Teorias Ácido-Base

As teorias ácido-base procuram explicar o comportamento de determinadas classes de substâncias, baseando-se em propriedades gerais que as agrupam numa mesma classe.

Os termos ácido, base ou "álcali" e sal são conhecidos desde a antiguidade. No entanto, as principais teorias foram desenvolvidas no século XX, e procuram definir o que seja um ácido e uma base e como reagem.

No século XVII já se conhecia a reação: ácido + base = sal.

A palavra ácido vem do latim, acidus, e significa azedo, ácido. Álcali em árabe, al qaliy, quer dizer cinzas vegetais. Do latim veio a palavra sal, salis, significando sal marinho. Base é um termo mais recente, introduzido por Duhamel em 1736.

A primeira teoria a ser considerada é a teoria de Arrhenius (1887), que surgiu como parte da Teoria da Dissociação Eletrolítica e que abrangeu um grande número de fatos conhecidos possibilitando o surgimento de várias linhas de pesquisa.

À medida que estes novos resultados foram se acumulando, a teoria foi se mostrando incapaz de explicar o comportamento de muitas substâncias, surgindo novas teorias: a Teoria dos Sistemas Solventes, a Teoria Protônica, desenvolvida principalmente por Bronsted e a Teoria Eletrônica de Lewis, como principais teorias abordadas no ensino médio. Em 1923, Lewis apresentou a primeira proposta de sua teoria ácido-base, como parte de sua teoria do par eletrônico, criada para explicar a ligação química, que apesar de mais geral não consegue, na época, cativar a maioria dos químicos. Isto só foi possível ao ser reapresentada novamente, pelo próprio Lewis em 1938.

Teoria Eletrolítica de Arrhenius

Apresentada em 1887 pelo químico sueco Svante Arrhenius, como parte de sua teoria da dissociação eletrolítica (é a dissolução de uma substância em água gerando partículas menores chamadas de íons). Segundo essa teoria:

Ácido- é toda substância que em água gera íons H+ ou H3O+, são chamados de hidrogênios ionizáveis.

Base- é toda substância que produz OH–. A neutralização seria a reação entre essas duas espécies iônicas, produzindo água:
SAL é toda substância resultante da reação entre um ácido e uma base, também denominada de reação de neutralização, que apresenta como produto água.

Teoria dos Sistemas Solventes

Esta teoria começou a ser desenvolvida em 1905 por E. C. Franklin, principalmente para a NH3 líquida (amônia), e depois por vários outros pesquisadores, por generalização da teoria de Arrhenius. Pode-se dizer que é uma obra coletiva. Considera que todo solvente sofre uma auto-ionização, gerando um cátion (ácido) e uma base (ânion): solvente -> cátion + ânion

Ácido- é tudo que faz aumentar a concentração do cátion característico do solvente

Base- é o que aumenta a concentração do ânion característico.

Sal- é o resultado da reação de neutralização, ou seja, é a formação do solvente a partir destes cátions e ânions característicos.

2 H2O -> H3O+ + OH-

2 NH3 -> NH4+ + NH2-

2 SO2 -> SO2+ + SO32-

2 POCl3 -> POCl2+ + POCl4-

Dezenas de solventes foram estudados, principalmente visando obter novas reações e novos compostos.

Teoria dos Pares Conjugados de Brönsted-Lowry

A real ciência está em constante evolução, o que é uma verdade absoluta hoje, pode não ser amanhã. Novas observações, novas constatações e novos experimentos permitem a evolução de teorias e conceitos.
Os conceitos formulados por Arrhenius não conseguiam justificar o comportamento de determinadas reações em soluções não aquosas. Surgiram então novos conceitos, baseados nas estruturas moleculares e eletrônicas das substâncias.
Observando que todos os ácidos de Arrhenius continham hidrogênios ionizáveis, J. N. Brönsted e T. M. Lowry propuseram, independentemente que:

Ácido - é toda espécie química capaz de ceder prótons. Próton é o nome que se dá as espécies H+ e H3O+, também chamados de hidrogênios ácidos

Base - é toda espécie química capaz de receber prótons.

