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LIGAÇÕES QUÍMICAS e FUNÇÕES INORGÂNICAS
1. ÁCIDOS
1.1 Introdução
Desde os tempos dos alquimistas, observou-se que certas substâncias apresentavam
comportamentos peculiares quando dissolvidos na água. Entre tais propriedades destacavam-se:
- o sabor azedo facilmente identificado em frutas cítricas, como limão, laranja e maçã
(a palavra ácido é proveniente do latim acidus - azedo, picante);
-- formar soluções aquosas condutoras de eletricidade;
- provocar efervescência, quando em contato com o calcário;
- produzir mudança de cor nos indicadores ácido-base.
Os ácidos estão presentes em nosso dia-a-dia, como por exemplo: a laranja, o limão e as
demais frutas cítricas contém ácido cítrico(C 6 H 8 O 7 ), a bateria de um automóvel contém ácido
sulfúrico (H 2 SO 4 ), o vinagre contém ácido acético (C 2 H 4 O 2 ), o ácido clorídrico (HCl) é constituinte do
suco gástrico no estômago, o ácido nítrico (HNO^3 ) é utilizado para produzir explosivos como o TNT.
De um modo geral os ácidos são tóxicos e corrosivos, portanto deve-se evitar contato com a
pele, ingeri-los ou respirá-los.
1.2 Definição de ácido de Arrhenius
Ácido é todo composto molecular que, em solução aquosa, se ioniza, produzindo
exclusivamente como cátion o H 3 O+^ (hidroxônio).
HCl + H 2 O H 3 O +^ + Cl –
HCN + H 2 O H 3 O +^ + CN –
No entanto, o cátion Hidroxônio (H 3 O+^ ) pode ser representado por H+^ :
HCl H +^ + Cl –
HCN H +^ + CN –
1.3 Classificação dos ácidos
a) Quanto ao número de hidrogênios ionizáveis
Monoácidos (ou monopróticos) – apresentam um hidrogênio ionizável. Exemplos: HCl (ácido clorídrico), HBr (ácido brômico), HNO 3 (ácido Nítrico) , H 3 PO 2 (ácido hipofosforoso) (exceção). Diácidos (ou dipróticos) – apresentam dois hidrogênios ionizáveis. Exemplos: H 2 S (gás sulfídrico), H 2 SO 4 (ácido sulfúrico), H 3 PO 3 (ácido fosforoso) (exceção). Triácidos – apresentam três hidrogênios ionizáveis. Exemplos: H 3 PO 4 (ácido fosfórico) , H 3 BO 3 (ácido bórico). Tetrácidos – apresentam quatro hidrogênios ionizáveis.
Exemplos: H 4 SiO 4 ( ácido ortossilícico) , H 4 P 2 O 7 (ácido pirofosfórico).
Os ácidos com 2 ou mais hidrogênios ionizáveis são denominados poliácidos.
b) De acordo com a presença ou não de oxigênio na molécula
Hidrácidos – não possuem oxigênio Exemplos: HCl, HCN (cianeto de hidrogênio), HF, HI, HBr, H 2 S, etc. Oxiácidos – possuem oxigênio
Exemplos: HNO 3 , HClO 3 , H 2 SO 4 , H 3 PO 4 , etc.
c) De acordo com o grau de ionização ( força de um ácido)
Ácidos fortes : possuem α > 50% Ex.: HCl (α=92%) , H 2 SO 4 (α=61%)
Ácidos moderados : 5% α 50% Ex.: HF (α=8%) , H 3 PO 4 (α=27%)
Ácidos fracos : α < 5% Ex.: HCN (α=0,008%) , H 2 CO 3 (α=0,18%)
Regra Prática para Determinação da Força de um Ácido
I. Hidrácidos
Ácidos fortes : HI > HBr > HCl. Ácido moderado : HF.
Ácidos fracos : demais.
II. Oxiácidos Sendo H x E (^) z O (^) y a fórmula de um ácido de um elemento E qualquer, temos
em que:
se:
m = 3 ácido muito forte
Exemplos: HClO 4 (ácido perclórico) , HMnO 4 (ácido permangânico)...
m = 2 ácido forte
Exemplos: HNO 3 (ácido nítrico) , H 2 SO 4 ...
m = 1 ácido moderado
Exemplos: H 3 PO 4 , H 2 SO 3 (ácido sulfuroso), H 3 PO 3 (2 H +^ ), H 3 PO 2 (1 H +^ )
m = 0 ácido fraco Exemplos: HClO (ácido hipocloroso), H 3 BO 3 (ácido bórico)
Observação
1º) O ácido carbônico (H 2 CO 3 ) é uma exceção, pois é um ácido fraco (α = 0,18%), embora tenha valor de m = 1
2º) Todos os ácidos carboxílicos são fracos.
