Questão 2 (PUC-MG) A tabela apresenta algumas características e aplicações de alguns ácidos:
As fórmulas dos ácidos da tabela são, respectivamente: a) HCl, H3PO4, H2SO4, HNO3. b) HClO, H3PO3, H2SO4, HNO2. c) HCl, H3PO3, H2SO4, HNO2. d) HClO2, H4P2O7, H2SO3, HNO2. e) HClO, H3PO4, H2SO3, HNO3. Respostas Resposta Questão 1 Alternativa “d”. Os ácidos, segundo a teoria de eletrólitos de Arrhenius, são substâncias que reagem com a água, formando íons, dos quais o único cátion é o hidrônio, H3O+. Observação: Pode surgir certa dúvida na alternativa “b”, pois alguns professores e autores dizem que um ácido é uma substância que se ioniza em meio aquoso e libera como único cátion o H+. Esse tipo de conceito é um modo de simplificar a explicação, mas essa alternativa está incorreta porque se trata de cátion hidrogênio, e não somente do hidrogênio, que poderia estar se referindo ao gás hidrogênio (H2). Resposta Questão 2 Alternativa “a”. Ácido muriático: Ácido clorídrico: HCl; Ácido fosfórico: H3PO4; Ácido sulfúrico: H2SO4; Ácido nítrico: HNO3. Resposta Questão 3 Alternativa “b”. A palavra ionização refere-se ao fenômeno em que há formação de íon ou de íons. Resposta Questão 4 Alternativa “e”. a) O CH3CH2COOH é o ácido propanoico, um ácido carboxílico que é um composto orgânico. b) O CH3CH2OH é o etanol, um álcool que é um composto orgânico. c) CH3OH é o metanol, um álcool que é um composto orgânico. d) O HCNS é o ácido tiociânico, que é um composto orgânico. Equilíbrio Químico envolvendo ácidos e bases. Antes de iniciar o estudo sobre o equilíbrio envolvendo ácidos e bases é importante saber o que são substâncias ácidas e substâncias básicas assim como o perigo que podem oferecer ao ser humano. De acordo com Arrhenius , substâncias ácidas são aquelas que em solução aquosa sofrem ionização liberando íons H+ . Estes íons por sua vez reagem com a água formando o íon H3O+ também chamado de Hidrônio. HAc = H+ + Ac-H+ + H2O = H3O+Substâncias ácidas são consideradas perigosas pelo fato de terem a propriedade de destruir estruturas moleculares assim como dissolver matéria orgânica com muita facilidade dependendo da força e da concentração do ácido. Existem ácidos fortes que em alta concentração conseguem diluir metais bastantes resistentes como o Magnésio por exemplo. Isto ocorre devido à oxidação promovida pelos hidrônios . Mg(s) + 2H+(aq) = Mg2+(aq) + H2(g)É extremamente perigoso trabalhar com substâncias ácidas sem o uso de equipamentos de proteção tais como luvas, óculos, avental, etc. Qualquer contato dessas substâncias com qualquer parte do corpo humano causaria queimaduras bastante sérias e danosas. Como determinar a força do ácido : A força do ácido é um parâmetro determinado através da sua constante de ionização Ka . Quanto maior o valor Ka , maior a quantidade de íons H+ liberados na solução e como consequencia mais forte é o ácido. A constante de ionização é um valor semelhante à constante de equilíbrio, portanto varia apenas com a temperatura. Existem outras técnicas para perceber quando um ácido é forte ou não . Suponha um ácido do tipo HySOx , se o valor x-y for maior ou igual a 2 , o ácido pode ser considerado forte. Observação : No lugar do átomo S poderia estar outro átomo. Além dessa técnica , se o ácido for do tipo HX onde X é um átomo qualquer da família dos halogênios, o ácido também é considerado forte. O valor da constante de ionização Ka é obtido da mesma forma que se obtém a constante de equilíbrio em uma solução aquosa : HCl = H+ + Cl- Substâncias básicas :Ainda conforme Arrhenius , substâncias básicas são aquelas que em solução aquosa liberam o íon OH- chamado hidroxila. BOH = B+ + OH- Substâncias básicas também são consideradas perigosas assim como os ácidos e requerem cuidados tais como o uso dos mesmos equipamentos de proteção e evitar contato com partes do corpo. Estas precauções são necessárias porque substâncias básicas também causam queimaduras graves . Ao contrário dos ácidos , as bases liberam hidroxilas OH- que são responsáveis pela redução das outras espécies químicas que estão em contato.NH2OH = NH2+ + OH-Assim como os ácidos são classificados em fortes ou fracos, as bases também podem ser classificadas em bases fortes ou fracas. Esta classificação é análoga aos ácidos , pois uma base forte é aquela que possui uma constante de dissociação alta. A constante de dissociação Kb também é obtida de forma semelhante à constante de equilíbrio para soluções aquosas: NH2OH = NH2+ + OH-Algumas bases formadas por elementos pertencentes às famílias dos metais alcalinos e metais alcalinos terrosos são consideradas fortes. Substâncias anfipróticas são aquelas consideradas ácidas e básicas ao mesmo tempo. A caracterização de soluções ácidas ou básicas : pH e pOH. Por conveniência, a concentração do íon Hidrogênio é expressa sempre na forma de pH. Este termo foi introduzido por um químico dinamarquês chamado Sorensen em 1909. A letra "p" significa potenz , palavra do vocabulário alemão que significa potência. A relação entre a concentração de íons Hidrogênio e o valor pH é definido pela equação : pH = - log[H+] Da mesma forma podemos utilizar essa terminologia para caracterizar a concentração 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 de constante de equilíbrio. A relação entre os valores de pH e pOH é definida como : pH + pOH = 14 Isso ocorre porque à 25o C o produto iônico da água é 10-14 H2O = H+ + OH-Portanto o produto das concentrações dos íons H+ e OH- deve ser 10-14 Utilizando as propriedades dos logarítmos : [H+].[ OH-] = 10-14 log [H+].[ OH-] = log 10-14 log [H+] + log [OH-] = -14 - log [H+] - log [OH-] = 14 pH + pOH = 14 Indicadores :
Existem alguns ácidos fracos que possuem uma certa cor quando estão em sua forma molecular e uma cor diferente quando estão na forma ionizada. Isso pode ser muito útil, pois dependendo da cor da solução podemos saber se o ácido está ionizado ou não. Ao aplicar o princípio de Le Chatelier, sabemos que aumentando a concentração do íon Hidrogênio o indicador (ácido fraco) assume a forma molecular (não-ionizada). Por outro lado, se a concentração do íon Hidrogênio diminuir o indicador assume a forma ionizada. Assim como os ácidos se ionizam de acordo com sua constante de equilíbrio, os indicadores também possuem a constante de equilíbrio: Através dessa equação podemos calcular a concentração mínima de íons Hidrogênio para surgir a cor "A" na solução. A partir disso podemos também calcular o pH dessa situação. Geralmente as substâncias indicadores são utilizadas para identificar substâncias ácidas ou básicas. A cor do indicador varia de acordo com o pH da solução. Meio Básico Meio Ácido Tornassol Azul Vermelho Fenolftaleína Incolor Vermelho Metil Orange vermelho Amarelo Soluções Tampão :
H2CO3 = H+ + HCO3-No caso de excesso do �on OH-, o seguinte equil�brio � deslocado para a direita : OH- + H2CO3 = H2O + HCO3- Dessa forma, a concentra��o do �on Hidrog�nio � mantida constante (pH = 7,4) e com isso � poss�vel ocorrer a respira��o. Tipos de equilíbrio |