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CAPÍTULO 7 - ÁCIDOS E BASES

� O QUE VOCÊ JÁ SABE?

Antes de estudar os princípios da química inorgânica, especificamente os

ácidos e as bases, pense nas seguintes questões:

• Qual é a diferença entre um ácido e uma base?

• Que produtos em seu dia-a-dia são caracterizados como básicos?

• Porque o limão é azedo?

• A coca-cola desentope pia?

• Porque o sal de fruta alivia a má digestão dos alimentos?

Princípios da Química Inorgânica

Situando-se ao assunto

As substâncias químicas podem ser agrupadas em dois grandes

conjuntos: as orgânicas e as inorgânicas. Essa distinção é muito antiga e

iniciou-se com a crença de que as substâncias presentes nos seres vivos (por

exemplo, proteínas, gorduras, óleos, açúcares e vitaminas) só podiam ser

produzidas por organismos, jamais em ambiente de laboratório. Tais

substâncias foram denominadas orgânicas. Todas as demais substâncias (por

exemplo, as existentes nas rochas) foram denominadas inorgânicas.

A crença mencionada ruiu no século XIX, graças a inúmeras evidências

experimentais obtidas por químicos da época. A partir de então, passou-se a

considerar como substâncias orgânicas os compostos do elemento químico

carbono. Eles são objeto de estudo da chamada Química Orgânica.

São modernamente denominadas substâncias inorgânicas aquelas

que não contêm carbono em sua composição. Também são consideradas

inorgânicas algumas substâncias que contêm carbono; é o caso do dióxido de

carbono, do monóxido de carbono, do grafite, do diamante, do ácido carbônico,

do ácido cianídrico, dos sais carbonatos e dos sais cianetos.



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As substâncias inorgânicas são estudadas pela Química Inorgânica.

Para facilitar, os químicos dividem-nas em grupos cujas características e

propriedades se assemelham. Cada um desses grupos é chamado de função

inorgânica.

Conceitos de ácidos e bases

Existem em nosso cotidiano substâncias que apresentam sabor azedo,

tais como o suco de limão e o vinagre. Há também substâncias que

apresentam sabor adstringente, ou seja, “amarram” a boca. É o caso da

banana, do caju e do caqui verdes e também do leite de magnésia. Na

verdade, esses dois tipos de sabor, o azedo e o adstringente, caracterizam dois

grandes grupos de substâncias: os ácidos e as bases.

Provar toda e qualquer substância a fim de classificá-la é, no mínimo, um procedimento tolo e muito perigoso, que jamais deve ser feito.

Químicos do passado perceberam que as substâncias de sabor azedo,

os ácidos, quando misturadas ao suco de uva ou de amora, deixam esses

materiais avermelhados.

Já as substâncias de sabor adstringente, as bases, deixam o suco da

uva e o da amora azulados. Além disso, as bases deixam a pele escorregadia,

como se estivesse com sabão. Isso acontece porque elas reagem com

substâncias presentes na pele, destruindo-as e provocando lesões.

Ácidos são substâncias que avermelham o suco de uva ou de amora.

Bases são substâncias que azulam o suco de uva ou de amora.

Essas são definições operacionais de ácidos e bases, ou seja,

definições fundamentadas apenas em operações experimentais, sem

envolver nenhuma teoria microscópica a respeito do assunto.



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A maioria das substâncias não se encaixa em nenhum desses dois

grupos. É o caso, por exemplo, do cloreto de sódio (sal de cozinha), da

sacarose (açúcar comum) e do etanol (álcool comum).

O suco de uva e o suco de amora são exemplos de indicadores ácido-

base.

Indicador ácido-base é uma substância que apresenta uma determinada coloração em meio ácido e outra em meio básico.

A fenolftaleína e o tornassol são alguns dos indicadores ácido-base mais

utilizados em laboratório. As cores desses indicadores diante de ácidos e

bases são as seguintes:

Fonte: Química no cotidiano – volume 1

O tornassol é comercializado (nas lojas de produtos químicos) em duas

versões: o papel de tornassol azul e o papel de tornassol vermelho. Ambos

consistem em tirinhas de papel contendo o indicador tornassol.

O papel de tornassol azul foi submetido, durante sua fabricação, ao

contato com uma base, ficando azul. Num laboratório, esse papel é usado para

testar se um certo material é ácido. Ácidos fazem-no mudar de cor, de azul

para vermelho.

Muitas flores contêm indicadores ácido-base naturais em suas pétalas.

