Trabalho de quimica ensino médio
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Trabalho de quimica ensino médio Trabalho de quimica ensino médio Document Transcript

  • ENSINO MÉDIO TRABALHO DE QUIMICA“ÁCIDOS E BASES COMUNS EM NOSSO DIA- A -DIA” Por Wanderson Joner Silva Cruz Brasilia Maio de 2012 1
  • TRABALHO DE QUIMICA“ÁCIDOS E BASES COMUNS EM NOSSO DIA- A -DIA ” Trabalho apresentado à d i s c i p l i n a : Q u í m i c a , do Prof. Por: Wanderson Joner Silva Cruz Série: Ensino Médio Nota:_____ Data: 18/05/2012 Brasilia Maio de 2012 2
  • SUMÁRIO1 - INTRODUÇÃO ............................................................................................. 042 – DESENVOLVIMENTO ........................................................................ 05 à 75 2.1 - Química em nossas vidas..........................................................................05 à 07 2.2 - Ácidos e bases.................................................................................08 à 11 2.3 - Substâncias ácidas..........................................................................12 à 15 2.4 - Substâncias básicas....................................................................... 15 à 183 – CONCLUSÃO .................................................................................................194 – BIBLIOGRAFIA .............................................................................................205 – ANEXOS .........................................................................................................21 3
  • 1 - INTRODUÇÃO A Química é uma ciência experimental, cujos reflexos se percebem, através dedistintas maneiras em nossa vida cotidiana. Essa grande ciência está presente ativamente emvários setores de nossa modernidade. São eles: combustíveis, plásticos, tintas, saúde, alimentos,petroquímica, corantes, adesivos, bebidas, materiais de limpeza, etc. Sabendo aproveitá-la domelhor modo possível, nos trará grandes benefícios, como o a aperfeiçoamento dos confortoshumanos, declínio do número de mortes devido a evolução da medicina. Ao contrário, com basena extração inadequada das substâncias químicas existentes na natureza e visando somenteinteresses políticos e econômicos, sem se preocupar com efeitos indesejáveis e prejudiciais,ocasionarão doenças e morte de vidas aquáticas, tendo como principal causadora a poluição. Através disso, comprovamos que essa ciência está presente em praticamente tudoque aproveitamos para viver. Basta notarmos embalagens de alimentos, rótulos de produtos delimpeza, etiquetas de roupas, bulas de remédio, os quais indicam que contêm substânciasquímicas envolvidas. Muitas empresas ainda querem iludir uma boa parte da população,insistindo em vender alimentos isentos de química, uma grande inverdade, pois tudo que existeno mundo é formado por matéria química. Observando nossas atividades diárias, verificamos que ao escovarmos os dentes,nos alimentos, quando utilizamos um meio de transporte, quando necessitamos de algummedicamento, ao ouvirmos uma musica, ao usarmos substâncias que permitem a limpeza ehigienização de nossos ambientes, quando trajamos roupas, quando vamos ao supermercado, etc.Em tudo que acabamos de mencionar e muito mais, existem produtos com substâncias químicas.Como realizaríamos estas e muitas outras ações mencionadas sem empregar princípios, materiaisou elementos químicos? Certamente seria impossível e esse trajeto inatingível. Não usaríamos oflúor, o bicarbonato de cálcio, componentes do creme dental. Haveria falta de certos nutritivosdevido a carência de alguns elementos químicos essenciais. Sem a extração de respectivassubstâncias químicas na natureza não teríamos o remédio. Sem as reações químicas que ocorremna pilha que se transforma em corrente elétrica, nossos eletrônicos não funcionariam. Com aausência de detergentes, alvejantes, desinfetantes, nossos lares não seriam tão limpos. Aconfecção de roupas seria irrealizável sem o algodão e a lã. No supermercado, a maioria dosprodutos provém de de indústrias químicas, sem estas provavelmente só venderiam produtosadquiridos diretamente da natureza. Em nossas casas existem também muitos materiaisquímicos, principalmente no tijolo, na areia, no cimento, na madeira, no vidro, etc. 4
