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Índice. Introdução Fatos Experimentais Substâncias orgânicas x inorgânicas Conceituação de ácidos e bases Ácidos Bases Vamos praticar Contextualização - A Química Industrial. Ficha Técnica. Por que precisamos conhecer este assunto?. - PowerPoint PPT Presentation
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Índice
Ficha Técnica
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• Por que precisamos conhecer este assunto?
• O que precisamos conhecer previamente?Este capítulo desenvolve a introdução sobre ácidos e bases dada no capítulo anterior que tratou do estudo das soluções eletroliticas. Também são ilustrados os princípios da termodinamica e do equilibrio químico. Em menor extensão, são usados os conceitos de ligação de hidrogênio, de polaridade de ligações e de força de ligações.
Ácidos e bases são os dois tipos mais comuns de substâncias no laboratório e no mundo cotidiano. Precisamos saber coo reconhecê-los, quais são as suas reações caracteristicas e por que elessão substâncias químicas tão importantes. Veremos que a coservação das concentrações dos ácidos e das bases dentro de certos limites em células de plantas e de animais é necessária para a sobrevivências dos organismos vivos, e que o controle da acidez das águas da chuva, das águas naturais dos lagos e rios, e daágua corrente fornecida nas cidades é necessário para manter a sociedade humana.
Veja as próximas cenas deste capítulo ...
• Todos os alimentos de sabor azedo apresentam algo em comum: um certo íon, que é o responsável por esse sabor. Que íon será esse?
• Você sabia ? Que existe uma relação entre o índice de desenvolvimento de um país com a produção de ácido sulfúrico e soda cáustica ?
• Você sabe o que é a “chuva ácida” ?
Introdução
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Substâncias
Orgânicas Inorgânicas
• metano, CH4
• metanol, CH3OH• etano, C2H6
• etanol, CH3CH2OH• benzeno, C6H6
• ácido acético, CH3COOH• acetona, CH3COCH3
• éter comum, CH3CH2OCH2CH3
• clorometano, CH3Cl• diclorometano, CH2Cl2• clorofórmio, CHCl3• metilamina, CH3NH2
• óleos, gorduras, proteínas, açucares e vitaminas
• água• ácido clorídrico, HCl• ácido bromídrico, HBr• hidróxido de magnésio, Mg(OH)2
• hidróxido de potássio, KOH• Sulfato de bário, BaSO4
• dióxido de carbono, CO2
• monóxido de carbono, CO• ácido carbônico, H2CO3
• carbonato de sódio, Na2CO3
• carbonato de cálcio, CaCO3
• ácido cianídrico, HCN• cianeto de sódio, NaCN• cianeto de potássio, KCN• grafite, C (graf.)• diamante, C (diam.)
Contêm CARBONO Não contêm CARBONO
Podem ser
Exemplos que
necessariamente
exemplosexemplos
Substâncias orgânicas x inorgânicas
• Observe:
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Fatos Experimentais
• Observe:
7
A maioria dos indicadores usados em laboratório são artificiais; porém, alguns são encontrados na natureza, como o tornassol, que é extraído de certos liquens. No nosso dia-a-dia, encontramos esses indicadores presentes em várias espécies: no repolho roxo, na beterraba, nas pétalas de rosas vermelhas, no chá-mate, nas amoras etc., sendo sua extração bastante fácil.
Indicadores são substâncias que revelam a presença de íons H + e de íons OH - numa solução, porque mudam de cor na presença de H + e de OH - . Dá para saber se existem íons H + ou íons OH - pela cor do indicador.
Indicadores Ácido-Base
• Indicadores de Laboratório:
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O tornossol é extraído de certos liquens. Liquens são formas de vida formadas pela associação entre algas e fungos.
Indicadores Ácido-Base
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Ácidos Bases
Sabor azedo
Sabor adstringente
Torna rósea Tornassol
Torna azul Tornassol
Reage com metais
liberando H2
Reage com ácido formando
sal e água
Conceitução de ácidos e bases
Definição operacional ácidos e bases
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Conceitução de ácidos e bases
Ácidos, bases e a condutividade elétrica
Já que as soluções de NaOH e HCl conduzem
corrente elétrica, concluímos que nelas devem existir
cargas elétricas livres para se movimentar . Que cargas
são essas?
