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.

Conical flask olive.svg ÁcidosEditar

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 BasesEditar

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 basesEditar

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