Química inorgânica/Funções inorgânicas/Ácidos e bases

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Ácidos e bases foram substâncias muito estudadas por muitos séculos. Entre características que diferem estas substâncias está o sabor. Enquando os ácidos possuem sabor azedo, as bases são obstringentes. Estas substâncias muitas vezes são lembradas por seu alto teor de destruição.

Conical flask olive.svg Ácidos[editar | editar código-fonte]

Para uma substância ser considerada ácido, ela deve ter o cátion H+ e um ânion qualquer, no qual representaremos por X. O ânion X pode ser um oxiânion, e nestes casos, a substância denomina-se oxiácido, caso contrário, trata-se de um hidrácido. Ainda existe a possibilidade de ser um tioácido, teluroácido ou selenoácido, no caso de o oxigênio ser substituído por outro calcogênio. Representaremos por a o módulo da carga do ânion, que é equivalente à quantidade de cátions hidrogênio no ácido. Genericamente, os ácidos seguem a seguinte equação:

Note que a dissociação ocorre na presença de água. Alguns autores consideram que tais substâncias são somente ácidas em solução aquosa (senão trata-se de ânions de hidrogênio). Para diferenciar o ácido do ânion de hidrogênio basta acrescentar (aq) - que significa aquoso - à fórmula química do ácido. Conforme o valor de a, os ácidos são classiificados:

  • 1 - monoácidos (ex.: HF(aq));
  • 2 - diácidos (ex.: H2SO3(aq));
  • 3 - triácidos (ex.: H3PO3(aq)).

O sinal representa uma reação reversível. O grau de reversão da reação representa a força do ácido, que é representado pelo potencial de hidrogênio (pH), em que 0 ≤ pH < 7. Pode-se também representar pelo potencial de hidroxila (pOH), apesar de ter um uso incomum. A conversão de pH em pOH é dada pela seguinte fórmula:

Quanto mais próximo de zero o pH (e de 14 o pOH), mais forte é o ácido e menor é a reversão. Portanto, ácidos fortes em solução aquosa estão muitíssimo dissociados. A unidade de medida do pH é o mol por litro (mol/L). Quanto à força - que é o grau de dissociação -, os hidrácidos são considerados:

  • Ácidos fortes (pH = 0) - o ácido clorídrico (HCl(aq)), o ácido bromídrico (HBr(aq)) e o ácido iodídrico (HI(aq));
  • Ácidos moderado - o ácido fluorídrico (HF(aq));
  • Ácidos fracos (pH ≅ 7) - demais hidrácidos.

Já nos oxiácidos, a força é determinada pela diferença entre a quantidade de átomos de oxigênio e hidrogênio do composto. Se a diferença for menor ou igual a 1, o ácido é forte, caso contrário, o ácido é fraco. Exemplos:

  • Oxiácidos fortes - H3PO5(aq) (5 - 3 = 2), HNO4(aq) (4 - 1 = 3);
  • Oxíácidos fracos - H2PO2(aq) (2 - 2 = 0), H3BO(aq) (1 - 3 = -2).
  • etoídrico
  • itooso
  • atoico

Os ácidos - em solução aquosa - possuem uma nomeclatura própria, que é bastante simples:

Nestes casos, retira-se o sufixo original do ânion. No caso de ser um ânion não-oxigenado, o sufixo eto passa a ser ídrico. Em ânions oxigenados, o sufixo ito torna-se oso e o sufixo ato torna-se ico. Veja alguns exemplos das substâncias em solução aquosa e das substâncias puras:

→ ácido clorídrico (cloreto de hidrogênio)
→ ácido astatídrico (astateto de hidrogênio)
→ ácido bromídrico (brometo de hidrogênio)
→ ácido hipocloroso (hipoclorito de hidrogênio)
→ ácido cloroso (clorito de hidrogênio)
→ ácido sulfuroso (sulfito de dihidrogênio)
→ ácido clórico (clorato de hidrogênio)
→ ácido perclórico (perclorato de hidrogênio)
→ ácido sulfúrico (sulfato de dihidrogênio)
Observações: Os ânions dioxidossulfato (SO2)2- e dioxidofosfato (PO2)- alteram suas nomenclaturas para hipossulfato e hipofosfato, respectivamente.

