Teoria de Arrhenius

Teoria Completa

Definição de ácido e base

Finalmente chegamos na teoria de Arrhenius, que normalmente estamos mais familiarizados.

A teoria de Arrhenius é uma das mais utilizadas na química inorgânica. No entanto, ela tem uma limitação: só funciona em meio aquoso. Segundo ela:

Ácidos: liberam H + ( H 3 O + ) em meio aquoso.

Bases: liberam O H - em meio aquoso.

Pois é.. Aqui a gente só precisa olhar pra cara/fórmula do sujeito pra dizer se ele é ácido ou base. Por definição, os ácidos não podem liberar nenhum cátion além de H 3 O + (hidrônio) e as bases não podem liberar nenhum ânion além de O H - (hidroxila).

Alguns exemplos de ácidos:

H 2 S O 4 ,   H C N ,   H F ,   H 3 P O 4 ,   H 2 P O 4 ,   H C l O 4 ,   H C l  

E de bases:

N a O H ,   C a ( O H ) 2 ,   N H 4 O H ,   F e ( O H ) 3 ,   K O H ,   M g ( O H ) 2

Alguma coisa em comum?

Normalmente, as bases englobam elementos da esquerda da tabela periódica: os metais (como o N a ,   C a ,   F e ,   K ,   M g ). E nos ácidos vamos encontrar os não-metais, lá da direita da tabela (como o S ,   C ,   N ,   F ,   O ,   C l ). Nos exemplos aí de cima, o N H 4 O H é uma exceção, uma vez que o nitrogênio é não-metálico e forma essa base aí. Mas o nitrogênio também forma ácidos, como o nítrico H N O 3 , ok?

Dissociação x Ionização

Nos ácidos, o hidrogênio está ligado ao oxigênio ou outro elemento não metálico. Normalmente, a diferença de eletronegatividade entre eles é relativamente pequena, o que configura uma ligação covalente.

Por outro lado, nas bases, temos um O H - ligado a metais, cujas eletronegatividades são bem baixas. Assim, a ligação entre O H - e o metal é, predominantemente, iônica.

Quando estão na água, ambos (ácidos e bases) liberam íons. Nas bases, os íons simplesmente se dissociam. Nos ácidos, a gente precisa da formação de íons (ionização), já que, originalmente, a molécula ácida não é iônica.

Ácidos sofrem ionização. Bases sofrem dissociação iônica.

A dissociação de uma base em água pode ser representada assim:

C a ( O H ) 2 → H 2 O C a ( a q ) 2 + + 2 O H ( a q ) -

Ou, mais genericamente:

M e ( O H ) x → H 2 O M e ( a q ) + x + x O H ( a q ) -

Onde M e representa um elemento, normalmente, metálico.

Para um ácido em água, podemos representar a ionização dessa forma:

H C l → H 2 O H ( a q ) + + C l ( a q ) -

É muito comum, no entanto, representar a ionização como uma reação com a água, assim:

H C l + H 2 O → H 3 O ( a q ) + + C l ( a q ) -

Como ácidos e bases de Arrhenius liberam íons em meio aquoso, as soluções deles são eletrólitos: conduzem corrente elétrica.

Força dos ácidos e das bases

A gente analisa a força de ácidos e bases pelos valores de K a e K b dos mesmos: constante ácida e básica desses caras.

Pra falar desssas constantes, no entanto, a gente precisa ter uma base legal de equilíbrio químico, o que a gente vai desenvolver nos próximos capítulos.

Aqui, a intenção é que você tenha uma ideia geral da força dos ácidos e das bases seguindo algumas regrinhas.

Mas o que é um ácido forte?

Se ácido é uma espécie capaz de liberar H + em meio aquoso, um ácido forte é aquele cara que vai liberar bastante H + .

Pra liberar bastante H + o ácido não precisa ter vários “ H ” na fórmula química dele, mas o(s) H (s) que ele tem são liberados facilmente.

Se você colocar 100 moléculas de um ácido A em água e 99 delas liberarem um H + , esse ácido é mais forte do que um ácido B, onde só 70 das 100 moléculas liberaram H + . Ou seja, a força do ácido é relativa ao grau de ionização (𝛼).

α = n ú m e r o   d e   m o l é c u l a s   i o n i z a d a s n ú m e r o   d e   m o l é c u l a s   a d i c i o n a d a s

Normalmente, o grau de ionização é expresso em porcentagem ( α . 100 ). E a força se relaciona com o grau de ionização por:

Analogamente, uma base forte é aquela que libera O H - com facilidade.

Certeza que depois dos exercícios vai ficar tudo mais tranquilo! 😉

Expandir

Exercício Resolvido #1

Unimep – Lista de Química Geral – Introdução à Química Industrial. Questão 06.

Qual a diferença essencial entre um ácido (por exemplo: H F ) e uma base (por exemplo: C a ( O H ) 2 ) quanto ao tipo de ligação química e ao processo que sofrem em água?

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Show! Essa a gente viu juntos né?

E como a gente viu, os ácidos são substâncias majoritariamente moleculares. Ou seja, suas ligação são predominantemente covalentes.

Ao entrarem em contato com a água eles formam íons, num processo chamado ionização.