  • 2 – DESENVOLVIMENTO 2.1 – QUÍMICA EM NOSSAS VIDASQUÍMICA: CIÊNCIA SEMPRE PRESENTE.A química está na base do desenvolvimento econômico e tecnológico. Da siderurgia à indústriada informática, das artes à construção civil, da agricultura à indústria aeroespacial, não há áreaou setor que não utilize em seus processos ou produtos algum insumo de origem química. Comalto grau de desenvolvimento científico e tecnológico, a indústria química transforma elementospresentes na natureza em produtos úteis ao homem. Substâncias são modificadas erecombinadas, através de avançados processos, para gerar matérias-primas que serão empregadasna formulação de medicamentos, na geração de energia, na produção de alimentos, napurificação da água, na fabricação de bens como automóveis e computadores, na construção demoradias e na produção de uma infinidade de itens, como roupas, utensílios domésticos e artigosde higiene que estão no dia-a-dia da vida moderna.A QUÍMICA DA ÁGUA PURA.A água é a substância química mais abundante em nosso planeta. Ela cobre três quartos dasuperfície da terra. Mas apenas uma pequena parte desse volume é potável e está próxima aoscentros urbanos. Sem a química, seria impossível assegurar à população o abastecimento deágua. É através de processos químicos que a água imprópria ao consumo é transformada em águapura, límpida, sem contaminantes. O dióxido de cloro, por exemplo, é utilizado para oxidardetritos e destruir microorganismos. O cloreto de ferro e o sulfato de alumínio absorvem eprecipitam a sujeira em suspensão, eliminando também cor, gosto e odores. O carbono ativoretém micropoluentes e detergentes. Soda e cal neutralizam a acidez da água. É a indústriaquímica que fornece esses e outros produtos, permitindo ao homem continuar a usufruir de umelemento essencial à vida: água pura e saudável.A QUÍMICA QUE ALIMENTA.Como alimentar uma população em constante crescimento sem esgotar os recursos naturais dosolo? A resposta é dada pela química. É através de produtos químicos que se fertiliza a terra,conservando e aumentando o seu potencial produtivo. A reposição de elementos como onitrogênio, fósforo, potássio e cálcio, entre outros, retirados pela ação de chuvas, ventos,queimadas e constantes colheitas, é fundamental para manter a produtividade da terra. Sem osfertilizantes químicos, áreas esgotadas ou impróprias à agricultura teriam sido abandonadas, comconsequente queda na produção de alimentos. Mais: novas áreas agrícolas teriam de ser abertas,reduzindo as reservas de matas e florestas. Também os defensivos químicos têm um importantepapel nessa tarefa. Com eles, o agricultor garante a qualidade dos alimentos, a produtividade dasplantações e evita a disseminação de doenças. Na pecuária, os medicamentos veterináriospreservam a saúde dos rebanhos, evitam epidemias e aumentam a produtividade. A química,como se vê, é fértil em soluções que possam ajudar o homem a vencer o fantasma da fome. 5
  • A QUÍMICA DA SAÚDEA química está presente em praticamente todos os medicamentos modernos. Sem ela, oscientistas não poderiam sintetizar novas moléculas, que curam doenças e fortalecem a saúdehumana. Mas a aplicação da química vai além dos medicamentos. Ela cerca o homem de outroscuidados que prolongam e protegem a vida. Fornecedor de uma quantidade fantástica deprodutos básicos para outras indústrias, o setor químico também desenvolveu matérias-primasespecíficas para a medicina. Válvulas cardíacas, próteses anatômicas, seringas descartáveis,luvas cirúrgicas, recipientes para soro, tubos flexíveis e atóxicos e embalagens para coleta earmazenamento de sangue são apenas alguns dos exemplos dos produtos de origem química querevolucionaram a medicina. Hospitais, clínicas, laboratórios, enfermarias e unidades de terapiaintensiva têm na química uma parceira indispensável. Os modernos equipamentos utilizados emcirurgias ou diagnósticos foram fabricados com matérias-primas químicas. Avançadosdesinfetantes combatem o risco de infecções. Reagentes aceleram o resultado de exameslaboratoriais. Na medicina, mais do que em qualquer outra atividade, fica patente que química évida.A QUÍMICA DO DIA-A-DIAA química nos acompanha 24 horas por dia. Ela está presente em praticamente todos os produtosque utilizamos no dia-a-dia. Do sofisticado computador à singela caneta esferográfica, dopossante automóvel ao carrinho de brinquedo, não há produto que não utilize matérias-primasfornecidas pela indústria química. Teclados, gabinetes e disquetes dos computadores, para ficarapenas em alguns exemplos, são moldados em resinas plásticas. No automóvel, há uma listaenorme de produtos de origem química: volantes, painéis, forração, bancos, fiação elétricaencapada com isolantes plásticos, mangueiras, tanques