NaOH é um composto iônico
HCl é um composto molecular
No NaOH sólido há íons, mas não estão livres para se movimentar
No HCl gasoso não há cargas livres para conduzir a corrente elétrica
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12
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Experiência
Considere a figura ao lado:
Determine a cor que a solução de repolho roxo apresentará na presença de:
a) suco de laranja;
b) soda cáustica;
c) soda limonada;
d) leite de magnésia;
e) vinagre;
f) Ajax.
RESPOSTA
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Segundo Arrhenius...
HCl(g) H+(aq) + Cl -
(aq)H2SO4(l) 2 H+(aq) + SO4
-
2(aq)H3PO4(l) 3 H+(aq) + PO4
-
3(aq)
Observe:
... ácido é todo composto que, dissolvido em água, origina H+ (H3O+) como único cátion (o ânion varia de
ácido p/ ácido).
Moléculas de cloreto de hidrogênio gasoso, ao se dissolverem em água, originam íons H+ e Cl- em
solução aquosa
H2O
H2O
H2O
Conceituação de ácidos e bases
Conceito ácido-base de Arrhenius
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Atualmente, sabemos que o íon H+ não é estável. Ele se une a uma molécula de água, originando o H3O+ (hidroxônio ou
hidrônio).
H
átomo de hidrogênio (1 próton; 1
elétron)
perde o elétron... H+
cátion hidrogênio (1 próton)
une-se à água...
H3O+
cátion hidroxônio, ou
hidrônio.
O
H
HH+ H
+
O
H
HNenhum elétron
Conceitução de ácidos e bases
Conceito ácido-base de Arrhenius
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HIDRÁCIDOS (ácidos sem oxigênio)
ÁCIDO (Radical do E) + ÍDRICO
HCl : ácido clorídrico
HBr : ácido bromídrico H2S : ácido sulfídrico
HF : ácido fluorídrico HCN : ácido cianídrico
HI : ácido iodídrico
Ácido não-oxigenado (HxE):
Ácidos
Fórmulas e nomenclaturas
Para ácidos do enxofre usamos o radical em
latim “sulfur”.
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OXIÁCIDOS (ácidos com oxigênio)
Ácidos
Fórmulas e nomenclaturas
H Br O4
+1 -2
ác. perbrômico
+7+7
H Br O3
+1
-2
ác. brômico
+5+5
H Br O2
+1
-2
ác. bromoso
+3+3
H Br O+1 -2
ác. hipobromoso
+1+1
+7+7
+6+6 +5+5
+2+2+3+3+4+4
+1+1
ÁCIDO (radical de E) + ICO (+ oxigênio) OSO (- oxigênio)
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Principais ácidos e suas aplicações
Gravações em vidro de carro
Nas condições ambientes, é um gás incolor que tem a característica de corroer o vidro, quando em solução aquosa. É usado para fazer gravações em cristais e vidros.
O ácido clorídrico consiste no gás cloreto de hidrogênio dissolvido em água. Quando impuro, é vendido no comércio com o nome de ácido muriático, sendo usado principalmente na limpeza de pisos e de superfícies metálicas antes do processo de soldagem.
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Principais ácidos e suas aplicações
É o nome com que se indica uma solução aquosa do gás cianídrico, que é incolor, com cheiro característico de amêndoas amargas. Por ser muito venenoso, esse
gás é utilizado nas execuções em câmara de gás.
É um gás venenoso, incolor, formado na putrefação de substâncias orgânicas naturais que contenham enxofre, sendo responsável em grande parte pelo cheiro de ovo podre.
Ao pressentirem o perigo, certos animais, como o gambá e a maritaca, liberam uma mistura de substâncias de odor desagradável, entre as quais o H2S.
As folhas de mandioca, apesar de venenosas, podem ser utilizadas como alimento para o gado. Quando deixadas ao sol, liberam o gás cianídrico, tornando-se, assim, apropriadas para o consumo.
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Principais ácidos e suas aplicações
O gás carbônico presente no ar atmosférico combina-se com a água da chuva, formando o H2CO3, mesmo em ambientes não poluídos, o que nos leva a concluir que toda chuva é ácida.O gás carbônico é um dos constituintes dos
refrigerantes e das águas minerais gaseificadas.
É usado na indústria de vidro, na tinturaria, nas indústrias de alimentos e na fabricação de fosfatos usados como adubos (fertilizantes). O ácido fosfórico é utilizado na produção refrigerantes à base de cola (Coca, Pepsi, etc).