Observando o comportamento da água acima, concluímos que ela possui um duplo comportamento. A água quando se liga com um ácido (HCl), ela possui um carater básico, e quando se liga com uma base (NH3), admite um comportamento ácido. Assi, não se pode afirmar que uma substância é ácido ou base, irá depender de com quem ela está se ligando.
Brönsted e Lowry formularam a seguinte teoria:

Ácidos- são substâncias que transferem prótons, veja por este lado: H2O = H—OH, o hidrogênio está ligado a hidroxila por uma ligação covalente, se quebrarmos esta ligação, obteremos:

Como a reação é a mesma, não importando de que lado o reagente está chamamos de reação de reversível, e a simbologia para representar esta reação é uma dupla seta com sentidos opostos


Bases- são substâncias que recebem prótons.

Sal-é a substância resultante da reação de neutralização, que seria uma transferência de prótons entre um ácido e uma base.

AH + B -> BH + A

HCl + NH3 -> NH4+ + Cl-

HAc + H2O -> H3O+ + Ac-

H3O+ + OH- -> 2 H2O

De acordo com esse conceito, a água (e muitas outras substâncias) poderá apresentar um comportamento ácido ou base, dependendo do outro reagente e que possuem um par conjugado. Um ácido possui uma base conjugada, e uma base possui um ácido conjugado, formando desta maneira o que os cientistas denominaram de pares conjugados. Lembremos ainda que não é necessária a presença de água para que uma substância seja ácido ou base.

HCl + H2O -> H3O+ + Cl- a água está recebendo um próton (H+), é uma base

NH3 + H2O -> NH4+ + OH- a água está doando um próton, é um ácido

Ácidos e bases conjugados
De acordo com esta observação, Brönsted e Lowry concluíram que a todo ácido corresponderia a uma base conjugada, e a toda base um ácido conjugado, oa quais designou de pares conjugados.

Teoria Eletrônica de Lewis
A teoria de Bronsted e Lowry limitava o conceito a substâncias capazes de dar ou aceitar prótons, e não conseguia ainda explicar o comportamento ácido-base de muitas espécies que, não contendo prótões na sua composição, ainda assim apresentam comportamento ácido.
Em 1923 Gilbert Newton Lewis mantendo a teoria ácido-base de Bronsted-Lowry apresentou uma nova ampliação dos conceitos, baseando-se em estruturas eletrônicas.

Ácido é toda e qualquer molécula química que aceita pares de elétrons

Base é toda e qualquer molécula química que doa de pares de elétrons

O conceito é aplicável para moléculas que possuam um par de elétrons disponível (caso de uma base) ou uma orbital vazio capaz de aceitar um par de elétrons (caso de um ácido) e estende o conceito de ácido e base para além das espécies capazes de dar ou receber prótons.

Resumidamente:Exemplos de reações de neutralização:
H+(aq) + OH-(aq) = H2O(l)

BF3 + KF = K+ + [BF4]-

PtCl4 + 2 KCl = 2 K+ + [PtCl6]2-

SO3 + K2O = 2 K+ + [SO4]2-

SiO2 + K2O = 2K+ + SiO42-

HCl + NH3 = [NH4]+ + Cl-

HAc + H2O = H3O+ + Ac-

SO2+ + SO32- = 2 SO2

CO2 + CaO = Ca2+ + CO32-

BF3 + :NH3 = H3N:BF3 considerada uma reação ácido-base, não englobada pela teorias anteriores. O produto formado pode ser também representado por H3N-> BF3 (a seta, muitas vezes utilizada, indica o sentido da doação do par eletrônico).

Pesquise mais sobre o assunto:

http://sbqensino.foco.fae.ufmg.br/uploads/540/historia.pdf#search=%22Teoria%20%C3%A1cido%20base%22

http://www.enaol.com/disciplinas/quimica/teoria_acidobase.htm

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422000000100023

www.unificado.com.br/quimica/prof_busato/funcoes_inorganicas.ppt

http://www.profcupido.hpg.ig.com.br/aulas_quimica_inorganica.htm

http://www.inf.ufes.br/~neyval/Monitoramento_Qualidade_Ar/Revisao_de_quimica.pdf#search=%22fun%C3%A7%C3%B5es%20inorg%C3%A2nicas%22

http://www.sistemapoliedro.com.br/new/interna.aspx?Face=material_aula.htm

http://sbqensino.foco.fae.ufmg.br/uploads/333/conceito.pdf

Se você quer aprender a fazer alguns experimentos sobre ácidos e bases, click no site a baixo e vá para ácidos e bases:
http://www.cdcc.sc.usp.br/quimica/experimentos/ensinofund.html

http://educar.sc.usp.br/quimapoio/repolho.html

http://educar.sc.usp.br/youcan/acid/acid.html

http://www.feiradeciencias.com.br/sala21/21_07.asp

Faixa de pH do repolho roxo

http://www.sbq.org.br/ranteriores/23/resumos/0256/index.html

http://sbqensino.foco.fae.ufmg.br/uploads/321/exper1.pdf

Nos sites a baixo você conhecerá algumas aplicações:
http://www.rossetti.eti.br/principais-compostos-inorganicos.asp

http://pt.wikibooks.org/wiki/Aplica%C3%A7%C3%B5es_de_%C3%A1cidos,_bases,_sais_e_%C3%B3xidos

http://br.geocities.com/chemicalnet/bases.htm

Chuva Ácida

http://www.cdcc.sc.usp.br/quimica/ciencia/chuva.html

http://br.geocities.com/acideznachuva134/1.html

Termoquímica

Estuda a energia associada a uma transformação.

Os primeiros elementos alquímicos eram os quatro elementos naturais: terra, água, fogo e ar, a produção de energia sempre esteve em pauta para o homem, sempre foi uma busca constante. A partir do século XVIII surge a Termodinâmica.

A Termoquímica é a área da Termodinâmica que estuda a liberação ou absorção de calor em reações químicas ou em transformações de substâncias como dissolução, mudanças de estado físico,..

Um monstro chamado Caloria

A unidade de energia que o nosso corpo utiliza é a caloria (cal), cada célula do nosso corpo processa os alimentos e liberam energia, que utilizamos para as mais variadas atividades, como andar, pensar, praticar esportes,etc. Exercícios físicos, dietas alimentares balanceadas são constantemente recomendadas para se ter uma vida mais saudável. Você já percebeu os rótulos dos alimentos? Pesquise seus alimentos favoritos, constate se você tem uma dieta saudável ou não.

Qual a diferença entre DIET e LIGHT

Os alimentos do tipo Light possuem reduzido valor energético. Ex: 30% de redução em gordura ou carboidratos.

Diet são os alimentos com fins especiais. Ex: dietas com restrição de acúcares, proteínas ou gorduras.

Qual a importância das reações químicas para qualquer ser?

As reações químicas envolvem formação e quebra de ligações entre átomos.

Quando uma ligação química é formada se requer energia, e quando é quebrada, libera energia.

Essas reações ocorrem em qualquer organismo continuamente. é através das reações químicas que as estruturas corporais são formadas, e as suas funções executadas.

Ex: A estrutura do núcleo de uma célula do coração não é igual a de uma sélula vegetal, e suas funções são completamente diferentes.

Energia Natural

Considerada como um processo químico, a fotossíntese é a mais importante. Os compostos de carbono resultantes tornam-se aproveitáveis e constituem-se em fábricas de alimentos, inclusive para os animais.

Energia Fóssil

A energia à disposição do ser humano pela queima dos chamados combustíveis fósseis, como o carvão e o petróleo, é simplesmente a energia captada de eras mais antigas. É por essa razão que é chamada de energia fóssil.

Conceitos

Sistema: porção do universo cujas propriedades estão em estudo. Um sistema pode ser aberto ou fechado

Ambiente: parte do universo que envolve o sistema.

Fronteira: região que separa o sistema da vizinhança. Pode ser isolante ou não.

A energia interna de um sistema isolado é constante. Ex: panela de pressão

A energia total após a reação é igual à energia total antes da reação.

A energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada.
Os processos químicos ocorrem com troca de energia entre o sistema e o ambiente que o circunda.

Calor e Temperatura

São dois conceitos diferentes. Calor é a energia que se transfere entre dois corpos com diferentes temperaturas. Temperatura é uma grandeza do calor. você não tira a temperatura corporal, verifica. Se tirar a temperatura do seu corpo, morre.