de combustível, pára-choques e pneus sãoapenas alguns desses itens. A maioria dos alimentos chegou às nossas mãos em embalagensdesenvolvidas pela química. Em nossas roupas, há fibras sintéticas e corantes de origem química.Em nossa casa, há uma infinidade de produtos fornecidos, direta ou indiretamente, pela indústriaquímica: a tinta que reveste as paredes, potes e brinquedos em plástico, tubos para condução deágua e eletricidade, tapetes, carpetes e cortinas. Isso sem falar nos componentes químicos dasmáquinas de lavar roupas e louças, na geladeira, no microondas, no videogame e no televisor.Nos produtos que utilizamos em nossa higiene pessoal e na limpeza da casa também podemosperceber a presença da química. É só prestar atenção. Nosso cotidiano seria realmente muitomais difícil sem a química. É para ajudar o homem a ter mais saúde, mais conforto, mais lazer emais segurança que a indústria química investe dia-a-dia em tecnologia, em processos seguros eno desenvolvimento de novos produtos. O resultado é o progresso.A QUÍMICA DOS NOVOS MATERIAISUm dos principais ramos industriais da química é o segmento petroquímico. A partir do eteno,obtido da nafta derivada do petróleo ou diretamente do gás natural, a petroquímica dá origem auma série de matérias-primas que permite ao homem fabricar novos materiais, substituindo comvantagens a madeira, peles de animais e outros produtos naturais. O plástico e as fibras sintéticassão dois desses produtos. O polietileno de alta densidade (PEAD), o polietileno de baixadensidade (PEBD), o polietileno tereftalato (PET), o polipropileno (PP), o poliestireno (PS), opolicloreto de vinila (PVC) e o etileno acetato de vinila (EVA) são as principais resinastermoplásticas. Nas empresas transformadoras, essas resinas darão origem a autopeças,componentes para computadores e para as indústrias aeroespacial e eletroeletrônica, a garrafas,calçados, brinquedos, isolantes térmicos e acústicos ...enfim, a tantos itens que fica difícil 6
  • imaginar o mundo, hoje, sem o plástico, tantas e tão diversas são as suas aplicações. Os produtosdas centrais petroquímicas também são utilizados para a produção, entre outros, de etilenoglicol,ácido tereftálico, dimetiltereftalato e acrilonitrila, matérias-primas para a produção dos fios efibras de poliéster, de náilon, acrílicos e do elastano. As fibras sintéticas, em associação ou nãocom fibras naturais como o algodão e a lã, são transformadas em artigos têxteis e em produtosutilizados por diferentes indústrias, como a de pneumáticos, por exemplo. E, a cada dia, surgemnovas aplicações para as fibras sintéticas e para as resinas termoplásticas. Resultado: maiorprodução, menores preços e maior facilidade de acesso da população aos bens de consumo,gerando mais qualidade de vida.A QUÍMICA DESENHA O FUTUROVeículos totalmente recicláveis, construídos com materiais mais resistentes porém mais leves doque o aço. Moradias seguras e confortáveis, erguidas rapidamente e a um custo mais baixo.Produtos que, ao entrar em contato com o solo, são degradados e se transformam em substânciasque ajudam a recuperar a fertilidade da terra. Plantações de vegetais que produzem plásticos.Combustíveis de alto rendimento energético e não-poluentes. Medicamentos ainda mais eficazes.Substâncias capazes de tornar inertes os esgotos de toda uma cidade. Recuperação de áreasdevastadas por séculos de exploração. Sonhos? Não para a química, uma ciência queconstantemente amplia as fronteiras do conhecimento. Voltada para o futuro, a indústria químicainveste grande parte do seu faturamento em pesquisa e desenvolvimento. Foi a indústria químicaque, com as fibras sintéticas, permitiu ao setor têxtil ampliar a produção e baratear os preços dasroupas. Com os plásticos, foram criadas embalagens que conservam alimentos e remédios porlongos períodos, tubos resistentes à corrosão e peças e componentes utilizados pelas maisdiferentes indústrias. Isto para ficar apenas em alguns exemplos. Da mesma forma, será aindústria química que facilitará ao homem desenvolver processos e materiais que lhe permitirãoassegurar alimento, moradia e conforto às novas gerações. Muito do futuro do homem e doplaneta está sendo desenhado hoje pela química.A QUÍMICA RESPONSÁVELEvitar ou controlar o impacto causado pelas atividades humanas ao meio ambiente é umapreocupação mundial. Como em muitas outras atividades, a fabricação de produtos químicosenvolve riscos. Mas a indústria química, apontada por muitos anos como vilã nas agressões