Ácidos e Bases

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Você já percebeu o sabor azedo de um limão, ou o adstringente, de “amarrar a boca”, de uma banana verde? Esses sabores são característicos de duas funções inorgânicas muito importantes da química, os ácidos e bases, respectivamente. Mas, se precisássemos determinar com que tipo de substância química estamos lidando, o paladar seria uma forma muito perigosa de fazer isso. Desta forma, Arrhenius, químico sueco nascido em 1859, desenvolveu uma teoria que nos permite determinar substâncias ácidas e básicas: segundo Arrhenius, através de diversos dados experimentais, a relação fundamental para ácidos e bases se dá pela ionização dessas substâncias quando misturadas com água.

Escala de pH indicando basicidade ou acidez de diversos produtos.
Escala de pH indicando basicidade ou acidez de diversos produtos.

Ácidos

Por Arrhenius, ácidos são compostos covalentes que se ionizam ao entrarem em contato com água, liberando o cátion , para que íon hidrônio (H3O+) seja formado.

Exemplo:

HBr + H_{2}O \rightarrow H_{3}O^{+} + Br^{-}

Assim, o composto HBr é um ácido de Arrhenius, pois forma o íon H_{3}O^{+}.

Classificação dos ácidos

Os ácidos podem ser classificados de diversas maneiras. Podemos classificá-los quanto à presença de oxigênio no composto, quanto à volatilidade, quanto ao número de hidrogênio ionizáveis e quanto à força do ácido.

Quanto à presença de oxigênio

Quando a composição de um ácido é isenta de oxigênio, chamamos esse ácido de hidrácido. Contudo, se o oxigênio estiver presente, o ácido será denominado oxiácido.

Exemplos:

HCl: O ácido clorídrico é um exemplo de hidrácido;

H2SO4: O ácido sulfúrico é um exemplo de oxiácido.

Quanto à volatilidade

A volatilidade é a capacidade de evaporação de uma substância. Assim, substâncias voláteis possuem uma maior pressão de vapor e uma menor temperatura de ebulição.

Os ácidos que possuem baixa temperatura de ebulição são considerados voláteis.

Exemplo:

HF: O ácido fluorídrico é um ácido gasoso na CNTP (Condições Normais de Temperatura e Pressão) que é considerado volátil.

Em contrapartida, os ácidos fixos são aqueles que possuem uma alta temperatura de ebulição.

Exemplo:

H2SO4: O ácido sulfúrico é um ácido líquido na CNTP que é considerado fixo.

Quanto ao número de hidrogênios

a) Monoprótico: São os ácidos que liberam somente um íon de hidrogênio;

b) Diprótico: São os ácidos que liberam somente dois íons de hidrogênio;

c) Triprótico: São os ácidos que liberam três íons de hidrogênio;

d) Tetraprótico: São os ácidos que liberam quatro íons de hidrogênio;

Quanto à força

A força de um ácido está diretamente relacionada a sua capacidade de ionização, não devendo-se confundir força com periculosidade. Um ácido forte não é necessariamente um ácido corrosivo, assim como um ácido fraco pode ser um ácido tóxico.

Em condições padrão, um ácido nunca se ioniza 100%, mas quanto mais próximo desse valor, mais forte o ácido será. A ionização pode ser dada pelo quociente da quantidade de moléculas ionizadas pela quantidade total de moléculas dissolvidas em água. Essa proporção é denominada grau de ionização, representada pelo símbolo “\alpha“.  Assim:

Fórmula do grau de ionização

Cada ácido irá possuir um valor fixo e este será útil para caracterizar o ácido.

Exemplos:

Grau de ionização do HCl: 92%

Grau de ionização do HF: 9%

Perceba que o grau de ionização do HCl está bem próximo de 100% e, portanto, ele é um ácido forte, enquanto o HF é um ácido fraco.

Existem ainda outras maneiras de classificar um ácido quanto à força (forte, moderado e fraco) sem que se saiba as quantidades de moléculas ionizadas da proporção.

a) Se for um hidrácido:

Para o caso em que o ácido for hidrácido, os ácidos serão dispostos da seguinte forma:

Fortes: HCl, Hbr e HI;

Moderado: HF;

Fracos:  O restante dos hidrácidos.

b) Se for um oxiácido:

Dado um oxiácido genérico HxEOy (Lê-se “x átomos de H, Elemento característico E e y átomos de O), devemos subtrair a quantidade de átomos de oxigênio (y) da quantidade de átomos de oxigênio (x). Assim:

Fortes: Quando y-x>1;

Moderados: Quando y-x=1;

Fracos: Quando y-x<1.