Esse é o caso de algumas hortênsias, como as da foto. Suas pétalas podem

adquirir cor rósea ou azul-arroxeada, dependendo de fatores como solo,

adubação etc., que influenciam a acidez ou a basicidade das pétalas.



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Já o papel de tornassol vermelho, ao contrário do anterior, tomou

contato, ao ser industrializado, com um ácido. Isso o fez ficar vermelho. É útil,

portanto, para indicar se um determinado material é básico, uma vez que

substâncias básicas fazem-no mudar de vermelho para azul.




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Indicadores ácido-base e produtos cotidianos

Por meio do uso de indicadores ácido-base, como, por exemplo,

• solução de fenolftaleína em álcool,

• extrato de repolho roxo,

• trapos brancos umedecidos com suco de uva,

• trapos brancos umedecidos com suco de amora, é possível fazer a distinção

entre meios ácidos e básicos. Veja os exemplos de resultados experimentais:




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Ácidos, bases e condutividade elétrica


Por que NaOH e HCl não conduzem corrente elétrica quando puros,

mas quando dissolvidos em água passam a conduzir? Para explicar esse fato

vamos partir da informação de que a corrente elétrica é um fluxo ordenado de

cargas elétricas.

No NaOH sólido há íons (que são portadores de carga elétrica), mas

eles não estão livres para se movimentar. Estão “travados” em suas

respectivas posições no retículo cristalino iônico do composto. O HCl gasoso é

formado por moléculas e, por isso, não conduz corrente 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?

Quando o NaOH se dissolve em água, sofre o processo de dissociação

iônica.

A dissociação iônica é a separação dos íons que ocorre quando uma

substância iônica se dissolve em água. Para representar tal acontecimento,

os químicos utilizam a seguinte equação química:

Fonte: Química – volume único



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Através da dissociação iônica passam a existir, na solução de NaOH,

íons livres para se movimentar e, dessa forma, conduzir a corrente elétrica.

Todas as substâncias iônicas, ao se dissolverem em água, sofrem o

processo de dissociação iônica. Entre essas substâncias iônicas podemos

destacar as bases, das quais NaOH é um exemplo. Outros exemplos de

equações químicas que representam a dissociação iônica de bases são:


Veja, por exemplo, como ocorre a dissociação iônica do NaCl em água.


O HCl, por sua vez, é uma substância molecular, pois a ligação entre H e

Cl é covalente. Como não há íons no HCl, ele não pode sofrer dissociação

iônica (não podemos separar íons que não existem!). Ao dissolver HCl em

água ocorre o processo de ionização, onde as moléculas de HCl são

quebradas ao entrar em contato com a água, originando íons. Esse evento

pode ser representado por meio da seguinte equação química:




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Devido à ionização, quando o HCl se dissolve em água são criados íons

livres para conduzir a corrente elétrica.

No momento estamos interessados em estudar os ácidos, compostos

moleculares que sofrem ionização em água, sendo o HCl um exemplo. Outros

exemplos são:


O conceito ácido-base de Arrhenius

Fundamentado em experiências de condutividade elétrica como as que

descrevemos, o químico Arrhenius propôs, em 1887, as seguintes definições:

Ácido é todo composto que, dissolvido em água, origina H+ como único cátion (o ânion varia de ácido para ácido). Base é todo composto que, dissolvido em água, origina OH- como único ânion (o cátion varia de base para base).

Assim, para Arrhenius, o íon H+ é o responsável pelo sabor azedo dos

ácidos e por sua ação sobre indicadores. Da mesma forma, o íon OH- é o

responsável pelo sabor adstringente das bases, por sua ação sobre

indicadores e pelo ataque à pele, tornando-a escorregadia.

Grau de ionização

Grau de ionização de um ácido (α) é a relação entre o número de

moléculas ionizadas e o número total de moléculas dissolvidas. Para o cálculo

dessa relação, usamos a seguinte expressão:

Veja o exemplo:



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• De cada 100 moléculas de HCl dissolvidas, 92 moléculas sofrem ionização:

Para comparar os graus de ionização (α), devemos medir a

condutibilidade das soluções aquosas dos ácidos:

Os hidrácidos mais conhecidos são assim classificados:

A força dos oxiácidos pode ser determinada pela diferença (x) entre o

número de átomos de oxigênio e o número de átomos de hidrogênio ionizáveis.


Volatilidade

Indica a maior ou menor facilidade com que os ácidos passam do

estado líquido para o gasoso.

• Voláteis: a grande maioria dos ácidos: HF, HCl, HCN, H2S, HNO3 etc.