ànatureza, tem investido em equipamentos de controle, em novos sistemas gerenciais e emprocessos tecnológicos para reduzir ao mínimo o risco de acidentes ecológicos. Um exemplo daaplicação dessa nova visão é o Programa Atuação Responsável®, coordenado em âmbitonacional pela Associação Brasileira da Indústria Química - ABIQUIM. O Programa AtuaçãoResponsável® estabelece procedimentos de melhoria contínua em vários campos de atividade daindústria, com destaque para a redução na emissão de efluentes, controle de resíduos, saúde esegurança no trabalho e preparação para o atendimento a emergências. Todo o ciclo de vida deum produto químico é detidamente analisado para evitar qualquer risco ao meio ambiente,mesmo quando a embalagem é descartada pelo consumidor. Efluentes e resíduos são tratados atése tornarem inertes. Sofisticados equipamentos de controle ambiental estão em operação emvárias empresas. Equipes são constantemente treinadas para atuarem prontamente em caso deacidentes com produtos químicos, evitando riscos ao homem e ao meio ambiente. A indústriaquímica trabalha, investe e pesquisa para jogar limpo com a natureza. Um jogo em que todosganham. 7
  • 2.2 – ACIDOS E BASES As duas funções mais importantes da química: ácidos e bases. São os grandespilares de toda a vida de nosso planeta, bem como da maioria das propriedades do reino mineral.Íons carbonatos e bicarbonatos (ambos básicos) estão presentes na maior parte das fontes deágua e de rochas, junto com outras substâncias básicas como fostatos, boratos, arsenatos eamônia. Em adição, vulcões podem gerar águas extremamente ácidas pela presença de HCl eSO2. A fotossíntese das plantas pode alterar a acidez da água nas vizinhanças por produzir CO2,a substância geradora de ácido mais comum na natureza. A fermentação do suco de frutas podevir a produzir ácido acético. Quando utilizamos nossos músculos em excesso sentimos doresprovocados pela liberação de ácido lático. Com tamanha freqüência em nosso ambiente, não é de se espantar que os ácidos ebases tenham sido estudados por tantos séculos. Os próprios termos são medievais: "Ácido" vemda palavra latina "acidus", que significa azedo. Inicialmente, o termo era aplicado ao vinagre,mas outras substâncias com propriedades semelhantes passaram a ter esta denominação."Álcali", outro termo para bases, vem da palavra arábica "alkali", que significa cinzas. Quandocinzas são dissolvidas em água, esta se torna básica, devido a presença de carbonato de potássio.A palavra "sal" já foi utilizada exclusivamente para referência ao sal marinho ou cloreto desódio, mas hoje tem um significado muito mais amplo.Os íons hidrônio e hidróxido A água é uma substância deveras bizarra. Entre várias propriedades anômalas, háuma de particular interesse no estudo de ácidos e bases: a auto-ionização. De fato, duasmoléculas de água podem interagir e produzir dois íons: um cátion, o hidrônio, e um ânion, ohidróxido. É uma reação onde ocorre uma transferência de próton de uma molécula de água paraoutra. A existência da auto-ionização da água foi provada, ainda no século IXX, por FriedrichKohlraush. Ele descobriu que a água, mesmo que totalmente purificada e de-ionizada, aindaapresenta uma pequena condutividade elétrica. Kohlraush atribuiu esta propriedade à existênciade íons na água, mais precisamente íons hidrônios e hidróxidos. A compreensão da auto-ionização da água é o ponto de partida para os conceitosde ácidos e bases aquosos.Conceitos de ácidos e bases Um dos primeiros conceitos de ácidos e bases que levavam em conta o caráterestrutural das moléculas foi desenvolvido no final do século 19, por Svante Arrhenius, umquímico sueco. Ele propôs que os ácidos eram substâncias cujos produtos de dissociação iônicaem água incluiam o íon hidrogênio (H+) e bases as que produzem o íon hidróxido (OH-).Este conceito, embora utilizado até hoje, tem sérias limitações:1) só pode ser empregado a soluções aquosas;2) o íon H+, de fato, sequer existe em solução aquosa;3) não pode ser aplicado para outros solventes.4) segundo este conceito, somente são bases substâncias que possuem OH- em sua composição. 8