A medida de calor é a caloria (cal). No Sistema Internacional (S.I.), o joule (J) é a unidade de energia. Determina-se experimentalmente que a equivalência entre caloria e joule é:

1 cal = 4,18 J

1 Kcal = 1000 cal

1 KJ = 1000 J

Entalpia (H)
É a quantidade de energia de um sistema em forma de calor absorvido ou liberado por uma reação, à pressão constante.

Reação Química
Uma reação química possui reagentes e produtos. Tudo que vem antes da seta se chama reagentes, e tudo que vem depois da seta se designa de produtos.

Para que uma reação ocorra, se faz necessário que os reagentes entrem em contado. Dependendo do tipo de reação ela pode necessitar de energia para que ocorra.

Por exemplo, a fotossíntese para que ocorra, necessita de energia solar, desta maneira, o gás carbônico e o vapor d’água podem formar moléculas de glicose.

Outras tipos de reação podem liberar uma grande quantidade de energia, por exemplo: a bomba atômica.

Classificação das Reações
1– Reação Exotérmica: é aquela que libera calor para o ambiente e sua entalpia diminui. A variação da entalpia será negativa (Δ H <0), em decorrência da saída de energia no sistema, para que ocorra a reação. Pode ser representada de diversas formas:
A + B + calor → AB
A + B → AB Δ H= - x calor
A + B - calor → AB

2– Reação Endotérmica: é aquela que absorve calor do ambiente e sua entalpia aumenta. A variação da entalpia será positiva (Δ H > 0), em decorrência da entrada de energia no sistema, para que a reação ocorra. Pode ser representada de diversas formas:
A + B → AB - calor
A + B → AB Δ H= + x calor
A + B + calor → AB

Variação da Entalpia (Δ H)
A variação da entalpia de um sistema informa a quantidade de calor trocado por esse sistema, à pressão constante. A variação é sempre medida pela fórmula:

Δ H = Hfinal - H inicial ou Δ H = Hproduto - Hreagente

Equação Termoquímica
É a equação química à qual acrescentamos a entalpia da reação e na qual mencionamos todos os fatores que possam influir no valor dessa entalpia. Os valores de Δ H variam quando um mais fatores se alteram, como: estado alotrópico, temperatura, pressão e estado físico.
Exemplo:
Cgrafite + 2 H2 (g) → CH4 (g) Δ H = - 74,4 KJ/mol (25°C, 100KPa)

Lei de Hess

Δ H = Hproduto - Hreagente
A variação da entalpia (quantidade de calor absorvido ou liberado) em uma reação química depende apenas dos estados inicial e final da reação.

Consequências da Lei de Hess
1– As equações termoquímicas podem ser somadas como se fossem equações matemáticas.
2– Invertendo uma equação termoquímica, devemos trocar o sinal de ΔH
3– Multiplicando (ou dividindo) uma equação termoquímica por um número diferente de zero de Δ H será sempre multiplicado (ou dividido) por esse número.

Exercício

Utilize os seguintes valores de Δ H :
H2 (g) + F2(g) → 2 HF (g) Δ H = -546 KJ/mol
C (grafite) + F2(g) → 2 CF4 (g) Δ H = -680 KJ/mol
2 C (grafite) + 2 H2(g) → C2H4 (g) Δ H = +52 KJ/mol

Para determinar a variação de entalpia do processo:
C2H4 (g) + 6 F2 (g) → 2 CF4 (g) + 4 HF(g)


Para saber mais sobre Cinética e Termoquímica

Sardella, Antônio. Química, editora Ática, pag. 178-209, 2004

Bianchi, José Carlos de Azambuja; Albrecht, Carlos Henrique; Maia, Daltamir Justino, Universo da Química-Ensino Médio, Editora FTD S.A., 374-403, 2007

Feltre, Ricardo, Química, editora Moderna, (2), 95-129, 2007

Peruzzo, Francisco Miragaia; Canto, Eduardo Leite, Química na abordagem do cotidiano, (2), 147- 171, 2007

http://dicasdequimica.vilabol.uol.com.br/termoq.html

http://www.estudanet.hpg.ig.com.br/tremoquimica.htm

http://www1.uol.com.br/cyberdiet/colunas/050801_sau_oxigenio.htm

o oxigênio ajuda a queimar as calorias