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Principais ácidos e suas aplicações
É um líquido incolor, de cheiro característico, e o principal componente do vinagre, que é uma solução aquosa que contém de 3 a 7% desse ácido.
É o ácido mais importante economicamente. O maior consumo de ácido sulfúrico se dá na fabricação de fertilizantes, como os superfosfatos e o sulfato de amônio. É, ainda, utilizado nas indústrias petroquímicas, de papel, de corantes etc. e nos acumuladores de chumbo (baterias de automóveis).
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Principais ácidos e suas aplicações
Depois do ácido sulfúrico, o ácido nítrico é o mais fabricado e consumido na indústria. À temperatura ambiente, é um líquido incolor e fumegante (volátil). Ataca com violência os tecidos animais e vegetais, produzindo manchas amareladas na pele. Seu manuseio, portanto, requer muito cuidado, pois seus vapores são muito tóxicos. Uma das mais importantes aplicações do ácido nítrico relaciona-se à fabricação de explosivos (TNT, nitroglicerina).
(ENEM) Leia o texto a seguir e responda às questões (1) e (2).O suco extraído do repolho roxo pode ser utilizado como indicador do caráter ácido (pH entre 0 e 7) ou básico (pH entre 7 e 14) de diferentes soluções. Misturando-se um pouco de suco de repolho e da solução, a mistura passa a apresentar diferentes cores, segundo sua natureza ácida ou básica, de acordo com a escala abaixo.
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Vamos Praticar
Algumas soluções foram testadas com esse indicador, produzindo os seguintes resultados:
RESPOSTA
24
Vamos Praticar
1) De acordo com esses resultados, as soluções I, II, III e IV têm, respectivamente, caráter:
a) ácido, básico, básico, ácido.b) ácido, básico, ácido, básico.c) básico, ácido, básico, ácido.d) ácido, ácido, básico, básico.e) básico, básico, ácido, ácido.
2) Utilizando-se o indicador citado em sucos de abacaxi e de limão, pode-se esperar como resultado as cores:
a) rosa ou amarelob) vermelho ou roxoc) verde ou vermelhod) rosa ou vermelhoe) roxo ou azul
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Segundo Arrhenius...
... Base é todo composto que, dissolvido em água, origina OH- como único ânion (o cátion varia de base para base).
Observe:
NaOH(s) Na+(aq) + OH -(aq)
Ca(OH)2(s) Ca2+(aq) + 2OH-(aq)
Al(OH)3(s) Al3+(aq) + 3OH-(aq)
Hidróxido de sódio sólido se dissolve em água produzindo íons Na+ e OH- em solução aquosa
H2O
H2O
H2O
Conceituação de ácidos e bases
Conceito ácido-base de Arrhenius
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Bases
Fórmulas e nomenclaturas
HIDRÓXIDO de +nome do element
o+
Nox do element
o
NaOH : hidróxido de sódio
Ca(OH)2 : hidróxido de cálcio
Al(OH)3 : hidróxido de alumínio
Fe(OH)2 : hidróxido de ferro (II)
CuOH : hidróxido de cobre (I)
NH4OH : hidróxido de amônio
- O nox do elemento só é usado quando ele apresentar mais de um e deve ser escrito em algarismos romanos.- O NH4+ é o cátion amônio.
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Apesar de menos usada atualmente, existe a nomenclatura dos sufixos:
Lembre-se da nomenclatura dos oxiácidos!
Fe(OH)2 : hidróxido ferroso. Fe(OH)3 : hidróxido férrico.
CuOH : hidróxido cuproso. Cu(OH)2 : hidróxido cúprico.
AuOH : hidróxido auroso. Au(OH)3 : hidróxido áurico.
Sn(OH)2 : hidróxido estanoso. Sn(OH)4 : hidróxido estânico.
Bases
Fórmulas e nomenclaturas
Nox menor: Hidróxido (elemento) + OSO
Nox maior: Hidróxido (elemento) + ICO
As bases podem ser classificadas de acordo com o número de hidroxilas presentes em suas fórmulas. Exemplo: • monobases: NaOH, KOH, NH4OH• dibases: Ca(OH)2, Fe(OH)2• tribases: Al(OH)3, Fe(OH)3,• etc
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Bases
Saiba mais
Colocar foto pag.
357
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Bases
Amônia (NH3): uma base diferente
Hidroxila – íon
característico das bases
Não confunda amônia com amônio!