  • É verdade para o NaOH, mas outras substâncias, como a amônia, não são bases deacordo com o conceito de Arrhenius. Em 1923, J.N. Bronsted, em Copenhagen (Denmark) e J.M. Lowry, emCambridge (England) independentemente sugeriram um novo conceito para ácidos e bases.Segundo eles, ácidos são substâncias capazes de doar um próton em uma reação química. Ebases, compostos capazes de aceitar um próton numa reação. Este conceito ficou conhecidocomo "definição de Bronsted", pois este e seus alunos foram mais ágeis na difusão da novaidéia. Esta nova definição é bem mais ampla, pois explica o caráter básico da amônia e o caráterácido do íon amônio, por exemplo. Repare que, na reação com amônia, a água se comporta como um ácido, pois doaum próton; já na reação com o amônio, a água se comporta como uma base, pois aceita umpróton deste íon. A água, portanto, é um exemplo de substância anfiprótica, isto é, moléculas quepodem se comportar como um ácido ou como uma base de Bronsted. De acordo com Bronsted, a dissociação do HCl promove a formação de outro íon:o íon hidrônio Como vimos, a noção de ácidos e bases de Bronsted envolve, sempre, atransferência de um próton - do ácido para a base. Isto é, para um ácido desempenhar seu caráterácido, ele deve estar em contato com uma base. Por exemplo: o íon bicarbonato pode transferirum próton para a água, gerando o íon carbonato. Como a reação é reversível, o íon carboxilato pode atuar como uma base,aceitando, na reação inversa, um próton do íon hidrônio - que atua como um ácido. Portanto, osíons bicarbonato e carbonato estão relacionados entre si, pela doação ou ganho de um próton,assim como a água e o íon hidrônio. Um par de substâncias que diferem pela presença de umpróton é chamado de par ácido-base conjugado. Desta forma, o íon carbonato é a base conjugada do ácido bicarbonato, e o íonhidrônio é o ácido conjugado da base H2O. 9
  • O íon HPO42- é a base conjugada do íon H2PO4-.Identificação de ácidos e bases Em água, alguns ácidos são melhores doadores de prótons do que outros,enquanto que algumas bases são melhores aceptoras de prótons do que outras. Por exemplo: umasolução aquosa de HCl diluída consiste, praticamente, de íons cloreto e hidrônio, uma vez quequase 100% das moléculas do ácido são ionizadas. Por isso, este composto é considerado umácido de Bronsted forte. Em contraste, uma solução diluída de ácido acético contém apenas uma pequenaquantidade de íons acetato e hidrônio - a maior parte das moléculas permanece na forma nãoionizada. Este composto é, portanto, considerado um ácido Bronsted fraco. De acordo com o modelo de Bronsted, um ácido doa um próton para produzir umabase conjugada. Entretanto, esta base conjugada pode vir a aceitar o próton de volta, retornandoao ácido conjugado. A espécie capaz de se ligar mais fortemente ao próton é que vai determinar aforça do ácido ou da base. Portanto,a) quanto mais forte for o ácido, mais fraca é a base conjugadaNeste caso, a ligação H-A é bastante fraca, e o íon A- é estável, ou seja, é uma base fraca.b) quanto mais fraco for o ácido, mais forte é a base conjugada. Isto significa que a ligação H-A é uma ligação forte, pois o íon A- é pouco estávele representa uma base forte, que tende a recapturar o próton. Numa solução aquosa de HCl, duas bases entrarão numa disputa pelo próton: oíon cloreto e a água. Como a água é uma base mais forte, praticamente todo o HCl perde opróton para esta. Já numa solução aquosa de ácido acético, a água sai perdendo: a base mais forte éo íon acetato! Por isso, apenas parte das moléculas deste ácido sofrem ionização. 10
  • Como vimos anteriormente, a água sofre um processo de auto-ionização,produzindo íons hidrônios e hidróxidos. Entretanto, como o íon hidróxido é uma base muito mais forte do que a água, damesma forma que o íon hidrônio é um ácido muito mais forte, o equlíbrio é grandementedeslocado para o lado esquerdo da equação. De fato, a 25oC, apenas 2 de cada um bilhão demoléculas sofrem auto-ionização. Quantitativamente, podemos descrever o processo como: Todavia, em água pura ou em uma solução aquosa diluída, o termo [H2O] é umaconstante (55,5 mol/L). Desta forma, podemos simplificar a equação acima como:Keq.[H2O]2 = Kw e Kw = constante de ionização da água = [H3O+].[OH-] a 25oC, Kw = 1,008x 10-14 M2 Esta expressão de Kw é muito importante, e deve ser memorizada, pois éatravés dela que todos os conceitos de pH e pOH são deduzidos. O equilíbrio da reação entre o ácido acético e a água pode ser descrito pelaconstante abaixo: Novamente, no caso de soluções diluídas, o termo [H2O] é constante, e podemossubstituir a equação por Keq. [H2O]=Ka, que fica: Esta é a expressão para a constante de ionização ácida, Ka. Da mesma forma,podemos escrever a expressão para Kb, a constante de ionização básica. Vamos utilizar a reaçãoda amônia com água como exemplo: 11
