CAPÍTULO 16CAPÍTULO 16Equilíbrio Ácido-BaseEquilíbrio Ácido-Base

Danilo Carlos Ferreira Costa 14236 EHDDanilo Carlos Ferreira Costa 14236 EHD

Rodolfo Besenbruch 14245 EHDRodolfo Besenbruch 14245 EHD

Prof. Dr. Élcio Rogério BarrakProf. Dr. Élcio Rogério Barrak

Tópicos Abordados:Tópicos Abordados:

Conceitos de ácido e base: Conceitos de ácido e base: ArrheniusArrhenius, , BrBrönstead-önstead-Lowry, LewisLowry, Lewis

Auto-Auto-ionizaçãoionização da da águaágua EscalasEscalas de pH de pH Indicadores ácido-baseIndicadores ácido-base Ácidos e bases: fortes e fracosÁcidos e bases: fortes e fracos KKaa, K, Kbb, K, Kww e Auto-ionização da água e Auto-ionização da água

Caráter anfótero das aminasCaráter anfótero das aminas

Química é Vida!Química é Vida!

Influência do pH na capacidade de sustento de Influência do pH na capacidade de sustento de um meio aquático para suportar a vida.um meio aquático para suportar a vida.

Para onde vão os poluentes do ar? E da água?Para onde vão os poluentes do ar? E da água? A velocidade das reações em nossos corpos.A velocidade das reações em nossos corpos. Possibilidade de formar certos compostos a partir Possibilidade de formar certos compostos a partir

do deslocamento de equilíbrio.do deslocamento de equilíbrio. Coloração de certas flores depende do pH do Coloração de certas flores depende do pH do

solo.solo.

Definição de ArrheniusDefinição de Arrhenius

Svante Arrhenius definiu ácido como a substância Svante Arrhenius definiu ácido como a substância que em meio aquoso libera íons Hque em meio aquoso libera íons H++

HClHCl(aq)(aq) + H + H22O → HO → H++ + Cl + Cl--

Também possuem sabor azedo (acidus = azedo Também possuem sabor azedo (acidus = azedo em latim)em latim)

Já as bases são definidas como os compostos Já as bases são definidas como os compostos que em meio aquoso liberam íons OHque em meio aquoso liberam íons OH--

Possurem sabor adstringentePossurem sabor adstringente NHNH3 (aq) 3 (aq) + H+ H22OO(l)(l) → NH → NH44

++(aq)(aq) + OH + OH--

(aq)(aq)

Conceito de BrConceito de Brönsted-Lowryönsted-Lowry Os químicos Johannes BrOs químicos Johannes Brönsted e Thomas önsted e Thomas

Lowry desenvolveram um novo conceito de Lowry desenvolveram um novo conceito de ácido e base: transferência de Hácido e base: transferência de H+ + (prótons)(prótons)

HH++ é representado também como H é representado também como H33OO+, +,

(hidrônio ou hidroxônio)(hidrônio ou hidroxônio) ÁCIDOS doam HÁCIDOS doam H++ enquanto BASES recebem enquanto BASES recebem

esses Hesses H+.+.

HClHCl(g)(g) + H + H2200(l)(l) → H → H3300++(aq)(aq) + Cl + Cl--(aq)(aq)

HCl é o ácido, pois doa H+, enquanto H2O é a base, pois recebe o H+.

Par Ácido-Base ConjugadosPar Ácido-Base Conjugados

Base conjugada é o produto resultante, quando Base conjugada é o produto resultante, quando um ácido de Brum ácido de Brönsted-Lowry perde um Hönsted-Lowry perde um H++, e um , e um ácido conjugado é o produto de uma base de ácido conjugado é o produto de uma base de BrBrönsted-Lowry que recebe um Hönsted-Lowry que recebe um H+.+.

HXHX(aq)(aq) + H + H22OO(l)(l) → X → X- - + H+ H33OO++(aq)(aq)

HNOHNO2 (aq) 2 (aq) + H+ H22OO(l)(l) → NO → NO22--(aq)(aq) + H + H33OO++

(aq)(aq)

Mais forte o ácido, mais fraca é a base conjugada. Mais forte o ácido, mais fraca é a base conjugada. Mais forte a base, mais fraco o ácido conjugado.Mais forte a base, mais fraco o ácido conjugado.

Força de Ácido e Bases ConjugadosForça de Ácido e Bases Conjugados

Auto-Ionização da ÁguaAuto-Ionização da Água

A água até certo ponto se ioniza, formando OHA água até certo ponto se ioniza, formando OH -- e e HH++ (H (H33OO++). A constante que define estas ). A constante que define estas

proporções é chamada constante do produto proporções é chamada constante do produto iônico da água Kiônico da água Kww..