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O ácido acético, componente do vinagre, é o ácido volátil mais comum

no nosso dia-a-dia. Ao abrirmos um frasco com vinagre, logo percebemos seu

cheiro característico.

• Fixos: os dois ácidos pouco voláteis mais comuns são o H2SO4 e o H3PO4.

ALGUMAS PROPRIEDADES DOS ÁCIDOS

Vimos algumas propriedades dos ácidos, como o seu sabor azedo e a

sua condutibilidade elétrica em solução aquosa. Vamos abordar agora outras

propriedades apresentadas por eles e que nos permitem identificá-los:


1. Reação com metais Os ácidos reagem com muitos metais e, ao reagirem, produzem gás

hidrogênio (H2) e um sal do metal.


Se colocarmos um palito de fósforo aceso à boca do tubo que contém

hidrogênio, essa aproximação provocará uma pequena explosão devido à

reação entre o hidrogênio contido no tubo e o oxigênio presente no ar:



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2. Reação com carbonatos e bicarbonatos

Carbonatos e bicarbonatos são ânions cujas fórmulas são,

respectivamente, CO32– e HCO3–. Quando reagem com ácidos, esses ânions

liberam gás carbônico. Vamos ver algumas dessas reações:

Se você recolher o gás carbônico em um tubo de ensaio e introduzir

neste tubo um fósforo aceso, a chama apagará. Isso ocorre porque o CO2 não

queima (não é combustível) nem alimenta combustão (não é comburente).

3. Ação sobre indicadores

Indicadores são substâncias que mudam de cor em função de o meio

ser ácido ou básico.



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Uma escala numérica, conhecida por escala de pH, indica se o meio é

ácido ou básico, bem como a intensidade da força do ácido e da base.


Principais ácidos e suas aplicações Ácido fluorídrico (HF): Gás incolor que tem a característica de corroer o vidro,

devendo ser armazenado em frascos. É usado para fazer gravações em vidros

e cristais.

Ácido clorídrico (HCl): Usado na limpeza de pisos e de superfícies metálicas

e presente também no estômago, no suco gástrico, para auxiliar na digestão

dos alimentos.

Ácido sulfídrico (H2S): Gás incolor e venenoso, formado na putrefação de

substâncias orgânicas naturais que contenham enxofre. Exemplo: Cheiro de

ovo podre.

Ácido cianídrico (HCN): Gás incolor e venenoso, usado nas execuções em

câmara de gás.

Ácido carbônico (H2CO3): É um ácido fraco, constituinte da chuva ácida e dos

refrigerantes e água gaseificada.

Ácido fosfórico (H3PO4): usado na indústria de vidro, na tinturaria, nas

indústrias de alimentos e na fabricação de fosfatos e superfosfatos usados

como adubos (fertilizantes).

Ácido acético (H3CCOOH): líquido incolor, de cheiro característico, e o

principal componente do vinagre, que é uma solução aquosa que contém de 3

a 7% desse ácido.

Ácido sulfúrico (H2SO4): Fabricação de fertilizantes, como os superfosfatos e

o sulfato de amônio. É, ainda, utilizado nas indústrias petroquímicas, de papel,



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de corantes etc, e nos acumuladores de chumbo (baterias de automóveis).

Apresenta ação oxidante.

Ácido nítrico (HNO3): Líquido incolor e fumegante (volátil). Ataca com

violência os tecidos animais e vegetais, produzindo manchas amareladas na

pele. Uma das mais importantes aplicações do ácido nítrico relaciona-se à

fabricação de explosivos (TNT, nitroglicerina). Durante a ocorrência de chuvas,

o ácido nítrico pode formar-se, constituindo um tipo de chuva ácida.

Todos esses produtos abaixo contêm soluções aquosas de ácidos. Na

bateria há ácido sulfúrico (H2SO4); no vinagre, ácido acético (CH3COOH); e nos

refrigerantes, ácido carbônico (H2CO3). Algumas variedades de refrigerante

contêm ácido fosfórico (H3PO4). Ácido muriático é o nome comercial do ácido

clorídrico (HCl).


A força ou o grau de dissociação

A força das bases pode ser relacionada com a sua solubilidade:

quanto maior for a solubilidade de uma base, maior será o seu grau de

dissociação e ela será considerada uma base forte. No entanto, se a base for

pouco solúvel, o seu grau de dissociação será menor e ela será considerada

fraca.