  • 2.3 – SUBSTÂNCIAS ÁCIDAS Acido, segundo Arrhenius (1887), é toda substância que, em solução aquosa,libera única e exclusivamente íons H+. Um exemplo é o ácido clorídrico, de fórmula HCl: Muitos anos mais tarde, em 1923, Brønsted e Lowry propuseram a ideia de queácido é uma substância que pode ceder prótons (íons H+). Esta última definição, generaliza a teoria de ácidos de Arrhenius. A teoria deBrønsted e Lowry de ácidos também serve para dissoluções não aquosas; as duas teorias sãomuito parecidas na definição de ácido, mas a de Brønsted-Lowry é muito mais geral. Lewis em 1923 ampliou ainda mais a definição de ácidos, teoria que não obteverepercussão até alguns anos mais tarde. Segundo a teoria de Lewis um ácido é aquela espéciequímica que, em qualquer meio, pode aceitar um par de elétrons. Desta forma incluem-sesubstâncias que se comportam como ácidos, mas não cumprem a definição de Brønsted e Lowry,sendo denominadas ácidos de Lewis.[3] Visto que o próton, segundo esta definição, é um ácidode Lewis (tem vazio o orbital 1s, onde pode alojar-se o par de elétrons), pode-se afirmar quetodos os ácidos de Brønsted-Lowry são ácidos de Lewis, e todos os ácidos de Arrhenius são deBrønsted-Lowry. Exemplos de ácidos de Brønsted e Lowry: HCl, HNO3, H3PO4 – se doarem o H+ durante a reação. Se estiverem em solução aquosa também são ácidos de Arrhenius. Exemplos de ácidos de Lewis: Ag+, AlCl3, CO2, SO3 – se receberem par de elétrons.Dissociação e equilíbrio As reações de ácidos são generalizadas frequentemente na forma HA H+ + A-,onde HA representa o ácido, e A- é a base conjugada. Os pares ácido-base conjugados diferemem um protón, e podem ser convertidos pela adição ou eliminação de um protón (protonação edeprotonação, respectivamente). Observe que o ácido pode ser a espécie carregada, e a baseconjugada pode ser neutra, em cujo caso o esquema de reação generalizada poderia ser descritocomo HA+ H+ + A. Em solução existe um equilíbrio entre o ácido e sua base conjugada. Aconstante de equilíbrio K é uma expressão das concentrações do equilíbrio das moléculas ou íonsem solução. Os colchetes indicam concentração, assim [H2O] significa a concentração de [H2O].A constante de dissociação ácida Ka é usada geralmente no contexto das reações ácido-base. Ovalor numérico de Ka é igual à concentração dos produtos, dividida pela concentração dosreagentes, sendo o reagente o ácido (HA) e os produtos a base conjugada e H+. 12
  • O ácido mais forte tenderá a ter o Ka maior que o ácido mais fraco; a relação dosíon hidrogênio com o ácido será maior para o ácido mais forte, pois o ácido mais forte tem umatendência maior a perder seu próton. Devido à gama de valores possíveis para Ka se estender porvárias ordens de magnitude, mais frequentemente utiliza-se uma constante mais manipulável,pKa, onde pKa = -log10 Ka. Os ácidos mais fortes têm o pKa menor do que os ácidos fracos. Osvalores de pKa. determinados experimentalmente a 25 °C em solução aquosa geralmenteaparecem em livros e material de referência.[4]Força dos ácidos (segundo Arrhenius) Um parafuso (contendo ferro em sua composição) e um fio de cobre mergulhadosem uma base libera uma substância ofensiva para a natureza humana. O ácido clorídrico nãoreage com o fio de cobre.) Um ácido forte é aquele que se ioniza completamente na água, isto é, libera íons H +, porém não os recebe. O exemplo anterior (ácido clorídrico) é um ácido forte. Outro é o ácido nítrico.[5] Um ácido fraco também libera íons H+ , porém parcialmente, estabelecendo um equilíbrio químico. A maioria dos ácidos orgânicos são deste tipo, e também alguns sais como o cloreto de alumínio.[5] HAc H+ + Ac- ( em solução aquosa )Neste caso HAc equivale ao ácido acético, e a seta dupla indica o equilíbrio.Aspectos liberais genéricos da força dos ácidos Ao tratar de hidrácidos: São fortes os ácidos HCl, HBr e HI. HF é o único moderado e os demais sãoácidos fracos. Ao tratar de Oxiácidos:Considere a notação geral: Hx(Elemento)Oy. Teremos um ácido forte se: y - x >= 2 (y - x >1).((x.r) -1 >y) Um ácido moderado se: y - x = 1 . Um ácido fraco se: y - x = 0 (y = x) .Autoionização 13