Já as bases são intrinsicamente iônicas, assim como suas ligações. Como elas já possuem íons, elas não sofrem ionização em água, e sim dissociação iônica, ou seja, seus íons se separam/dissociam na água.

Passo 2

-

Para os exemplos dados, as reações de ionização e dissociação iônica, respectivamente, ficam assim:

H F + H 2 O → H 3 O + + F -

C a ( O H ) 2 → H 2 O C a 2 + + O H -

Resposta

Exercício Resolvido #2

Elaboração própria.

Escreva as equações de ionização ou dissociação dos seguintes compostos:

  1. H B r
  2. H C l O 3
  3. H 2 C O 3
  4. L i O H
  5. B a ( O H ) 2
  6. A l ( O H ) 3
MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

a) Ionização do H B r :

H B r + H 2 O → H 3 O ( a q ) + + B r ( a q ) -

Passo 2

b) Ionização do H C l O 3 :

H C l O 3 + H 2 O → H 3 O ( a q ) + + C l O 3 ( a q ) -

Passo 3

c) Ionização do H 2 C O 3 :

Aqui o processo é um pouquinho diferente, por causa dos 2 hidrogênios, ok?

A gente vai representar a ionização do primeiro hidrogênio na primeira linha. Depois a ionização do segundo hidrogênio na segunda linha. E na terceira linha vamos fazer a reação global, somando as duas anteriores, cortando o que se repete nos dois lados. Olha aí:

Mas também pode fazer direto!

Passo 4

d) Dissociação do L i O H :

L i O H → H 2 O L i ( a q ) + + O H ( a q ) -

Passo 5

e) Dissociação do B a ( O H ) 2 :

B a ( O H ) 2 → H 2 O B a ( a q ) + 2 + 2 O H ( a q ) -

Passo 6

-

f) Dissociação do A l ( O H ) 3 :

A l ( O H ) 3 → H 2 O A l ( a q ) + 3 + 3 O H ( a q ) -

Resposta

Exercício Resolvido #3

USC – Lista de exercícios de funções inorgânicas. Questão 04.

A sequência de fórmulas que representa, respectivamente, um hidrácido fraco, um hidrácido forte, uma base fraca, um óxido ácido e um óxido básico é:

  1. H 2 S , H B r , N H 4 O H , K 2 O , C a O
  2. H F , H C l , A l ( O H ) 3 , S n O , M g O
  3. H C N , H I , N H 4 O H , S O 3 , B a O
  4. H 3 B O 3 , H C l , K O H , N O 2 , C a O
  5. H C N , H B r , N H 3 , B a O , S O 3
MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Termo por termo ali do enunciado:

Hidrácidos são o oposto dos oxiácidos, ou seja, são aqueles ácidos sem oxigênio.

Pela nossa tabela da teoria, tirando H F ,   H C l ,   H B r ,   H I , todos os outros hidrácidos são fracos.

O hidrácidos fortes são apenas H C l ,   H B r   e   H I .

As bases fracas são bases que não tenham metais alcalinos ou alcalinos terrosos (família 1 e 2).

Os óxidos a gente não estudou juntos, mas eles são substâncias formadas por 2 elementos onde um deles é o oxigênio e ele é o mais eletronegativo.

Óxidos básicos reagem com água formando bases e óxidos ácidos reagem com água formando ácidos.

Portanto, óxidos com elementos da esquerda da tabela são óxidos básicos e os com elementos da direita da tabela são óxidos ácidos.

Passo 2

Hora de juntar toda essa informação.

Considerando os itens onde a primeira substância é um hidrácido fraco, podemos descartar o item b, porque o H F é um hidrácido moderado, e o item d, com o H 3 B O 3 , que é um oxiácido.

Prosseguindo, a, c e e seguem na disputa porque H B r e H I são hidrácidos fortes.

Os itens a e c tem N H 4 O H na posição de base fraca, então não conseguimos eliminar nenhum. Tá vendo que o item e tem aquele N H 3 ? É uma base disfarçada! Quando ela entra em contato com a água ela forma o N H 4 O H e vira essa base bem conhecida.

N H 3 + H 2 O → N H 4 O H → H 2 O N H 4 ( a q ) + + O H ( a q ) -

Já na posição de óxido ácido, para os itens a, c e e temos, respectivamente, K 2 O , S O 3 e B a O . B a O e K 2 O são óxidos básicos, com metais das famílias 2 e 1, respectivamente. Então só sobra o S O 3 , que é um óxido ácido porque forma um ácido ao reagir com água:

S O 3 + H 2 O → H 2 S O 4

Já sabemos que a resposta certa é o item c. E pra confirmar, vemos que o B a O é um óxido básico porque forma uma base ao reagir com água.

B a O + H 2 O → B a ( O H ) 2

Resposta

c) H C N , H I , N H 4 O H , S O 3 , B a O

Exercício Resolvido #4

UFS – Físico-Química. Lista do professor Dr. Juvenal Filho. Questão 07.

Dê o nome, ou a fórmula química, conforme o caso, dos seguintes ácidos:

  1. H B r O 3
  2. H B r
  3. H 3 P O 4
  4. Ácido hipocloroso
  5. Ácido iódico
  6. Ácido sulfuroso
MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Acho que essas duas tabelinhas podem nos ajudar aqui: