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