  • Pela teoria de Ahrrenius, existem os conceitos de bases conjugadas. Nesta visão,uma molécula de água, por exemplo, reage com outra, transferindo íon H+, ou seja, uma agindocomo ácido e outra como base[6]:H2O + H2O H3O+ + OH- ( em solução aquosa ). Assim, o OH- é a base conjugada da água e o H3O+ é o ácido conjugado da água. É importante notar que, formam-se íons, o que pode ser comprovado pela pequenacondutividade residual em água pura (0,056 microS/cm, o que mostra que a reação só ocorre empequena proporção. Ácidos também se auto-ionizam, como o HF, o H2SO4 e o ácido acético, sendoobservadas reações ácido-base desta maneira também nestes solventes.Ácidos resistentes e não resistentes Como extensão a teoria de Lewis, criada por Pearson foi criado um conceito dedureza e moleza para ácidos e bases. Estes termos se referem, respectivamente, a dificuldade oufacilidade com que as "nuvens eletrônicas" ("superfície" externa do átomo, região de maiorprobabilidade dos elétrons mais externos, HOMO) podem ser deformadas.E um desses exemplosé que ele é o único que pode doar , ou seja , ceder prótons que sua carga fica H+ Este ponto de vista é importante para análise de estabilidade/força de ligaçõesentre ácidos e bases, influenciando áreas da química como catálise. Basicamente, ácidos duroscomo o H+, HF, BF3, AlCl3, formarão ligações mais fortes com bases duras, como OH-, NH3, eácidos e bases moles farão ligações mais fortes entre si, enquanto ligações duro-mole serão maisfracas ou não ocorrerão. Exemplos de bases moles são PH3, I-. Exemplos de ácidos moles sãoHg2+, CuI, BH3. Classificação dos ácidosQuanto ao número de hidrogênios ionizáveisMonácidos - liberam um íon H+ por molécula: HCl, HNO3, HClO4, etc. Diácidos - liberam doisíons H+ por molécula: H2S, H2CO3, H2SO4, etc. Triácidos - liberam três íons H+ por molécula:H3BO3, H3PO4, H3SO4, etc. Tetrácidos - liberam quatro íons H+ por molécula: H4P2O7,H4SiO4, etc.Quanto à presença de oxigênioHidrácidos, sem oxigênio (fórmula geral: HnA)Oxiácidos, com oxigênio (formula geral: HnAO)Quanto à volatilidadeFixos: H2SO4, H3PO4, H3BO3, H3PO3Voláteis : HCl, HBr, HI, H2S, HCN, HNO3, entre outros. 14
  • Quanto à forçaN é o número de moléculas que foram ionizadas pelo número total de moléculas. Força: Forte: Grau de ionização acima de 50% (HCl, HBr, HI); Semiforte ou Moderado: Grau de ionização de 5% a 50% (HF); Fraco: Grau de ionização abaixo de 4% (os demais);Quanto ao número de grupos funcionais (H+)Monopróticos:são ácidos que liberam apenas um H+ em solução aquosa e só tem um hidrogênioem sua estrutura, ex: HCl;Dipróticos:liberam dois H+ em solução aquosa e só três hidrogênios em sua estrutura, ex:H2Cr2O7, H2MnO4,H2S;Tripróticos: liberam três H+ em solução aquosa e só quatro hidrogênios em sua estrutura, ex:H3PO2, H3PO3.Quanto ao grau de hidrataçãoOrto: Ácido hidratado: H3PO4 (Fosfórico)Meta: Ácido menos uma molécula de água: H3PO4 - H2O = HPO3 (Metafosfórico)Piro: 2 ácidos menos uma molécula de água: 2 H3PO4 - H2O = H4P2O7 (Pirofosfórico) 2.4 – SUBSTÂNCIAS BÁSICASSubstâncias básicas Ainda conforme Arrhenius , substâncias básicas são aquelas que em soluçãoaquosa liberam o íon OH- chamado hidroxila.BOH = B+ + OH- Substâncias básicas também são consideradas perigosas assim como os ácidos erequerem cuidados tais como o uso dos mesmos equipamentos de proteção e evitar contato compartes do corpo. Estas precauções são necessárias porque substâncias básicas também causamqueimaduras graves . Ao contrário dos ácidos , as bases liberam hidroxilas OH- que são responsáveispela redução das outras espécies químicas que estão em contato.NH2OH = NH2+ + OH- Assim como os ácidos são classificados em fortes ou fracos, as bases tambémpodem ser classificadas em bases fortes ou fracas. 15
  • Esta classificação é análoga aos ácidos , pois uma base forte é aquela que possuiuma constante de dissociação alta. A constante de dissociação Kb também é obtida de forma semelhante àconstante de equilíbrio para soluções aquosas:NH2OH = NH2+ + OH- Algumas bases formadas por elementos pertencentes às famílias dos metaisalcalinos e metais alcalinos terrosos são consideradas fortes. Substâncias anfipróticas são aquelas consideradas ácidas e básicas ao mesmotempo. A caracterização de soluções ácidas ou básicas: pH e pOH. Por conveniência, a concentração do íon Hidrogênio é expressa sempre na formade pH. Este termo foi introduzido por um químico dinamarquês chamado Sorensen em1909. A letra "p" significa potenz , palavra do vocabulário alemão que significapotência. A relação entre a concentração de íons Hidrogênio e o valor pH é definidopela equação:pH = - log[H+] Da mesma forma podemos utilizar essa terminologia para caracterizar aconcentração de íons OH- em uma solução básica:pOH = - log[OH-]Ou uma solução qualquer:pK = - log K Todos os logarítnos citados acima estão na base 10 e K pode ser qualquer valor deconstante de equilíbrio.A relação entre os valores de pH e pOH é definida como:pH + pOH = 14 16