Conical flask olive.svg Bases[editar | editar código-fonte]

As bases (também conhecidas por substâncias alcalinas ou hidróxidos) são complexos que possuem o ânion OH-. Desta forma, na maioria dos casos, estarão ligados a metais - por ser raro ametais de carga real positiva. Genericamente, as bases seguem a seguinte fórmula:

Em que Y é um cátion qualquer e b a carga do cátion. Consequentemente, b também representa a quantidade de hidroxilas (OH-) na base e dissociadas na água. Pelo valor b, as bases são:

  • 1 - monobases (ex.: KOH(aq));
  • 2 - dibases (ex.: Ca(OH)2(aq));
  • 3 - tribases (ex.: Al(OH)3(aq));
  • 4 - tetrabases (ex.: Pb(OH)4(aq));
  • 5 - pentabases (ex.: Bi(OH)5(aq));
  • 6 - hexabases (ex.: Po(OH)6(aq)).

Igual para os ácidos, a reação é reversível e depende da força da substância alcalina. A força dos hidróxidos é calculada pelo pH ou pOH. Quanto mais próximo de 14 for o pH, mais forte é a base. Quanto mais próximo de 7, mais fraca é a base. A força pode ser dada pelo cátion que forma a base:

  • Base forte - Cátion metal alcalino ou metal alcalino-terroso (exceto Be(OH)2(aq) e Mg(OH)2(aq));
  • Base fraca - BH(OH)2(aq), Mg(OH)2(aq) e os demais hidróxidos.

As bases fortes tem grande dissociação e pouca reversão. Quanto à nomenclatura das bases, ela é igual à tradicional:

Exemplos:

→ hidróxido de ferro II

→ hidróxido de ferro III
→ hidróxido de flúor
→ hidróxido de tetrafluoridofósforo

Conical flask olive.svg Utilização de ácidos e bases[editar | editar código-fonte]

Abaixo, veja o uso de alguns ácidos e bases:

Ácidos Bases
Quartz oisan.jpg
Ácido fluorídrico (HF)(aq) - gravações em cristais e vidro
Sattelfett.jpg
Hidróxido de lítio (LiOH)(aq) - é utilizado em graxas
Spoonful of cereal.jpg
Ácido clorídrico (HCl)(aq) - dissolução de alimentos no estômago
SodiumHydroxide.jpg
Hidróxido de sódio (NaOH)(aq) - é conhecido por soda cáustica
HK Sheung Wan 日本城 Japan Home Centre 藍威寶 Sara Lee SWIPE blue concentrate cleaning products 藍至尊 Campbell April-2012.JPG
Ácido hipocloroso (HClO)(aq) - utilizado em produtos de limpeza
Dalli Kernseife.jpg
Hidróxido de potássio (KOH)(aq) - pode-se fazer sabão
MtRedoubtedit1.jpg
Ácido perclórico (HClO4)(aq) e ácido nítrico (HNO3)(aq)- usados em explosivos
Magnesium hydroxide.JPG
Hidróxido de magnésio (Mg(OH)2)(aq) - é vendido como laxante (leite de magnésia )
2013 Audi RS5 -- 2012 DC.JPG
Ácido sulfúrico (H2SO4)(aq) - há na bateria dos carros
Alcator C-Mod cell concrete pour.jpg
Hidróxido de cálcio (Ca(OH)2)(aq) - conhecido por cal hidratada, usa-se em construções
Manila Pool 1.JPG
Ácido peroxissulfúrico (H2SO5)(aq) - trata a água de piscinas
Beta vulgaris subsp. vulgaris (beets).jpg
Hidróxido de estrôncio (Sr(OH)2)(aq) - refinamento do açúcar de beterraba
Ácido fosfórico (H3PO4)(aq) - utilizado em refrigerantes de cola
90laptopbattery.jpg
Hidróxido de níquel II (Ni(OH)2)(aq) - está presenta nas baterias
Holzpolder33.jpg
Ácido arsênico (H3AsO4)(aq) - preserva a madeira
Iron oxide brown.jpg
Hidróxido de ferro III (Fe(OH)3)(aq) - é utilizado como pigmento marrom
Alians PL Lublin GasChamberKL Majdanek,2006 08 05,P8050105.jpg
Ácido cianídrico (HCN)(aq) - usado em câmaras de gás
Flickr - Nicholas T - Forrest H. Dutlinger Natural Area (Revisited) (18).jpg
Hidróxido de cobre II (Cu(OH)2)(aq) - atua como fungicida
Verre-eau-gazeuse-au-jardin.jpg
Ácido carbônico (H2CO3)(aq) - responsável pelo gás das bebidas
Flickr - Israel Defense Forces - IDF Medical Aid Team Performing Surgery in Haiti Field Hospital.jpg
Hidróxido de zinco (Zn(OH)2)(aq) - absorvente em cirurgias
WIperacesol 4type.jpg
Ácido bórico (H3BO3)(aq) - atua como inseticida
Hesse Lackbefüllung.jpg
Hidróxido de cobalto II (Co(OH)2)(aq) - tintura azul ou rosa