascórbico é C6H8O6.
Bases
Base é toda substância que em solução aquosa, sofre dissociação iônica, liberando o ânion OH- (Hidróxido).
As Bases têm sabor amargo e são semelhantes ao sabão quando as tocamos
A dissociação iônica está relacionada ao comportamento das bases em presença de água. Exemplo: a soda cáustica (NaOH), é
uma substância sólida que em contato com a água libera os íons Na+ e OH- que se dissolvem devido à atração pelos pólos
negativos e positivos da molécula de H2O. Sendo assim, bases são substâncias compostas pela combinação de um cátion
(geralmente de um metal) com o ânion OH-.
Uma das características das bases é seu sabor adstringente, que “amarra” a boca, ou seja, diminui a salivação.
Da mesma forma que os ácidos, as bases também conduzem corrente elétrica quando dissolvidas em água. Os indicadores
fenolftaleína (solução) e papel de tornassol também mudam de cor em presença de hidróxidos. A fenolftaleína incolor torna-se
vermelha; papel de tornassol vermelho fica azul: reações inversas às que verificamos no caso dos ácidos.
Vejamos as principais bases:
Hidróxido de Sódio (NaOH): Conhecida também como soda cáustica, essa substância é utilizada na fabricação do sabão,
celofane, detergentes e raiom, produtos para desentupir pias e ralos, e também no processo de extração de celulose nas
indústrias de papel, etc.
Hidróxido de Magnésio (Mg(OH)2): Está presente na solução que é comercializada com o nome de “leite de magnésia”,
produto utilizado como laxante e antiácido estomacal.
Hidróxido de Cálcio (Ca (OH)2): Conhecida como cal hidratada ou cal extinta, essa substância é usada na construção civil: na
preparação de argamassa (areia + cal) e na caiação (pintura a cal); as indústrias açucareiras utilizavam o hidróxido de cálcio na
purificação do açúcar comum.
Hidróxido de Amônio (NH4OH): Essa substância é obtida em solução aquosa do gás de amônia e comercializada como
amoníaco. É usado na fabricação de produtos de limpeza doméstica, na revelação de filmes fotográficos, em detergentes, na
indústria têxtil, etc.
Hidróxido de Potássio (KOH): Conhecida como potassa cáustica, é usada para alvejamento, na fabricação de sabões moles e
no processamento de certos alimentos.
Sais
Um sal é definido como um composto formado pela substituição completa ou incompleta do íon hidrogênio de um ácido por um
radical básico.
Um sal normal é formado pela substituição completa do íon hidrogênio de um ácido por um radical básico enquanto um sal
ácido é formado pela substituição incompleta do íon hidrogênio de um ácido por um radical básico.
Sal de Arrhenius  Composto resultante da neutralização de um ácido por uma base, com eliminação de água. É formado por
um cátion proveniente de uma base e um ânion proveniente de um ácido.
Nomenclatura
nome do sal = [nome do ânion] + de + [nome do cátion]
Classificação
Os sais podem ser classificados em:



sal normal (sal neutro, na nomenclatura antiga),
hidrogênio sal (sal ácido, na nomenclatura antiga) e
hidróxi sal (sal básico, na nomenclatura antiga).
Reações de salificação
Reação da salificação com neutralização total do ácido e da base
Todos os H ionizáveis do ácido e todos os OH- da base são neutralizados. Nessa reação, forma-se um sal normal. Esse
sal não tem H ionizável nem OH-.
Reação de salificação com neutralização parcial do ácido
Nessa reação, forma-se um hidrogênio sal, cujo ânion contém H ionizável.
Reação de salificação com neutralização parcial da base
Nessa reação, forma-se um hidróxi sal, que apresenta o ânion OH- ao lado do ânion do ácido.
Sais naturais
CaCO3
Ca3(PO4)2
silicatos
NaCl
CaSO4
sulfetos metálicos
(FeS2, PbS, ZnS,HgS)
NaNO3
CaF2
etc.
Sais mais comuns na química do cotidiano

Cloreto de sódio (NaCl)
o Alimentação  É obrigatória por lei a adição de certa quantidade de iodeto (NaI, KI) ao sal de cozinha, como
prevenção da doença do bócio.
Conservação da carne, do pescado e de peles.
Obtenção de misturas refrigerantes; a mistura gelo + NaCl(s) pode atingir 22°C.
Obtenção de Na, Cl2, H2, e compostos tanto de sódio como de cloro, como
NaOH, Na2CO3, NaHCO3, HCl, etc.
o Em medicina sob forma de soro fisiológico (solução aquosa contendo 0,92% de NaCl), no combate à desidratação.
Nitrato de sódio (NaNO3)
o Fertilizante na agricultura.
o Fabricação da pólvora (carvão, enxofre, salitre).
Carbonato de sódio (Na2CO3)
o O produto comercial (impuro) é vendido no comércio com o nome de barrilha ou soda.
o Fabrição do vidro comum (maior aplicação):
Barrilha + calcáreo + areia  vidro comum
o Fabricação de sabões.
