Ácidos, hidróxidos e sais
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Ácidos de Arrhenius são substâncias moleculares que, em meio aquoso, liberam como único cátion íons H3O+ (ou H+ na forma simplificada), chamados hidroxônio ou hidrônio.
Se classificam como oxiácidos, quando apresentam oxigênio em sua molécula e são obtidos a partir de anidridos, e hidrácidos, quando não apresentam nenhum oxigênio em sua estrutura. Também podem ser classificados como monoácidos, diácidos, triácidos e tetrácidos, de acordo com o número de hidrogênio ionizáveis. Nos hidrácidos todos os hidrogênios são ionizáveis, enquanto nos oxiácidos apenas os ligados ao oxigênio o são.
Embora todos os ácidos sejam solúveis, nem todos são considerados fortes ou fracos, pois não se ionizam de forma igual. Através de procedimentos experimentais, foram classificados como hidrácidos fortes ou ácidos clorídrico (HCl), bromídrico (HBr) e iodídrico (HI), sendo os demais fracos. Já nos oxiácidos, podemos determinar a força pela diferença entre o número de átomos de oxigênio e de hidrogênios ionizáveis. Quando essa diferença é maior ou igual a 2, esse ácido é forte,e quando menor, é fraco.
[editar] Bases de Arrenius
As bases ou hidróxidos são substâncias iônicas que quando dissolvidas em águas sofrem dissociação, isto é, têm seus íons separados: O cátion no seu geral é um metal e um único ânion, o OH- (Hidroxila). Como os ácidos, as bases também conduzem corrente elétricas a partir do momento que são dissolvidas em água.
Uma das características da base é seu gosto adstringente que “amarra a boca” (diz-se popularmente) sendo este um método não aconselhável para a identificação de uma base, por ser muito perigoso.
Lembrando que hoje já existem indicadores como a Fenoftaleína (solução) e o papel de tornassol que mudam de cor em presença de hidróxidos.
[editar] Sais
Sais são substâncias iônicas que, em solução, produzem corrente elétricas. Alguns deles são encontrados no nosso cotidiano como o Cloreto de sódio (NaCl) que é usado intensamente na alimentação e também na conservação de certos alimentos e,além disso,é um dos componentes do soro caseiro e o Bicarbonato de sódio (NaHCO3) que é usado em medicamentos que atuam como antiácidos estomacais e também empregado como fermento na fabricação de pães e bolos.
De acordo com Arrhenius, sal é toda substância que, em solução aquosa, sofre dissociação, liberando pelo menos um cátion diferente de H3O+ e um ânions diferente de OH- . E tais compostos iônicos podem ser obtidos através de reações entre um ácido e uma base, pela reação de um óxido básico com um anidrido ou por uma reação de neutralização.
[editar] Experimentos
Alguns experimentos são feitos envolvendo esses elementos para comprovar suas propriedades, segue abaixo os mais comuns.
[editar] Ação de ácidos sobre metais reativos
Foram colocados separadamente, em dois tubos de ensaio, 2,0 mL de solução de ácido acético e de ácido clorídrico, ambas em concentração de 10%. Em cada uma delas foi mergulhado um pedaço de magnésio metálico.
Ocorreu reação nos dois casos, sendo que a envolvendo ácido clorídrico ocorreu mais rapidamente e liberou mais calor.O magnésio, por ser mais reativo que o hidrogênio, o desloca nas duas reações, ocorrendo então a formação de um sal (cloreto de magnésio ou acetato de magnésio) e liberação de gás hidrogênio, Porém, essa reação ocorre de forma mais intensa e rápida com o ácido clorídrico por este ser mais forte que o ácido acético.
- Mg0 + 2 HCl → MgCL2 + H2
- Mg0 + 2 CH3COOH → Mg(CH3COOH)2 + H2
[editar] Ação de ácidos sobre metais pouco reativos
Nos ácidos oxidantes procedeu-se da mesma forma que no experimento anterior, desta vez, adicionando-se um pedaço de cobre matálico às soluções 10% de ácido acético e ácido clorídrico. Ao fim da de um intervalo de tempo nenhuma mudança foi observada. Com ácidos não oxidantes em um tubo de ensaio, foi colocado um pedaço de cobre. Na capela, foram adicionados 2,0 mL de um ácido nítrico concentrado. Foi observado formação de uma solução esverdeada, com a liberação de um gás castanho-amarelado. Após a adição de água, a solução tornou-se azul nesse caso, ocorre uma reação de oxirredução, ou seja, o cobre sofre oxidação, formando assim uma solução de água, íons Cu2+ e liberação de anidrido nitroso-nítrico.
A coloração final, esverdeada, deve-se à coloração azulada característica desse íon do cobre que, misturado com anidrido de cor castanha amarelada resultou no observado. Assim, ao adicionarmos mais água, expulsamos o anidrido presente na forma de gás e obtemos os íons de cobre em solução azulada.
- 4 HNO3 + Cu0 → Cu2+ + H2O + 2 NO2
[editar] Ação de ácidos sobre carbonatos
Neste experimento, é necessária a montagem de uma estrutura composta por um tubo com saída lateral, um tubo de borracha e um tubo de ensaio. No tubo com saída lateral, colocou-se uma porção de carbonato de cálcio e no tubo de ensaio, quantidade suficiente de água e cal (solução de hidróxido de cálcio) para cobrir uma das extremidades da borracha.
No tubo com carbonato de cálcio então adicionamos cerca de 4,0 mL de solução de 10% de ácido clorídrico, tampando-o imediatamente para evitar a perda do gás formado.Ao adicionarmos ácido clorídrico ao carbonato de cálcio, ocorre formação de outro sal, o cloreto de cálcio, e outro ácido, o ácido carbônico que, por ser gasoso, atinge a saída lateral do tubo, entrando em contato com o hidróxido de cálcio presente no outro tubo de ensaio.