  • Isso ocorre porque à 25o C o produto iônico da água é 10-14H2O = H+ + OH- Portanto o produto das concentrações dos íons H+ e OH- deve ser 10-14Utilizando as propriedades dos logarítmos:[H+].[ OH-] = 10-14log [H+].[ OH-] = log 10-14log [H+] + log [OH-] = -14- log [H+] - log [OH-] = 14pH + pOH = 14Indicadores Existem alguns ácidos fracos que possuem uma certa cor quando estão em suaforma molecular e uma cor diferente quando estão na forma ionizada. Isso pode ser muito útil, pois dependendo da cor da solução podemos saber se oácido está ionizado ou não. Mais do que isso, podemos saber a concentração do íon Hidrogênio na solução. Por isso dizemos que esses ácidos fracos são indicadores da concentração do íonHidrogênio. Podemos chamar essas substâncias de Indicadores. Ao aplicar o princípio de Le Chatelier, sabemos que aumentando a concentraçãodo íon Hidrogênio o indicador (ácido fraco) assume a forma molecular (não-ionizada). Por outro lado, se a concentração do íon Hidrogênio diminuir o indicador assumea forma ionizada. Assim como os ácidos se ionizam de acordo com sua constante de equilíbrio,os indicadores também possuem a constante de equilíbrio: 17
  • Através dessa equação podemos calcular a concentração mínima de íonsHidrogênio para surgir a cor "A" na solução. A partir disso podemos também calcular o pH dessasituação. Geralmente as substâncias indicadores são utilizadas para identificar substânciasácidas ou básicas. A cor do indicador varia de acordo com o pH da solução. Indicador Meio Básico Meio Ácido Tornassol Azul Vermelho Fenolftaleína Incolor Vermelho Metil Orange vermelho Amarelo 18
  • 3 - CONCLUSÃO Química é a ciência que estuda a composição e as propriedades das diferentesmatérias, suas transformações e variações de energia. Química é uma ciência que conquista um lugar central e essencial em todos osassuntos do conhecimento humano. Relaciona-se com outras ciências como a Biologia, CiênciasAmbientais, Física, Medicina e Ciências da Saúde. A Química é utilizada em muitas atividades, como por exemplo, os agricultores autilizam para melhorar a acidez do solo, os médicos para conhecer a composição das substânciasutilizadas como medicamento. Pensando nisto, e em tantos outros aspectos em que a Química éútil, pode-se dizer que, sem os seus conhecimentos e aplicação seria impossível viver. A Química, enquanto ciência experimental, tem seu processo de descoberta ligadoa preocupação que as culturas antigas tinham em compreender a relação entre o ser humano, anatureza e seus fenômenos. Para entender esses fenômenos, Empédocles, filósofo grego, atribuiu uma idéia deexplicação da constituição da matéria, por quatro elementos: o fogo, o ar, a água e a terra.Posteriormente, Aristóteles apresentou a idéia de que esses elementos poderiam ser diferenciadospor suas características. Outra idéia foi exposta em 400 a.C, quando os filósofos Leucipo e Demócrito,explicavam que a matéria seria composta de átomos, pequenas partículas indivisíveis. O método científico da Química recebeu influência de Boyle, que diferenciou adefinição de elemento químico da enunciada anteriormente pelos antigos gregos. Ácidos e bases são encontrados em quase todos os lugares. Do interior de célulasque nos mantêm vivos, passando pela composição do sangue, pelos produtos de consumo quenos rodeiam, e até as manchetes de jornais sobre o perigo da chuva ácida; ácidos e bases sãocompostos centrais e essenciais na natureza e na produção industrial.Nos laboratórios, muitas dasreações usadas para identificar substâncias envolvem ácidos e bases. A química também é responsável pela elaboração remédios para combaterdoenças, dores, dores no estomago como azia, com um composto de sais minerais e ácidos,fazemos igestão do liquido alcalino o estomago funciona fazendo a digestão dos alimentos queestão provocando o mal estar, ela está presente nos moveis, nos eletros, nas construções, noscombustíveis e etc. 19
  • 4 - BIBLIOGRAFIAhttp://www.eurochemicals.com.br/a-importancia-da-quimica-em-nossa-vida.phphttp://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/acidos-e-bases/acidos-e-bases.phphttp://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=49746&op=allhttp://wmnett.com.br/quimica/a-quimica-nas-nossas-vidas/http://www.vestibular1.com.br/revisao/r420.htmhttp://www.followscience.com/content/acidos-e-bases-20522http://www.dignow.org/post/%C3%A1cidos-e-bases-3454013-72188.html 20
  • 5 - ANEXOS 21