MÓDULO DIDÁTICO DE QUÍMICA Nº 5 - PARTE II
COMPORTAMENTO ÁCIDO E BÁSICO DAS SUBSTÂNCIAS
Autores: Marciana Almendro David e Penha Souza Silva
continuação / ver parte I
A – Óxidos, Hidróxidos e ácidos
Óxidos são compostos formados por oxigênio e um elemento menos eletronegativo. Existem desde óxidos iônicos que, na
temperatura ambiente, são sólidos cristalinos, como CaO, até óxidos constituídos por moléculas covalentes, como CO 2 e SO2. A
maioria das substâncias elementares reage diretamente com o oxigênio do ar formando óxidos. Por exemplo,
C(s) + O2(g) → CO2(g)
Ca(s) + ½ O2(g) → CaO(s)
S(s) + O2(g) → SO2(g)
-2
O grupo funcional que caracteriza os óxidos é o O .
Exemplos de alguns óxidos:
CO – monóxido de carbono
CO2 – dióxido de carbono (gás carbônico)
SO3 – trióxido de enxofre
CaO – óxido de cálcio
Fe2O3 – óxido de ferro III ou óxido férrico
Alguns óxidos reagem com a água dando origem a uma substância de natureza básica e, portanto, são denominados óxidos
básicos.
Na2O + H2O → NaOH
CaO + H2O → Ca(OH)2
-
O grupo funcional que caracteriza as bases é o grupo OH denominado hidróxido.
NaOH – hidróxido de sódio
Ca(OH)2 – hidróxido de cálcio
Fe(OH)3 – hidróxido de ferro III ou hidróxido férrico
Alguns óxidos moleculares são denominados óxidos ácidos devido ao fato de reagir com a água e produzir uma substância de
natureza ácida.
Óxido ácido + água → ácido oxigenado
SO3 +H2O → H2SO4
Exemplos:
CO2 + H2O → H2CO3 ácido carbônico
SO3 + H2O → H2SO4 ácido sulfúrico
Cl2O + H2O → 2 HClO ácido hipocloroso
Monóxido e dióxido de nitrogênio (NO e NO2, gasosos, conhecidos em conjunto como NOx). Na atmosfera, transformam-se em
ácido nítrico (HNO3), um dos componentes da chuva ácida.
Dióxido de enxofre (SO2). Trata-se de um gás venenoso para plantas e para animais. Na atmosfera, é convertido
sucessivamente em trióxido de enxofre (SO3) e em ácido sulfúrico (H2SO4), outro componente principal da chuva ácida.
+
O grupo funcional que caracteriza os ácidos é o H .
Experimento 2
Simulando alguns efeitos da chuva ácida
Materiais e reagentes
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•
Um frasco de boca larga com tampa (por exemplo, frasco de maionese).
Um copinho (ou xícara de café) cheio de água destilada.
Um conta-gotas.
Um vidro de relógio.
Uma espátula.
Dois fios de cobre (número 18) de 20 cm cada um.
Um isqueiro grande.
Uma flor vermelha ou, como alternativa, uma folha de repolho roxo.
Enxofre em pó.
Papel tornassol azul.
Procedimentos
a) Ação do enxofre em pó sobre os pigmentos da flor, sobre o papel tornassol e sobre a água.
1. Destaque uma pétala da flor e tome uma tira de papel tornassol, em seguida coloque sobre esses materiais um pouco de
enxofre em pó. Observe. Após dois minutos remova o enxofre e observe novamente.
2. Coloque um pouco de água no vidro de relógio e umedeça nessa água uma parte do papel de tornassol. Adicione enxofre à
água e repita o teste com o tornassol. Anote suas observações.
b) Ação da fumaça produzida pela queima do enxofre sobre os pigmentos da flor, sobre o papel de tornassol e sobre a água.
Faça a montagem abaixo:
1. Destaque uma pétala da flor e tome uma tira de papel de tornassol, em seguida prenda esses materiais em um dos fios de
cobre (figura acima). Com o outro fio de cobre construa um cone de aproximadamente 1 cm de altura, usando como molde a
ponta de uma caneta esferográfica. Prenda os dois fios na borda do frasco, devendo o cone ficar abaixo da flor (figura acima).
2. Remova o cone, encha-o com enxofre em pó e inicie a queima do enxofre utilizando a chama de um isqueiro (CUIDADO para
que você não queime as mãos). Rapidamente, coloque o cone dentro do frasco, tampe-o e observe. Aguarde 10 minutos,
observando o que ocorrer. Anote suas observações.
3. Retire a flor e o cone de dentro do frasco e adicione rapidamente ao frasco a água do copinho de café. Tampe-o e agite-o
bem. Com o conta-gotas, tire uma amostra do líquido e pingue duas gotas sobre uma tira de papel de tornassol. Anote o que for
observado.
C) Ação da substância formada na queima do enxofre sobre o cloreto de bário (BaCl 2) em ácido clorídrico (HCl).
Repita o mesmo procedimento anterior, só que a agora o gás produzido na reação da queima do enxofre deverá ser recolhido em
uma solução diluída de cloreto de bário com ácido clorídrico. Anote suas observações.
Questões
1) Houve alguma evidência experimental da reação química entre o enxofre em pó e a pétala ou o papel tornassol azul? Note que
o tornassol azul, na presença de substâncias com características ácidas – por exemplo, o suco de limão –, adquire cor vermelha.
2) A mistura de água com enxofre em pó tem características ácidas?
3) Houve alguma evidência experimental da reação química entre a fumaça produzida pela queima do enxofre e a pétala ou o
papel tornassol?