Assim, ocorre uma reação de salificação que tem como produtos água e carbonato de cálcio. É importante destacar que o carbonato de cálcio obtido não é o mesmo do início do experimento, tendo em vista que parte de seus componentes permanece no primeiro tubo de ensaio.
- CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + H2CO3
- H2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + 2 H2O
[editar] Ação de ácidos sobre tiossulfatos
Reacionamos em tubo de ensaio 2,0 mL de solução de tiossulfato de sódio e de solução 10% de ácido clorídrico,ambos incolores. Foi observada a formação de um líquido amarelado e um sal.Nesse caso, como é um sal (tiossulfato de sódio) com um ácido (ácido clorídrico), os produtos serão da mesma natureza: um sal (cloreto de sódio) e um ácido (ácido tiossulfúrico). Este ácido se decompõe naturalmente, resultando em água, anidrido sulfuroso (que é liberado na forma de gás) e enxofre (que precipita). O enxofre confere a solução amarela à solução.
- Na2S2O3 + 2 HCl → H2S2O3 + 2 NaCl
- Na2S2O3 + 2 HCl → H2O + SO2 + S + 2 NaCl
[editar] Ação desidratante do ácido sulfúrico
Em um copo de plástico de café, contendo açúcar, foi gotejado ácido sulfúrico concentrado. Podemos observar a queima do açúcar, que se tornou negro e inflou, com liberação de cheiro de caramelo queimado.O ácido sulfúrico concentrado possui grande capacidade desidratante. Dessa forma, ao entrar em contato com o açúcar (sacarose), que é um carboidrato, faz como que as moléculas de água evaporarem, restando apenas carbonatos constituintes: daí a expressão “carbonizar”. Isso explica a aparência ressecada e negra do açúcar ao fim da reação.
[editar] Reação de metais alcalinos e água
Colocou-se água até metade de uma bacia, adicionando sem seguida algumas gotas de azul de bromotimol, que a tornou esverdeada. Foi colocado então um pedaço bem pequeno de sódio metálico, que se locomoveu sobre a água até sumir com uma pequena explosão.deixando a água azul.O sódio, por ser altamente reativo, desloca o hidrogênio da água, daí a preucação com o tamanho do pedaço. Assim, os atómos de sódio se separam do pedaço com grande liberação de energia, havendo inclusive liberação de faíscas. A solução, antes de verde como o azul de bromotimo – comporovando o caráter neutro da água – se torna azul, devido a presença de hidróxido de sódio formado.
- Na0 + H20 → NaOH + ½ H2
[editar] Reações de dupla troca
Em um tubo de ensaio, colocamos 2,0 mL de soluções de cloreto de amônio e hidróxido de sódio. O tubo foi aquecido no bico de bunsen, e papel indicador universal foi posto em sua extremidade aberta. Em outro tubo de ensaio, foram adicionados 2,0 mL de soluções de hidróxidos de sódio e cloreto férrico, sendo estes agitados logo em seguida.O cloreto de amônio e o hidróxido de sódiuo reagiram, formando hidróxido de amônio e cloreto de sódio. O aquecimento decompôs o hidróxido de amônio em água e amônia que, por ser um gás, atingiu o papel indicador na extremidade do tubo. Sua cor mudou para azul, indicando que a amônia tem caráter básico.
- NH4Cl + NaOH → NH4OH + NaCl
- NH4OH → NH3 + H2O
No segundo experimento, pudemos observar a formação de hidróxido férrico e cloreto de sódio que,a princípio, formaram uma mistura bifásica. Porém, logo após a agitação, a mistura tornou-se homogênea.
- FeCl3 + 3 NaOH → Fe(OH)3 + 3 NaCl
[editar] Neutralização entre ácido e bases em meio aquoso
Este procedimento é usado para definir a concentração de uma solução a partir da reação de neutralização, envolvendo estequiometria. Em um erlenmayer, foi colocada uma determinada quantidade de soluções de hidróxido de sódio de concentração desconhecida, ao qual foram adicionadas algumas gotas de azul de bromotimol, que lhe conferiu coloração azulada. Em uma bureta, foi colocada uma quantidade de ácido clorídrico (solução 10%) maior que a de hidróxido de sódio.
O ácido foi pipetado cuidadosamente na solução de hidróxido de sódio, até que este adquiriu coloração esverdeada.Através da coloração do hidróxido de sódio pelo azul de bromotimol, podemos perceber quando houve a neutralização total dele pelo ácido clorídrico, observando a mudança da cor para verd. Tendo em vista que um mol de ácido clorídrico neutraliza totalmente um mol de hidróxido de sódio, se soubemos a concentração da solução deste ácido podemos definir a concentração da solução de hidróxido de sódio através da estequiomteria.
- NaOH + HCl → NaCl + H2O
[editar] Obtenção de sais insolúveis
Em um tubo de ensaio, foram adicionadas 2,0 mL de solução de hidróxido de bário e de solução de ácido sulfúrico. Após ser agitada, foi observada a formação de água e de um precipitado - um sal insolúvel.Como o ácido sulfúrico e o hidróxido de bário em proporções iguais se neutralizam totalmente, ao reagirmos os dois e observamos precipitados, podemos concluir que o sal formado é insolúvel, o que confirma o observado em classe (todos os sulfatos são solúveis, exceto os de preta,chumbo2+,cálcio,estrôncio e bário).
- Ba(OH)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2 H2O