Bicarbonato de sódio (NaHCO3)
o Antiácido estomacal. Neutraliza o excesso de HCl do suco gástrico.
NaHCO3 + HCl  NaCl + H2O + CO2
O CO2 liberado é o responsável pelo "arroto".
o Fabricação de digestivo, como Alka-Seltzer, Sonrisal, sal de frutas, etc.
O sal de frutas contém NaHCO3 (s) e ácidos orgânicos sólidos (tartárico, cítrico e outros). Na presença de água, o
NaHCO3 reage com os ácidos liberando CO2 (g), o responsável pela efervecência:
NaHCO3 + H+  Na+ + H2O + CO2
o Fabricação de fermento químico. O crescimento da massa (bolos, bolachas, etc) é devido à liberação do CO 2 do
NaHCO3.
o Fabricação de extintores de incêndio (extintores de espuma). No extintor há NaHCO 3 (s) e H2SO4 em
compartimentos separados. Quando o extintor é acionado, o NaHCO3 mistura-se com o H2SO4, com o qual reage
produzindo uma espuma, com liberação de CO2. Estes extintores não podem ser usados para apagar o fogo em
instalações elétricas porque a espuma é eletrolítica (conduz corrente elétrica).
Fluoreto de sódio (NaF)
o É usado na prevenção de cáries dentárias (anticárie), na fabricação de pastas de dentes e na fluoretação da água
potável.
Carbonato de cálcio (CaCO3)
o É encontrado na natureza constituindo o calcário e o mármore.
o Fabricação de CO2 e cal viva (CaO), a partir da qual se obtém cal hidradatada (Ca(OH)2):
CaCO3  CaO + CO2
CaO + H2O  Ca(OH)2
o Fabricação do vidro comum.
o Fabricação do cimento Portland:
Calcáreo + argila + areia  cimento Portland
o
o
o
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o Sob forma de mármore é usado em pias, pisos, escadarias, etc.
Sulfato de cálcio (CaSO4)
o Fabricação de giz escolar.
o O gesso é uma variedade de CaSO4 hidratado, muito usado em Ortopedia, na obtenção de estuque, etc.
Fórmulas estruturais e eletrônicas dos ácidos
- hidrácidos
Observe abaixo fórmula eletrônica de alguns dos hidrácidos:
Ácido fluorídrico: H – F Acido iodídrico: H – I Ácido clorídrico: H – Cl
- Ácidos orgânicos
Os ácidos orgânicos são ácidos carboxílicos, pelo fato de conterem a presença de carboxilas, que possuem hidrogênios que podem ser ionizados.
Carboxila
Os ácidos: ácidos fórmicos, ácidos acético, ácido oxálico, apresentam hidrogênios ionizável.
- Para escrever a fórmula estrutural de um oxoácido é necessário respeitar algumas regras, vejamos:
Regra número 1
É preciso escrever o símbolo do átomo central, por exemplo: Cl.
Regra número 2
É necessário ligar o átomo central aos grupos OH que forem ionizáveis (hidrogênios).
Regra número 3
É necessário ligar o átomo central aos hidrogênios não-ionizáveis se caso tiver hidrogênio não ionizável.
Regra número 4
Para que o octeto fique completo, é necessário que o átomo central esteja ligado aos átomos de oxigênio que sobrou, essa ligação deve ser por dupla ou dativa, de acordo
com o que for necessário.
Para transformar as fórmulas estruturais em fórmula eletrônica é necessário apenas, trocar as ligações covalentes e dativas por pares de elétrons.
Particularidades
- Peroxiácidos
Peroxiácidos são todos os ácidos que em sua molécula contêm um grupo peróxi, ou seja, – O – O –.
Por exemplo:
Ácido peroximonossulfúrico (H2SO5)
Ácido peroxidissulfúrico (H2S2O5)
- Tioácidos
É capaz de substituir um átomo de oxigênio por um átomo de enxofre.
Por exemplo:
Ácido tiossulfúrico
Exercício
Formula dos ácidos..
por Mr. Satan em Dom Nov 15 2009, 00:08
Monte a fórmula dos seguintes ácidos:
a)ácido carbonico
b)acido cloridrico
c)acido nitroso
d)acido nitrico
e)acido perclorico
f)acido cromico
g)acido pirossulfurico
h)acido borico
i)acido ferrocianidrico
j)acido silicico
Re: Formula dos ácidos..
por Medeiros em Seg Nov 16 2009, 22:53
a)ácido carbonico -------> H2CO3
b)acido cloridrico --------> HCl
c)acido nitroso ----------> HNO2
d)acido nitrico -----------> HNO3
e)acido perclorico -------> HClO4
f)acido cromico ----------> H2CrO4
g)acido pirossulfurico ---> (H2SO4)×2 – H2O ---> H2S2O7
h)acido borico -----------> H3BO3
i)acido ferrocianidrico ---> H4[Fe(CN)6]
j)acido silicico -----------> H2SiO3 ....... {ácido ortossilícico = H4SiO4 }