aula_ ácidos e bases
TRANSCRIPT
![Page 1: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/1.jpg)
Maio de 2015Iporá - Goiás
1
![Page 2: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/2.jpg)
Importância:
Àcidos e Bases são os tipos de substâncias maistrabalhadas em laboratórios;
Os cálculos estequiométricos envolvidos no preparode soluções ácidas e básicas apresentam-sefundamentais ás práticas laboratoriais.
As reações entre ácidos e bases e ocomportamento dessas substâncias em soluçõesaquosas apresentam características similares
2
![Page 3: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/3.jpg)
Características:
Àcidos e Bases são classificados como eletrólitos;
Reação geral de neutralização:
Exemplo: H2SO4 (l) + 2 NaOH (s) → Na2SO4 (s) + H2O (l)
Toda a reação entre um ácido e uma base produz sal e água?
*Autoprotólise da água: 2 H2O (aq) → H3O +(aq) + OH - (aq)
3
Solutos que formam íonsquando dissolvidos emágua (ou em outrossolventes) e são capazesde conduzir eletricidade.
Ácido Base Sal Água
![Page 4: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/4.jpg)
Arrhenius (1884):
Um ácido é um um composto que reage emmeioaquoso produzindo íons hidrônio;
HCl (g) + H2O (l) → H3O +(aq) + Cl – (aq)
(ácido)
Uma base é um um composto que reage em meioaquoso e produz íons hidroxila;
NH3 (aq) + H2O (l) → NH4+
(aq) + OH -(aq)
(base)
Limitação para a química orgânica: restrita ao meio aquoso
4
![Page 5: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/5.jpg)
Bronsted-Lowry (1923):
Um ácido é um doador de prótons;
HCl (aq) → Cl -(aq) + H +
(aq)
(ácido) (base conjugada) (próton)
Uma base é um aceitador de prótons;
NH3 (aq) + H+(aq) → NH4
+(aq)
(base) (próton) (ácido conjugado)
5
Um ácido conjugado é formado quando uma base recebe um próton
Uma base conjugada é formada quando um ácido doa um próton
![Page 6: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/6.jpg)
Bronsted-Lowry (1923):
Quando um ácido transfere um próton para umabase, o ácido é convertido na sua base conjugada;
Quando uma base recebe um próton de um ácido, abase é convertida em ácido conjugado;
6
![Page 7: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/7.jpg)
Gangorra de conjugação;
CH3COOH(s) + H2O (l) → CH3COO – (aq) + H3O +(aq)
(ácido fraco) (base forte)
CH3NH2 (aq) + H2O (aq) → CH3NH3+
(aq) + OH –(aq)
(base forte) (ácido fraco)
7
Quanto mais forte for o ácido, mais fraca será a sua base conjugada
Quanto mais forte for a base, mais fraco será o seu ácido conjugado
![Page 8: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/8.jpg)
8
![Page 9: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/9.jpg)
Exemplo: NH2NH2 + H2O → NH2NH3+ + OH
(base) (ácido) (ácido conjugado) (base conjugada)
Exercícios:
NH3 + CH3OH → NH4+ + CH3O -
(base) (ácido) (ácido conjugado) (base conjugada)
NH3 + H2O → NH4+ + OH -
(base) (ácido) (ácido conjugado) (base conjugado)
HCN + H2O → H3O + + CN -
(ácido) (base) (ácido conjugado) (base conjugada)
HClO4 + H2O → H3O + + ClO4–
(ácido) (base) (ácido conjugado) (base conjugada)
9
Importante!!!
