Química inorgânica/Funções inorgânicas/Ácidos e bases

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.

Ácidos

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:

$\mathbf {H_{a}X} \ +\ \mathbf {H_{2}O} \ \rightleftharpoons \ \mathbf {X^{a-}} \ +\ \mathbf {H_{3}O^{+}}$

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.: H₂SO_3(aq));
• 3 - triácidos (ex.: H₃PO_3(aq)).

O sinal $\rightleftharpoons$ 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:

$14-pH=pOH$

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 - H₃PO_5(aq) (5 - 3 = 2), HNO_4(aq) (4 - 1 = 3);
• Oxíácidos fracos - H₂PO_2(aq) (2 - 2 = 0), H₃BO_(aq) (1 - 3 = -2).

eto → ídrico ito → oso ato → ico

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

$\mathbf {Acido+anion+sufixo}$

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:

$\mathbf {HCl}$ → ácido clorídrico (cloreto de hidrogênio)	$\mathbf {HAt}$ → ácido astatídrico (astateto de hidrogênio)	$\mathbf {HBr}$ → ácido bromídrico (brometo de hidrogênio)
$\mathbf {HClO}$ → ácido hipocloroso (hipoclorito de hidrogênio)	$\mathbf {HClO_{2}}$ → ácido cloroso (clorito de hidrogênio)	$\mathbf {H_{2}SO_{3}}$ → ácido sulfuroso (sulfito de dihidrogênio)
$\mathbf {HClO_{3}}$ → ácido clórico (clorato de hidrogênio)	$\mathbf {HClO_{4}}$ → ácido perclórico (perclorato de hidrogênio)	$\mathbf {H_{2}SO_{4}}$ → ácido sulfúrico (sulfato de dihidrogênio)

Observações: Os ânions dioxidossulfato (SO₂)^2- e dioxidofosfato (PO₂)^- alteram suas nomenclaturas para hipossulfato e hipofosfato, respectivamente.

Bases

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:

$\mathbf {Y(OH)_{b}} \ +\ \mathbf {H_{2}O} \ \rightleftharpoons \ \mathbf {Y^{b+}} \ +\ \mathbf {(OH^{-})_{b}} +\ \mathbf {H_{2}O}$

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:

$Hidroxido\quad de+\mathbf {cation}$

Exemplos:

$\mathbf {Fe(OH)_{2(aq)}}$ → hidróxido de ferro II

$\mathbf {Fe(OH)_{3(aq)}}$ → hidróxido de ferro III

$\mathbf {FOH_{(aq)}}$ → hidróxido de flúor

$\mathbf {PF_{4}OH_{(aq)}}$ → hidróxido de tetrafluoridofósforo

Utilização de ácidos e bases

Abaixo, veja o uso de alguns ácidos e bases:

Ácidos		Bases
	Ácido fluorídrico (HF)(aq) - gravações em cristais e vidro		Hidróxido de lítio (LiOH)(aq) - é utilizado em graxas
	Ácido clorídrico (HCl)(aq) - dissolução de alimentos no estômago		Hidróxido de sódio (NaOH)(aq) - é conhecido por soda cáustica
	Ácido hipocloroso (HClO)(aq) - utilizado em produtos de limpeza		Hidróxido de potássio (KOH)(aq) - pode-se fazer sabão
	Ácido perclórico (HClO4)(aq) e ácido nítrico (HNO3)(aq)- usados em explosivos		Hidróxido de magnésio (Mg(OH)2)(aq) - é vendido como laxante (leite de magnésia )
	Ácido sulfúrico (H2SO4)(aq) - há na bateria dos carros		Hidróxido de cálcio (Ca(OH)2)(aq) - conhecido por cal hidratada, usa-se em construções
	Ácido peroxissulfúrico (H2SO5)(aq) - trata a água de piscinas		Hidróxido de estrôncio (Sr(OH)2)(aq) - refinamento do açúcar de beterraba
	Ácido fosfórico (H3PO4)(aq) - utilizado em refrigerantes de cola		Hidróxido de níquel II (Ni(OH)2)(aq) - está presenta nas baterias
	Ácido arsênico (H3AsO4)(aq) - preserva a madeira		Hidróxido de ferro III (Fe(OH)3)(aq) - é utilizado como pigmento marrom
	Ácido cianídrico (HCN)(aq) - usado em câmaras de gás		Hidróxido de cobre II (Cu(OH)2)(aq) - atua como fungicida
	Ácido carbônico (H2CO3)(aq) - responsável pelo gás das bebidas		Hidróxido de zinco (Zn(OH)2)(aq) - absorvente em cirurgias
	Ácido bórico (H3BO3)(aq) - atua como inseticida		Hidróxido de cobalto II (Co(OH)2)(aq) - tintura azul ou rosa