1.4 Fórmula dos ácidos
Fórmula Estrutural
I. Hidrácidos ( HxE )
Cada hidrogênio está ligado ao elemento por um traço (–) que representa a ligação covalente.
Exemplos :
Exemplos
HCl ácido clorídrico HBr ácido bromídrico HCN ácido cianídrico
H 2 S ácido sulfídrico HI ácido iodídrico
- Oxiácidos (Hx Ez O (^) y )
Neste caso, como o mesmo elemento pode formar vários oxiácidos, estabelecemos um oxiácido padrão a partir do qual daremos nomes aos demais.
ácido nome de E^ ico
Regra geral para elementos que formam 2 ou mais oxiácidos:
Como vemos na tabela acima, todo oxiácido padrão tem terminação ico. Se tivermos um ácido com:
a) um oxigênio a mais que o padrão, acrescentamos o prefixo per ;
b) um oxigênio a menos que o padrão, a terminação muda para oso ;
c) dois oxigênios a menos que o padrão, a terminação continua oso e acrescentamos o prefixo hipo.
Aplicando esta regra, ficamos com:
Regra quando varia o grau de hidratação
Resumindo temos:
Observação: quando um ácido resulta de um oxiácido pela substituição de um átomo de oxigênio
por um átomo de enxofre, seu nome é formado acrescentando-se o prefixo tio ao nome do ácido de
origem.
Exemplos
1.6 Ácidos importantes
Ácido sulfúrico (H2SO4)
· É o ácido mais utilizado e importante nas indústrias e nos laboratórios, conhecido como
“burro de carga”. O poder econômico de um país pode ser avaliado pela quantidade de ácido
sulfúrico que ele fabrica e consome;
· O maior consumo de ácido sulfúrico é na fabricação de fertilizantes, como os superfosfatos
e o sulfato de amônio;
· É o ácido dos acumuladores de chumbo (baterias) usados nos automóveis;
· É consumido em enormes quantidades em inúmeros processos industriais, como processos
da indústria petroquímica, fabricação de papel, corantes, etc;
· O ácido sulfúrico concentrado é um dos desidratantes mais enérgicos. Assim, ele carboniza
os hidratos de carbono como os açúcares, amido e celulose; a carbonização é devido à desidratação
desses materiais;
C 12 H 22 O 11 (s) 12 C(s) + 11 H 2 O(v)
Sacarose Carvão
Adicão de ác. sulfúrico ao açúcar com desidratação e formação de carvão com expansão de massa.
· O ácido sulfúrico "destrói" o papel, o tecido de algodão, a madeira, o açúcar e outros
materiais devido à sua enérgica ação desidratante;
· O ácido sulfúrico concentrado tem ação corrosiva sobre os tecidos dos organismos vivos
também devido à sua ação desidratante. Produz sérias queimaduras na pele. Por isso, é necessário
extremo cuidado ao manusear esse ácido;
· As chuvas ácidas em ambiente poluídos com dióxido de enxofre contêm H2SO4 e causam
grande impacto ambiental.
Efeitos da chuva ácida: estátua antes e depois da exposição à chuva ácida, floresta negra na Alemanha em 1970 e 1983 depois da exposição à chuva ácida.
Ácido clorídrico (HCl)
· O ácido impuro (técnico) é vendido no comércio com o nome de ácido muriático;
Recipiente contendo ácido muriático
· É encontrado no suco gástrico, produzido pelas células parietais, responsável pela
acidez estomacal;
Esquema representativo do estômago contento suco gástrico (HCl)
· É um reagente muito usado na indústria e no laboratório;
· É usado na limpeza de pisos após a caiação das paredes (cal hidratada Ca(OH)2 , para
remover os respingos de cal;
HCl(aq) + Ca(OH)2(s) → CaCl2(aq) + 2 H2O
· É usado na limpeza de superfícies metálicas antes da soldagem dos respectivos metais.
Ácido nítrico (HNO3)
· Depois do sulfúrico, é o ácido mais fabricado e mais consumido na indústria. Seu maior consumo é
na fabricação de explosivos, como nitroglicerina (dinamite), trinitrotolueno (TNT), trinitrocelulose
(algodão pólvora) e ácido pícrico e picrato de amônio;