Nomenclatura dos ácidos

A nomenclatura dos ácidos é de suma importância para a sua “tradução”, uma vez que através da leitura do nome de um ácido é possível descrever a fórmula molecular dele.

Nomenclatura dos hidrácidos

Quando o ácido é classificado como hidrácido, a sua nomenclatura é dada por “ácido” acrescido do nome do elemento com terminação “ídrico”.

Exemplos:

HCl: Ácido clorídrico;

HI: Ácido iodídrico;

HBr: Ácido bromídrico.

Nomenclatura dos oxiácidos

A nomenclatura dos oxiácidos depende do número de oxidação (NOX) do elemento característico do ácido (aquele que não é hidrogênio nem oxigênio).

Se o elemento característico tiver NOX baixo (+1/+2) a nomenclatura será dada da seguinte maneira:

“Ácido” + “hipo” + “nome do elemento” + “oso”.

Se o elemento possuir NOX (+3/+4):

“Ácido” + “nome do elemento” + “oso”.

Se o elemento possuir NOX elevado (+5/+6):

“Ácido” + “nome do elemento” + “ico”.

Se o elemento possuir NOX extremamente elevado(+7):

“Ácido” + “per” + “nome do elemento” + “ico”.

Exemplos:

H2SO4: Pelo estudo do NOX do enxofre (S) (+6), seu nome será “ácido sulfúrico”

HMnO4: Pelo estudo do NOX do manganês (Mn) (+7), seu nome será “ácido permangânico”.

Tubos de teste com indicadores ácido-base. A cor do indicador muda se nele é colocado uma substância ácida ou básica.
Tubos de teste com indicadores ácido-base. A cor do indicador muda se nele é colocado uma substância ácida ou básica.

Bases

Por Arrhenius, bases são compostos que sofrem dissociação iônica em água liberando o ânion hidroxila (OH).

Exemplo:

NaOH \rightarrow Na^{+} + OH^{-}

Assim, o composto HBr é um ácido de Arrhenius, pois forma o íon H30+.

Classificação das bases

As bases podem ser classificadas por sua quantidade de hidroxilas, pela sua solubilidade em água e quanto sua força.

Quanto à quantidade de hidroxilas

As bases, quanto a quantidade de hidroxilas, são classificadas da seguinte forma:

a) Monobase: Que possuem apenas uma hidroxila presente;

b) Dibase: Que possuem apenas duas hidroxilas presentes;

c) Tribase: Que possuem três hidroxilas;

d) Tetrabase: Que possuem quatro hidroxilas.

Quanto à solubilidade

As bases podem ser classificadas da seguinte maneira:

a) Solúveis → São as bases formadas pelos elementos da família dos metais alcalinos (1A) e a base NH4OH;

b) Parcialmente solúveis → São as bases formadas pelos elementos da família dos metais alcalinos terrosos (2A), excluindo a base Mg(OH)2 que pode ser considerada insolúvel;

c) Praticamente insolúvel → São as demais bases.

Quanto à força

A força das bases é dada pela capacidade de dissolução delas. Essa dissolução pode ser dada pela seguinte razão:

Fórmula do grau de dissociação

Assim, as bases podem ser classificadas como:

Fortes: Quando \alpha é aproximadamente 100%. São as bases da família 1A e 2A, excluindo a base Mg(OH)2 que é classificada como uma base fraca.

Fracas: Quando \alpha é aproximadamente 0%. São todas as demais bases.

Nomenclatura das bases

As bases são nomeadas de maneira que o nome dessas bases sejam suficientes para a determinação da de suas fórmulas moleculares.

Bases de elementos com nox fixo

Quando o elemento característico possui somente um valor de nox, a regra de nomenclatura é dada da seguinte maneira:

“Hidróxido de” + “nome do elemento”.

Exemplos:

Na(OH): Hidróxido de sódio;

Sr(OH)2: Hidróxido de estrôncio.

Bases de elementos com nox variado

Quando o elemento característico possui mais de um nox, a nomenclatura pode ser dada da seguinte maneira:

a) Se for o maior nox do elemento:

“Hidroxido” + “nome do elemento” +”ico”;

b) Se for o menor nox do elemento:

“Hidróxido” + “Nome do elemento” + “oso”.

Exemplos:

Fe(OH)2: Hidróxido ferroso;

Fe(OH)3: Hidróxido férrico.

Outra maneira de nomear esses tipos de bases é pela numeração em algarismos romanos, correspondente ao seu nox:

“Hidróxido de elemento” + “numeração do nox em algarismo romano”.

Exemplos:

Fe(OH)→ Hidróxido de ferro II;

Fe(OH)3 → Hidróxido de ferro III.

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