Espécies anfipróticas: possuempropriedades ácidas e básicas
![Page 10: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/10.jpg)
Força de ácidos e bases:
Ácidos fortes são aqueles que em determinadasolução apresentam-se completamentedesprotonados;
Bases fortes são aquelas que em determinadasolução apresentam-se completamente protonados;
Eletrólitos fortes em solução aquosa
10
![Page 11: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/11.jpg)
Ácidos fracos são aqueles que em determinadasolução apresentam-se parcialmente desprotonadosou não protonados;
Bases fracas são aquelas que em determinadasolução apresentam-se parcialmente protonados;
11
![Page 12: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/12.jpg)
12
![Page 13: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Fonte:http://www.educacional.com.br/login/acessorestrito.asp?restr=0&URL=http://blog.educacional.com.br/blog_quimica/tag/eletronegatividade
![Page 14: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/14.jpg)
Ácidos binários:
Efeito dominante para ácidos do mesmo período:Quanto mais polar for a ligação H-A; mais forte será oácido e a sua capacidade de transferência do prótonpara uma molécula de água
H-F (0,8 eV) > H-N (1,8 eV)
Efeito dominante para ácidos do mesmo grupo: Quantomais fraca for a ligação H-A, mais forte é o ácido
H-I > H-Br > H-Cl > H-F
14
![Page 15: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/15.jpg)
Oxoácidos:
Efeito dominante para ácidos com o mesmo númerode oxigênios: Quanto maior a eletronegatividade doátomo central, maior a força do ácido.
15
![Page 16: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/16.jpg)
Oxoácidos:
Efeito dominante para ácidos com mais de umoxigênio: Quanto maior o número de oxigêniosligados ao átomo central, mais forte será o ácido.
16
![Page 17: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/17.jpg)
Ácidos orgânicos:
Efeito dominante para ácidos orgânicos: a força deum ácido orgânico depende da quantidade deoxigênio ligados diretamente ao carbono e tambémda quantidade de átomos com altaeletronegatividade na estrutura.
17
![Page 18: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/18.jpg)
Exercícios: Diga, a partir das suas estruturas, qual dosácidos é mais forte.
a) H2S e H2Se O H2Se é o mais forte, porque o Se apresenta menor eletronegatividade, econsequentemente, o próton será liberado mais facilmente.
b) H2SO3 e H2SO4
O H2SO4 será o ácido mais forte, porque apresenta um maior número deoxigênios ligados ao átomo central, atraindo a nuvem eletrônica maisfortemente e polarizando o hidrogênio presente no grupamento –OH.
c) H2SO3 e + HClO3
O HClO3 será o ácido mais forte, porque o átomo de Cl apresenta maioreletronegatividade atraindo mais fortemente a nuvem de elétrons epolarizando mais fortemente e polarizando o hidrogênio presente nogrupamento –OH.
18
![Page 19: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/19.jpg)
Ácidos orgânicos:
Efeito dominante para ácidos orgânicos: a força deum ácido orgânico depende da quantidade deoxigênio ligados diretamente ao carbono e tambémda quantidade de átomos com altaeletronegatividade na estrutura.
19
![Page 20: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/20.jpg)
20
![Page 21: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/21.jpg)
Lewis (1916):
Um ácido é um aceptor de par de elétrons;
CO2 + H2O → H2CO3 + OH –
(ácido) (base) (complexo ácido-base)
Uma base é doador de par de elétrons;
HCO3- + NH4
+ → H2CO3 + NH3
(base) (ácido) (complexo ácido-base)
21
Uma base de Bronsted-Lowry serátambém uma base de Lewis,entretanto, um ácido de Bronsted-Lowry nem sempre será um ácido deLewis, pois um ácido de Lewis nãoprecisa de um átomo de H+
![Page 22: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/22.jpg)
Lewis (1916):
22
![Page 23: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/23.jpg)
Lewis (1916):
Quem é o ácido e a base de Lewis?