KKww = [H = [H++] [OH] [OH--] = 1.10] = 1.10-14-14

A cada 10A cada 1099 moléculas de água, apenas duas moléculas de água, apenas duas acabam ionizadas.acabam ionizadas.

Escala de PhEscala de Ph

Sörensen em 1909 sugeriu uma maneira de medir Sörensen em 1909 sugeriu uma maneira de medir a concentração de Ha concentração de H++, o pH (pondus hydrogenii ), o pH (pondus hydrogenii )

pH = -log[HpH = -log[H+ + ] ou colog[H] ou colog[H+ + ]] A 25ºC, pH menor que 7 é ácido, maior é base e A 25ºC, pH menor que 7 é ácido, maior é base e

igual é solução neutra.igual é solução neutra. [H[H+ + ]= K]= Kww/[OH/[OH--]]

Hydrangea macrophyllaHydrangea macrophylla

A A HydrangeaHydrangea macrophyllamacrophylla tem flores rosa ou azuis tem flores rosa ou azuis dependendo do pH do solo. Em solos ácidos as dependendo do pH do solo. Em solos ácidos as flores são azuis, enquanto que em solos alcalinos flores são azuis, enquanto que em solos alcalinos são rosa.são rosa.

Indicadores Ácido-BaseIndicadores Ácido-Base

Ácidos Fortes e Bases FortesÁcidos Fortes e Bases Fortes

Ácidos fortes são eletrólitos que se ionizam Ácidos fortes são eletrólitos que se ionizam completamente em solução aquosa. HCl, HBr, HI, completamente em solução aquosa. HCl, HBr, HI, HNOHNO33, HClO, HClO33, HClO, HClO44, H, H22SOSO44. Suas bases . Suas bases

conjugadas tem basicidade desprezível.conjugadas tem basicidade desprezível. Bases fortes são da família dos metais alcalinos e Bases fortes são da família dos metais alcalinos e

alcalino-terrosos.alcalino-terrosos.

Ácidos FracosÁcidos Fracos

A maioria das substâncias ácidas são fracas e A maioria das substâncias ácidas são fracas e estão parcialmente ionizadas em solução aquosa. estão parcialmente ionizadas em solução aquosa. Podemos quantificar o grau de ionização de um Podemos quantificar o grau de ionização de um ácido pela constante de equilíbrio da reação.ácido pela constante de equilíbrio da reação.

Se HA é fraco:Se HA é fraco:

HAHA(aq)(aq) + H + H22OO(l) (l) → H→ H3300++(aq)(aq) + A + A--

(aq)(aq)

HAHA(aq)(aq) → H → H++(aq)(aq) + A + A- -

(aq)(aq)

KKaa = [H = [H33OO++] [A] [A--]/[HA] K]/[HA] Kaa = [H = [H+ + ] [A] [A--]/[HA]]/[HA]

Ácidos fracosÁcidos fracos

Onde o KOnde o Kaa é a constante de dissociação do ácido. é a constante de dissociação do ácido.

É a tendência do átomo de H se ionizar.É a tendência do átomo de H se ionizar. Quanto maior o KQuanto maior o Kaa, mais forte o ácido., mais forte o ácido.

Muitos ácidos fracos são compostos orgânicos Muitos ácidos fracos são compostos orgânicos constituídos apenas de C, H e O.constituídos apenas de C, H e O.

Ácidos FracosÁcidos Fracos

Exercício resolvidoExercício resolvido(adaptado de COMO FAZER 16.10)(adaptado de COMO FAZER 16.10)

Uma solução de ácido fórmico HCHOUma solução de ácido fórmico HCHO22 a 0,10 a 0,10

mol/L tem pH = 2,38 a 25ºC. Calcule o Kmol/L tem pH = 2,38 a 25ºC. Calcule o Kaa. Calcule . Calcule

a percentagem de ácido ionizado nesta solução.a percentagem de ácido ionizado nesta solução.

• HCHOHCHO2(aq) 2(aq) H H++(aq) (aq) + + CHOCHO2(aq) 2(aq)

• KKaa= [H= [H++] [CHO] [CHO22--]/[HCHO]/[HCHO22]]

• Pela definição de logaritmo, [HPela definição de logaritmo, [H++] = 4,2 x 10] = 4,2 x 10-3-3

• KKaa = (4,2 x 10 = (4,2 x 10-3-3) (4,2 x 10) (4,2 x 10-3-3) / 0,10 = 1,8 x 10) / 0,10 = 1,8 x 10-4-4

[H[H++] / [HCHO] / [HCHO22] x 100% = 4,2%] x 100% = 4,2%

Bases FracasBases Fracas

Muitas substâncias dissolvidas em água Muitas substâncias dissolvidas em água comportam-se como bases fracas (NHcomportam-se como bases fracas (NH33).).