Amônia (molécula) Amônio (íon positivo)
Ao contrário das demais bases, que sofrem dissociação iônica, ex.: NaOH, KOH, Ca(OH)2; a amônia (composto molecular) sofre ionização quando é dissolvida em água.
Nas condições ambientes é um
gás de cheiro forte e irritante
(*) Os hidróxidos de metais que não sejam alcalinos nem alcalinos terrosos apresentam um caráter covalente bastante acentuado. 30
Bases
Dissociação iônica: bases de metais e ionização da amônia
Como vimos, a amônia é uma base diferente das demais: ao ser dissolvida em água sofre ionização e, nesse contexto, pode ser representada pela fórmula NH4OH e considerada como uma monobase
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Principais bases e suas aplicações
Conhecido por cal extinta ou apagada, o hidróxido de cálcio é comumente usado na construção civil (preparação de argamassa).
Hidróxido de sódio. Comercialmente (impuro) é conhecido por soda cáustica. Usado na fabricação de sabões, é altamente corrosivo.
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Principais bases e suas aplicações
Hidróxido de amônia. Obtido pela dissolução da amônia (NH3) em água, o chamado amoníaco é usado em alguns produtos de limpeza.
Usado como antiácido estomacal e laxante suave o hidróxido de magnésio é conhecido por “leite de magnésia”, quando em suspensão aquosa.
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Bases
Ciclo do Nitrogênio
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Escala de pH
A escala de “pH”, em que “p” significa potencial e “H” hidrogênio, consiste numa escala algorítmica para exprimir a acidez ou alcalinidade de uma solução.
(FMU/Fiam-SP) Para combater a acidez estomacal causada pelo excesso de ácido clorídrico, costuma-se ingerir um antiácido. Das substâncias abaixo, encontradas no cotidiano das pessoas, a mais indicada para combater a acidez é:
RESPOSTA
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Vamos Praticar
a) refrigerante
b) suco de laranja
c) água com limão
d) vinagre
e) leite de magnésia
(FUA-AM) Analise a alternativa correta que indica uma das substâncias ativas contidas no medicamento “aziran”, usado para neutralizar a hiperacidez estomacal:
RESPOSTA
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Vamos Praticar
a) Hidróxido de sódio
b) Ácido clorídrico
c) Ácido sulfúrico
d) Hidróxido de alumínio
e) Ácido cítrico
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O ácido sulfúrico é fabricado a partir das matérias-primas enxofre mineral, oxigênio do ar e água.
S(s) + O2(g) SO2(g)
SO2(g) + ½ O2(g) SO3(g)
SO3(g) + H2O (l) H2SO4(aq)
catalisador
O catalisador, indicado na 2ª. etapa, aumenta a velocidade da reação, tornando-a industrialmente viável. O catalizador usado para esta reação é platina (Pt) com pentóxido de divanádio (V2O5)
Quando puro, apresenta-se como um líquido incolor, oleoso, bastante denso (d=1,84 g/cm3) e de alto ponto de ebulição (338oC)
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O ácido nítrico, HNO3, é obtido industrialmente a partir do oxigênio e do nitrogênio do ar (ou da amônia) e da água.
N2(g) + O2(g) 2 NO(g)faísca
elétrica
4NH3(g) + 5O2(g) 4 NO(g) + 6H2O(g)
Pt
OU
A seguir o NO é convertido em NO2, e este, por reação com água, produz o HNO3
2NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)2NO2(g) + HO2(l) HNO2(aq) + HNO3(aq)
A platina atua como catalisador na 1ª. etapa, tornando a reação suficientemente rápida para ter utilidade industrial.
(Mackenzie-SP) A partir da pirita, minério também chamado de ouro dos tolos, pode-se obter ácido sulfúrico pelo processo representado nas etapas abaixo: 4 FeS2 + 11 O2 2 Fe2O3 + 8 SO2
V2O5 2 SO2 + A 2 SO3
SO3 + B H2SO4
Nesse processo, as substâncias A e B são, respectivamente:
RESPOSTA
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De Olho no Vestibular
a) H2 e O2
b) SO2 e H2S
c) O2 e H2O
d) SO2 e H2O
e) O3 e H2
Resolução V2O5
2SO2 + O2 2SO3
SO3 + H2O H2SO4
A = O2
B = H2O
Cenas dos próximos capítulos
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