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O hidróxido de amônio (NH4OH), que é uma base proveniente de

substância molecular — a amônia (NH3(g)) — e não de metal, contraria essa

regra, pois, embora se dissolva facilmente em água, ela apresenta um grau de

ionização muito pequeno. Logo, o hidróxido de amônio é a única base solúvel

e fraca. Assim, temos:

• Bases fortes: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2.

• Bases fracas: NH4OH e bases dos demais metais.

ALGUMAS PROPRIEDADES DAS BASES

1. Ação sobre indicadores

Como já vimos, tanto os ácidos como as bases alteram a cor de um

indicador.

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.


A tabela a seguir mostra os indicadores mais usados em laboratórios e

as cores que adquirem, se em presença de um ácido ou de uma base.




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2. Reações com ácidos

Como já sabemos:

Portanto, se misturarmos um ácido e uma base, os íons H+ e OH–

interagem, produzindo água (H2O). Essa reação é denominada neutralização.

O cátion da base e o ânion do ácido darão origem a um sal, num processo

chamado salificação.


Principais bases e suas aplicações

Hidróxido de sódio (NaOH): conhecido por soda cáustica, é um sólido branco,

cristalino e higroscópico, ou seja, tem a propriedade de absorver água. Quando

preparamos soluções concentradas dessa base, elas devem ser conservadas

em frascos plásticos, pois lentamente reagem com o vidro. Tais soluções

também reagem com óleos e gorduras e, por isso, são muito utilizadas na

fabricação de sabão e de produtos para desentupir pias e ralos.


Hidróxido de cálcio (Ca(OH))2: conhecido como cal hidratada, cal extinta ou

cal apagada. É um sólido branco, pouco solúvel em água, utilizado nas pinturas

a cal (caiação) e na preparação de argamassa.



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Hidróxido de magnésio (Mg(OH))2: é um sólido branco, pouco solúvel em

água. sendo conhecido também por leite de magnésia, cuja principal aplicação

consiste no uso como antiácido e laxante.

Hidróxido de amônio (NH4OH): o hidróxido de amônio não existe isolado. Ele

é obtido quando borbulhamos amônia (NH3) em água, o que origina uma

solução comercializada como amoníaco. A amônia é utilizada na produção de

ácido nítrico, o qual é aplicado na fabricação de fertilizantes e explosivos.

A amônia é produzida industrialmente a partir da seguinte reação:

Essa amônia é utilizada, por exemplo, na produção de nitrato de

amônio — sal presente na maioria dos fertilizantes.

Na natureza a amônia é formada pela decomposição de excreções

de animais. Essa amônia faz parte do denominado ciclo do nitrogênio, como

mostra a figura a seguir.




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Todos esses produtos abaixo contêm soluções básicas. A soda cáustica,

NaOH, está presente nos limpadores de forno e desentupidores de pia. É

também aplicada na fabricação de sabão. A cal hidratada, Ca(OH)2, é utilizada

para preparar argamassa, para fazer pintura e para reduzir a acidez do solo

antes do plantio. O hidróxido de magnésio, Mg(OH)2, e o hidróxido de alumínio,

Al(OH)3, são usados em alguns medicamentos para combater a acidez

estomacal.


Amônia (NH3): uma base diferente

A amônia (NH3), também chamada de amoníaco, é um composto

gasoso que, ao ser dissolvido em água, sofre ionização produzindo como íon

negativo exclusivamente OH-. Por isso a amônia, em água, é classificada como

base.

Não se deve confundir amônia (NH3), que é uma molécula, com amônio (NH4+), que é um íon positivo (cátion). Podemos representar o produto da reação equacionada acima por meio da fórmula NH4OH e chamar essa base de hidróxido de amônio. Assim, o composto de fórmula NH4OH só existe na água. Ao ler a fórmula NH4OH devemos ter sempre isso em mente.

Compostos como NaOH, KOH, Ca(OH)2 possuem metal em sua

composição. São compostos iônicos e, portanto, sólidos nas condições



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ambientes. Quando dissolvidos em água, sofrem dissociação iônica, liberando

íons OH-.

Já a amônia, NH3 — composto molecular que, nas condições

ambientes, é um gás de cheiro forte e irritante —, não possui metal em sua

composição. Quando dissolvida em água, reage com ela, originando íons.

Portanto, ao contrário das demais bases, que sofrem dissociação iônica, a

amônia sofre ionização quando é dissolvida em água.

Em foco...

A escala de pH A água totalmente pura é considerada um meio neutro. Quando

dissolvemos um ácido na água, isso produz uma solução ácida, ou meio

ácido. E quando dissolvemos uma base na água, isso produz uma solução

básica, ou meio básico.