23
![Page 24: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/24.jpg)
Escala de pH (Soren Sorensen, 1909):
Expressa quantitativamente a concentração(molaridade) de íons H3O+ em uma solução;
A [H3O+] pode variar desde 1 mol.L-1 até 1 x 10-14 mol.L-1
↓pH = log ( 1 / ↑ [H3O+] )
pH= log 1 – log [H3O+]
pH = - log [ H3O+]
24
![Page 25: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/25.jpg)
Exercício: Calcule a concentração de íons H3O+ em uma solução de HCl cujo pH= 5, 75
Dica: Se bx = a, x = logb a
R. pH = -log [H3O+] [H3O+] = 10-ph
[H3O+] =10-5,75
[H3O+] =
25
![Page 26: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/26.jpg)
Escala de pOH:
Expressa quantitativamente a concentração(molaridade) de íons OH- em uma solução;
pOH = - log [ OH-]
26
![Page 27: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/27.jpg)
Autoprotólise da água:
A água se ioniza segundo a seguinte expressão:
Assim, o Ki para esse equilíbrio será:
27
OHOHOH 2 32
![Page 28: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/28.jpg)
A 25ºC:
A constante de ionização da água é 1,82 . 10-16 (obtido
experimentalmente)
A [ H2O ] é a sua molaridade em 1 L de água, ou seja:
1 L = 1000 mL = 1000g, já que a densidade é igual a 1g.mL-1
Então, temos que: 18 g _____1mol
1000 g_______x mols
X= [H2O] = 55,6 mol.L-1
Resolvendo a equação 1, temos:
28
]][OHO[HKwO]Ki.[H 32
]][OHO[HKwmol.L 55,6 .10 x 1,82 3
-116-
]][OHO[HKw10 x 1,00 3
-14
![Page 29: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/29.jpg)
pKw
pKw = - log Kw = -log 1,00 x 10-14 = 14,
Logo, pKw = pH + pOH
-log Kw =-log [H3O+] + -log [OH-]
29
]][OHO[HKw10 x 1,00 3
-14
]][OHO[H10 x 1,00 3
-14
x][OH]O[H3
x10 x 1,00 -14
x10 x 1,00 -7
![Page 30: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/30.jpg)
Exercício:
Estime a pH de íons H3O+ em uma solução cujamolaridade dos íons OH- seja 0,0012 mol.L-1
R. Kw = 1x10-14 mol.L=[H3O+].[OH-]
[H3O+] = 1,00x10-14 mol.L-1/ 1,2X10-3 mol.L-1
[H3O+] = 8,33X10-12 mol.L-1
pH = -log [H3O+] = 11
30
![Page 31: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/31.jpg)
Exercício:
31
![Page 32: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/32.jpg)
Indicadores Àcido-Base: São normalmente substâncias orgânicas de caráter ácido muito fraco,
caráter básico muito fraco ou ainda caráter anfótero, que possuem apropriedade de mudança de cor na presença de um ácido ou uma base.
HIn (aq) ↔ In -(aq) + H +
(aq)
(cor 1) (cor 2)
Com uma base:NH3 (aq) + HIn (aq) → NH4
+(aq) + In- (aq)
(cor 2)
Com ácido:HCl (aq) → H +
(aq) + Cl -(aq)
In -(aq) + H +
(aq) ↔ HIn(cor 1)
32
![Page 33: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/33.jpg)
33
Fonte: Wikipédia
![Page 34: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/34.jpg)
Constantes de dissociação Ácido-Base:
Quando um ácido ou uma base fraca se dissolvemem água, ocorre uma dissociação parcial:
HF + H2O → H3O+ + F-
NH3 + H2O → NH4+ + OH -
34
[HF]
]][FO[HKa
3
][NH
]][OH[NHKb
3
4
![Page 35: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/35.jpg)
35
![Page 36: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/36.jpg)
Os valores de pKa correpondem ao logaritmo inverso dovalor de Ka. Isso significa que quanto maior o valor deKa, mais ácido é o composto estudado em solução aquosae menor será o seu valor de pKa. De forma similarocorre para os valores de dissociação de bases.
36
logKapKa Kb logpKb
![Page 37: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/37.jpg)
37
![Page 38: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/38.jpg)
pH de soluções de Ácidos e Bases fracos: Exemplo: Calcule o pH de 0,22M de ácido cloro acético
em água:
ClCH2CO2H + H2O → H3O+ + ClCH2CO2-
38
ClCH2CO2H H3O+ ClCH2CO2
-
Inicialmente 0,22 0 0
Durante -x +x +x
Final 0,22-x x x
x]-[0,22
][x1,4x10
23 2107,1 xx
77,1pH
![Page 39: Aula_ ácidos e bases](https://reader038.vdocuments.site/reader038/viewer/2022102516/55cd65efbb61eb667b8b456c/html5/thumbnails/39.jpg)
pH de soluções de Ácidos e Bases fracos:
39