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 h2O+ 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.
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:
Ainda conforme Arrhenius , substâncias básicas são aquelas que em solução aquosa liberam o íon OH- chamado hidroxila.
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.
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:
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:
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:
Isso ocorre porque à 25o C o produto iônico da água é 10-14
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
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.
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 íon Hidrogênio.
Podemos chamar essas substâncias de Indicadores.
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.
| Indicador | Meio Básico | Meio Ácido |
| Tornassol | Azul | Vermelho |
| Fenolftaleína | Incolor | Vermelho |
| Metil Orange | vermelho | Amarelo |
Uma solução tampão, solução tamponada ou simplesmente tampão é aquela solução capaz de manter aproximadamente constante o valor do seu pH quando é adicionado à ela um ácido ou base.
Podemos dizer que a concentração do íon Hidrogênio não sofre grandes alterações devido à adição de substâncias ácidas ou básicas.
A solução tampão pode ser constituída de um ácido fraco e seu respectivo sal ou uma base fraca e seu respectivo sal.
A importância das soluções tampão não estão apenas associadas ao uso nos laboratórios de pesquisa.
A natureza também utiliza soluções tampão em diversos lugares. Um exemplo de solução tampão é o plasma sanguíneo dos seres humanos.
A nossa corrente sanguínea deve ter um pH apropriado para a respiração acontecer.
Se o sangue não fosse uma solução tamponada, ninguém sobreviveria após ingerir molho de tomate, suco de maracujá ou mesmo refrigerante.
Esses alimentos são ácidos e alteram o pH do sangue. Se não existisse solução tampão a respiração não continuaria acontecendo e o corpo humano poderia ser levado à morte.
O pH sanguíneo deve ser 7,4 para a respiração ocorrer.
Qualquer alteração no valor desse pH é rapidamente compensado pelo tampão presente na circulação sanguínea para que a respiração continue acontecendo.
No caso do tampão presente na circulação sanguínea, o ácido fraco envolvido e o sal são o ácido carbônico e o bicarbonato.
No caso de excesso do íon H+ o seguinte equilíbrio é deslocado para a esquerda:
No caso de excesso do íon OH-, o seguinte equilíbrio é deslocado para a direita:
Dessa forma, a concentração do íon Hidrogênio é mantida constante (pH = 7,4) e com isso é possível ocorrer a respiração.
Fonte: proquimica.iqm.unicamp.br
Função química é um conjunto de substâncias com propriedades químicas semelhantes.
Dentre as principais funções estão os ácidos e bases.
Antes da formalização do conceito ácidos e bases
Ácidos eram caracterizados como:
Substâncias que tem sabor azedo
Conduzem corrente elétrica
Quando adicionados ao mármore e a outros carbonatos, produzir efervescência, com liberação de gás carbônico
e
Bases eram caracterizados como:
Possuir sabor adstringente, ou seja amarrar a boca
Tornar a pele lisa e escorregadia
Conduzir corrente elétrica
A formalização dos conceitos de ácido e base foi realizada por 3 teorias:
A primeira delas foi desenvolvida por Arrhenius em 1887 para explicar a condutividade elétrica de certas soluções, definiu ácidos e bases assim:
"Ácido é toda substância que em solução aquosa se dissocia fornecendo íons H+, como único tipo de cátion."
| HCl | ---> | H+ | + Cl– |
"Base é toda substância que , dissolvida em água, se dissocia, fornecendo íons hidróxido como único tipo de ânion."
| NaOH | ---> | Na+ | +OH – |
Observações:
Os ácidos são compostos moleculares. Só conduzem a eletricidade em solução , pois há dissociação, formando íons.
Quando puros não conduzem a eletricidade.
As bases são compostos iônicos, pois temos metal ligado ao oxigênio
Me+(OH) –
No estado sólido não conduzem a eletricidade, pois os íons estão presos.
No estado fundido e em solução aquosa conduzem a corrente ,pois os íons estão libertos.
Entretanto, atualmente sabemos que um próton simples não existe em soluções aquosas.
Um próton em solução aquosa se hidrata, forma cátion hidrônio: H3O+
Bronsted e Lowry em 1923, propuseram uma teoria mais ampla , válida para todos os meios ( meio alcóolico, meio aquoso, etc.)
Ácido= qualquer espécie química que doa prótons.
Base= qualquer espécie química que aceita prótons.
| HBr | + |
HOH |
---> | h2O+ | + |
Br – |
| Ácido |
Base |
Outro exemplo:
O que o íon amônio pode ser pela teoria de Bronsted – Lowry
| Nh2 + | ---> |
Nh2 |
+ | H+ |
O íon amônio pode ceder prótons funcionando como ácido de Bronsted- Lowry e não pode ser base de Bronsted, pois não pode ganhar prótons.
Lewis em 1923, apresentou uma definição eletrônica de ácido e base, ele se baseou no conceito de base de Bronsted, que é a espécie que recebe próton, assim para receber próton, a base deve fornecer um par de elétrons para a ligação.
Ácido: Toda espécie química que recebe par de elétrons.
Base: Toda espécie química que doa par de elétrons.
Exemplo:
| Nh2 | + |
HOH |
---> |
[ h2N:H ] + |
+ |
OH – |
| base |
ácido NH 4+ |
O NH3 é uma base porque recebeu um próton H+ da água.
A água é um ácido porque cedeu um próton ao NH3.
Fonte: educar.sc.usp.br