Todas as soluções ácidas são igualmente ácidas? E as soluções básicas

(alcalinas), são todas igualmente básicas? A resposta a ambas as perguntas é

não. O grau de acidez ou de basicidade (alcalinidade) de uma solução pode ser

expresso por meio do pH, que é uma propriedade característica de cada

solução. Por exemplo:

Na temperatura de 25 °C:

Uma solução neutra tem pH = 7. Uma solução ácida tem pH < 7. Uma solução básica (alcalina) tem pH >7.

Quanto menor o pH, maior a acidez de uma solução (ou,

equivalentemente, menor a alcalinidade dessa solução).

Quanto maior o pH, maior a alcalinidade de uma solução (ou,

equivalentemente, menor a acidez dessa solução).



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Coca-Cola desentope pias?

É muito comum ouvirmos alguém indicar Coca-Cola para desentupir

pias. Será que resolve? O prof. José Atílio Vanin, do Instituto de Química da

Universidade de São Paulo, prestou alguns esclarecimentos sobre o assunto

em matéria publicada no Jornal da USP. "Desentupir pias, a Coca-Cola não

desentope, contrariando o dito popular. ‘A Coca-Cola é um extrato vegetal de

composição variável, ao qual é adicionado ácido fosfórico em pequena

quantidade, como conservante. A confusão se dá porque esse ácido é usado

por fabricantes de material de limpeza, mas não faz mal ao ser humano. Nas

reações químicas que ocorrem nas células, várias delas usam o fosfato, que é

um componente do ácido fosfórico’, explica Vanin. A célula usa o fosfato no

mecanismo de fornecimento de energia celular. Mas há uma ressalva: ‘O

excesso de fosfato pode reagir com o cálcio, componente de ossos e dentes, e

causar problemas ósseos ou dentários’. Nada além disso. Segundo o

professor, também o excesso de absorção de carboidratos refinados pode

causar cáries nos dentes."


“Sangue de diabo”

Antigamente, no Carnaval, as crianças costumavam jogar na roupa das

pessoas uma mistura preparada em casa, chamada sangue de diabo. Essa

solução aquosa de cor avermelhada, ao atingir a roupa, produzia uma mancha



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vermelha, dando a impressão de que a peça de roupa havia sido

danificada. Porém, após certo tempo, a mancha desaparecia.

O sangue de diabo era preparado assim:

• 20 mL de NH4OH(aq) (hidróxido de amônio)

• 1 comprimido de Lactopurga, que contém o indicador fenolftaleína

• 0,5 L de água

O Lactopurga e o NH4OH(aq) você pode adquirir numa farmácia.

Faça o sangue de diabo e explique o que acontece:

a) quando se adiciona o NH4OH(aq) ao Lactopurga ou fórmula 46 (homeopatia

Almeida Prado);

b) quando a mancha rósea no tecido fica incolor novamente;

c) quando o tecido é lavado com sabão e volta a apresentar coloração rósea.


� O QUE VOCÊ APRENDEU?

• Ácido é todo composto que, dissolvido em água, origina H+ como único

cátion (o ânion varia de ácido para ácido).

• Base é todo composto que, dissolvido em água, origina OH- como único

ânion (o cátion varia de base para base).

• Indicador ácido-base é uma substância que apresenta uma

determinada coloração em meio ácido e outra em meio básico.

• Grau de ionização de um ácido (α) é a relação entre o número de

moléculas ionizadas e o número total de moléculas dissolvidas.

• A volatilidade indica a maior ou menor facilidade com que os ácidos

passam do estado líquido para o gasoso.

• A força das bases pode ser relacionada com a sua solubilidade: quanto

maior for a solubilidade de uma base, maior será o seu grau de

dissociação e ela será considerada uma base forte.



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Referências Bibliográficas

NÓBREGA, Olívio Salgado; SILVA, Eduardo Roberto; SILVA, Ruth Hashimoto.

Química - Volume único. Ed. Ética, São Paulo, 2007.

PERUZZO, Francisco Miragaia; CANTO, Eduardo Leite. Química na

abordagem do cotidiano. Ed. Moderna, v.2, São Paulo, 2010.

SANTOS, Wildson; MOL, Gerson. Química Cidadã. Ed. Nova Geração, v.1,

São Paulo, 2010.

USBERCO, João; SALVADOR, Edgard. Química – Volume único. Ed. Saraiva, São Paulo, 2013.

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