Base fraca + HBase fraca + H220 → ácido conjugado + OH0 → ácido conjugado + OH--

NHNH33 + H + H220 → NH0 → NH44++ + OH + OH--

KKb b = K[H= K[H22O] = [NH4O] = [NH4++][OH][OH--]/[NH]/[NH33]]

KKbb é a constante de dissociação da base é a constante de dissociação da base

Tipos de bases fracas: amônia e aminasTipos de bases fracas: amônia e aminas

Relação entre KRelação entre Kaa e K e Kbb

NHNH44++ → NH → NH33 + H + H++

NHNH3 3 + H+ H22O O → NH→ NH44++ + OH + OH--

HH22O → HO → H++ + OH + OH--

KKaa x K x Kbb = K = Kww

O produto da constante de dissociação de um O produto da constante de dissociação de um ácido pela constante de dissociação da sua base ácido pela constante de dissociação da sua base conjugada é igual ao produto iônico da água.conjugada é igual ao produto iônico da água.

Propriedades Ácidas ou Alcalinas de Propriedades Ácidas ou Alcalinas de Soluções SalinasSoluções Salinas

Sais provenientes de base forte e ácido forte Sais provenientes de base forte e ácido forte (NaOH, HCl) têm pH = 7.(NaOH, HCl) têm pH = 7.

Sais provenientes de base forte e ácido fraco Sais provenientes de base forte e ácido fraco (NaClO, Ba(C(NaClO, Ba(C22HH33OO22))22) têm pH > 7.) têm pH > 7.

Sais de base fraca e ácido forte (NHSais de base fraca e ácido forte (NH44Cl, Al(NOCl, Al(NO33))33) )

têm pH < 7.têm pH < 7. Sais de base fraca e ácido fraco (NHSais de base fraca e ácido fraco (NH44CN, FeCOCN, FeCO33) )

apresentam o pH da parte mais forte, seja ácido apresentam o pH da parte mais forte, seja ácido ou básico.ou básico.

Comportamento Ácido ou Básico e Comportamento Ácido ou Básico e Estrutura QuímicaEstrutura Química

Fatores que afetam a força de um ácido:Fatores que afetam a força de um ácido: Polaridade H-X apolar, H-C neutra.Polaridade H-X apolar, H-C neutra. Força da ligação H-F (muito forte, porém com alta Força da ligação H-F (muito forte, porém com alta

energia).energia). Estabilidade da base conjugada (quanto maior a Estabilidade da base conjugada (quanto maior a

estabilidade, mais forte o ácido).estabilidade, mais forte o ácido).

Ácidos e Bases de LewisÁcidos e Bases de Lewis

Lewis formulou seu conceito de ácido e base a Lewis formulou seu conceito de ácido e base a partir da doação de elétrons.partir da doação de elétrons.

Ácido recebe elétrons e base doa elétrons.Ácido recebe elétrons e base doa elétrons. Conceito mais amplo. Outras espécies podem ser Conceito mais amplo. Outras espécies podem ser

consideradas ácidas, como o BFconsideradas ácidas, como o BF33..

Comportamento Anfótero dos Comportamento Anfótero dos AminoácidosAminoácidos

Unidades básicas das proteínasUnidades básicas das proteínas Possuem caráter ácido (ácidoPossuem caráter ácido (ácido

carboxílico) e básico (amina)carboxílico) e básico (amina) Glicina: HGlicina: H - CH(NH- CH(NH22) - COOH) - COOH

Alanina: CHAlanina: CH33 - CH(NH - CH(NH22) - COOH) - COOH

Comportamento Anfótero dos Comportamento Anfótero dos AminoácidosAminoácidos

O COOH pode atuar como ácido e o NHO COOH pode atuar como ácido e o NH22 como como

base, ocorrendo dentro da molécula uma reação base, ocorrendo dentro da molécula uma reação ácido-base de Brácido-base de Brönsted-Lowry.önsted-Lowry.

Referências BibliográficasReferências Bibliográficas

Brown, LeMay,Bursten. Química: A Ciência Central, Brown, LeMay,Bursten. Química: A Ciência Central, 7ª. e 9ª. edições, Pearson7ª. e 9ª. edições, Pearson

Masterton, Slowisnki, Stanitski. Princípios de Masterton, Slowisnki, Stanitski. Princípios de Química. LTC. 6ª. ediçãoQuímica. LTC. 6ª. edição

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