Ácidos e Bases

• Segundo Bronsted: – ácido é definido como uma substância capaz de doar um

protão

– base como uma substância capaz de aceitar um protão.

• Ex: CH3COOH(aq) + H2O(l) CH3COO-(aq)+ H3O+(l)

• Segundo Lewis: – ácido é definido como uma substância capaz de aceitar um

par de electrões e

– base como uma substância capaz de ceder um par de

electrões.

• Ex: H2O(l) + CO2(g) H2CO3(aq)

Propriedades ácido-base da água

A água funciona como base em reacções com ácidos,

Ex: HCl e CH3COOH

e funciona como ácido em reacções com bases

Ex: NH3.

A uma dada temperatura a água autoioniza-se

H2O(l) H+(aq) + OH-(aq)

OHHKwOHKeOHOHHKe 22

Produto iónico

[H+] = [OH-] = 1,0 x10-7 MKw = (1,0 x10-7)2 = 1,0 x10-14 T= 25 ºC

pH da solução (def.): é o simétrico do logaritmo decimal da

concentração de hidrogeniões (em mol/L)

pH = -log[H+]

pOH = -log[OH-]

[H+][OH-] = Kw = 1,0 x10-14

- (log[H+] + log[OH-]) = -log(1,0 x10-14)

-log[H+]-log[OH-] = 14,0

pH + pOH = 14,0

pH – Uma Medida de Acidez

Forças de ácidos e bases

A força é determinada pelo grau de

ionização das suas moléculas

Ácidos fortes: HCl; H2SO4; HNO3; HClO4; H3O+

Ácidos fracos: CH3COOH; HCN; H2O, NH4+

Bases FortesBases fortes, tais como os hidróxidos de metais

alcalinos e de alcalino-terrosos com excepção

do berilio, ionizam-se completamente em água.

NaOH(aq) Na+(aq) + OH-(aq)

Ba(OH)2(aq) Ba2+(aq) + 2OH-(aq)

Equilíbrio Ácido Base

•Ácidos fracos e constantes de ionização dos ácidos

HA(aq) + H2O (l) H3O+(aq) + A-(aq)

ou

HA(aq) H+(aq) +A-(aq)

Percentagem de ionização

•Fases fracas e constantes de ionização das bases

são tratadas como ácidos fracos

NH3(aq)+H2O(l) NH+4(aq)+OH-(aq)

HAAHKa

%100ácido de inicial Conc.

equilibrio no ionizado ácido de conc. ionização de % x

3

42

][][NHOHNHKbOHK

Relação entre a constante de ionização de um ácido e da sua base conjugada

KwOHHKaKb

COOCHOHCOOHCHKb

COOHCHCOOCHHKa

3

3

3

3

CH3COOH(aq) H+(aq)+CH3COO-(aq)

A base conjugada

CH3COO-(aq)+H2O(l) CH3COOH(aq)+OH-(aq)

Ácidos dipróticos e polipróticos

32

31 COH

HCOHKa

3

23

2 HCOCOHKa

H2CO3(aq) H+(aq) + HCO3-(aq)

HCO3- (aq) H+(aq) + CO3

2- (aq)

Propriedades Ácido-Base dos Sais Hidrólise salina: descreve a reacção de um anião ou de um catião de um sal, ou de ambos, com a

água. A hidrólise de um sal em geral afecta o pH da solução.

• sais que produzem soluções neutras:

NaNO3(aq) Na+(aq)+NO3- (aq)

• sais que produzem soluções básicas:

CH3COONa(s) Na+(aq)+CH3COO-(aq)

CH3COO-(aq)+H2O CH3COOH(aq)+OH-(aq)

• sais que produzem soluções ácidas:

NH4Cl(aq)NH+4 + Cl-

NH+4 + H2ONH3+H3O+

• sais em que o catião e o anião se hidrolisam

• Kb>Ka. Se Kb do anião é maior do que Ka do catião, então a solução deve ser básica, porque o

anião se hidrolisa em maior extensão do que o catião. No equilíbrio haverá mais iões OH - do que

iões H+.

• Kb<Ka. Inversamente se Kb do anião é menor do que Ka do catião, então a solução deve ser

ácida, porque o catião se hidrolisa em maior extensão que o anião;

• Ka Kb. Se Ka é aproximadamente igual a Kb, a solução será práticamente neutra.

Efeito do ião comum

(Def): é o deslocamento do equilibrio causado pela adição de um

composto que contém um ião em comum com a substância dissolvida. É

um caso especial de principio de Le Chatelier.

Soluções tampão

(Def): é uma solução de um ácido ou de uma base fraca (1) e do seu sal

(2). Tem a capacidade de resistir, sem variar o pH, à adição de pequenas

quantidades de ácidos e bases.

Curva de distribuição do H2CO3 e HCO3- em função do pH.

Estudo quantitativo das titulações ácido-base

Titulação (def.): é o processo laboratorial através do qual se determina a

concentração de uma solução utilizando outra de concentração conhecida.

Como varia o pH de uma solução durante uma titulação?

1º Caso: Ácido forte/base forte; Ex: HCl/NaOH

2º Caso: Ácido forte/base fraca; Ex: HCl/NH3

3º Caso: Àcido fraco/base forte; Ex: CH3COOH/NaOH

Indicadores ácido-base

O ponto final ou o ponto de equivalência numa titulação ácido-base é

muitas vezes assinalado por uma mudança na côr de indicador ácido-

base.

O indicador é usualmente um ácido (ou base) orgânica fraco que

apresenta cores diferentes nas formas ionizada e não ionizada. A

forma está relacionada com o pH da solução em que o indicador é

dissolvido básicacôr a predomina0

ácidocôr a predomina0

HInInInHIn

Indicador Em ácido Em base Gama de pHAzul de timol Vermelho Amarelo 1,2-2,8

Azul de bromofenol Amarelo Purpura 3,0-4,6

Laranja de metilo Laranja Amarelo 3,1-4,4

Vermelho de metilo Vermelho Amarelo 4,2-6,3

Azul de clorofenol Amarelo Vermelho 4,8-6,4

Azul de bromotimol Amarelo Azul 6,0-7,6

Vermelho de cresol Amarelo Vermelho 7,2-8,8

Fenolftaleína Incolor Rosa 8,3-10,0