4) A solução de água e a fumaça produzida nesse experimento têm características ácidas?
Para responder: Você já tem uma idéia mais clara do motivo pelo qual a queima de combustíveis
contendo enxofre é uma das causas da chuva ácida?
Chegou, pois, a oportunidade de ampliar nossa discussão sobre as reações envolvendo ácidos e bases e de introduzir outra
função inorgânica: a função sal.
B – Sal
Sal é um composto que pode ser considerado resultante da associação entre o cátion de um hidróxido e o ânion de um
ácido. Vamos exemplificar.
NaOH - O hidróxido de sódio
HCl - ácido clorídrico
+
-
Da associação de Na e de Cl resulta o sal NaCl, cloreto de sódio, principal constituinte do nosso sal de cozinha.
A proporção entre cátions e ânions para formar a unidade de um sal deve ser uma proporção que leve a uma unidade neutra,
–
como a proporção de 1:1 em NaCl. O cátion Cl , no exemplo dado, é denominado cloreto e é derivado do ácido clorídrico. Logo,
podemos dizer que o ânion do sal, o qual denominamos radical ácido, é derivado do ácido trocando-se o sufixo do ácido pelos
seguintes.
Ácido
Radical ácido
Ídrico
Oso
Ico
Eto
Ito
Ato
Exemplo:
-2
H2SO4 – ácido sulfúrico dá origem ao radical sulfato SO4
HClO – ácido hipocloroso dá origem ao radical hipoclorito ClO
Os sais podem ser formados por diversas reações. Talvez uma das mais conhecidas seja a reação entre um ácido e uma base, da
qual resultam sal e água. Essa é uma reação de neutralização. Como exemplos desta, temos as reações entre ácido fosfórico e
hidróxido de sódio, e entre ácido sulfúrico e hidróxido de cálcio:
H3PO4(aq) + 3 NaOH(aq) → Na3PO4 (aq) + 3 H2O(l)
ácido fosfórico , hidróxido de sódio , fosfato de sódio
H2SO4(aq) + Ca(OH) 2 (aq) → CaSO4(aq) + 2 H2O(l)
ácido sulfúrico , hidróxido de cálcio , sulfato de cálcio
Experimento 3 – Reação ácido/base
Materiais
• Solução de fenolftaleína (como opção pode-se usar extrato de repolho roxo).
• Três frascos de boca larga com tampa (por exemplo, frascos de maionese).
• Um conta-gotas.
• ½ colher (sopa) de cal virgem ou de cal hidratada.
• Suco de limão ou vinagre.
Procedimentos
a) Preparo de água de cal
Coloque ½ colher (sopa) de cal em um frasco e adicione ½ litro de água. Se estiver usando cal virgem, observe se há alguma
evidência de reação, por exemplo variação de temperatura. Agite bem, tampe o frasco e deixe até o dia seguinte. Filtre em pano
ou algodão e transfira para o outro frasco a solução obtida. Mantenha o frasco tampado (para evitar a entrada de CO2 da
atmosfera) e lave o primeiro frasco.
b) Reação ácido/base
Coloque dois dedos de água pura em um frasco vazio e acrescente de 3 a 5 gotas da solução de fenolftaleína. Goteje lentamente
água de cal. Observe. Coloque mais algumas gotas de água de cal. Observe. Goteje lentamente suco de limão ou vinagre até
que a solução volte a incolor. Coloque mais algumas gotas de limão ou vinagre e observe se há mudança de cor. Goteje
novamente água de cal até que a solução fique colorida e, depois, suco de limão ou vinagre até nova descoloração.
Questões
1) Houve alguma evidência experimental da reação química entre a cal virgem e a água?
2) Que cor adquire a fenolftaleína na presença da água de cal? Isso indica que a água de cal tem características ácidas ou
alcalinas?
3) Por que a adição de vinagre ou de suco de limão faz com que a solução volte a ficar incolor?
4) Como se chama o tipo de reação que ocorre?
5) Qual é o nome químico para a água de cal?
Comentários
Se você utilizou cal virgem (nome popular para o óxido de cálcio), certamente notou que a reação entre esse óxido e a água libera
bastante calor. O hidróxido de cálcio formado reage com os ácidos do limão ou do vinagre – ocorre, pois, uma reação de
neutralização. Note que tanto o limão quanto o vinagre são azedos – esse sabor é característico de todos os ácidos. Na verdade,
sabor ácido e sabor azedo são expressões sinônimas. Em qualquer dos casos, com o limão ou com o vinagre, houve a formação
de um sal. Você saberia dizer quais são os ácidos envolvidos?
A solução de fenolftaleína, como o papel tornassol, é um indicador ácido/base. Ela tem a coloração rósea em meio alcalino
(básico) e é incolor em meio ácido.
Para diminuir a acidez dos solos, utiliza-se a calagem, que consiste em adicionar ao solo materiais
calcários que contenham cálcio e magnésio (calcários calcíticos, dolomítico ou magnesiano). Os íons
carbonato neutralizam os ácidos presentes nas zonas mais superficiais do solo, produzindo por meio
desta reação dióxido de carbono e água. Uma vez que o processo tenha ocorrido, os íons cálcio podem
substituir os íons hidrogênio na matéria orgânica ou nas argilas.
Os sais também podem resultar da reação entre ácidos e óxidos básicos, ou entre bases e óxidos ácidos como, por exemplo:
2 HCl (aq) + Na2O(s) → 2 NaCl (aq) + H2O(l)
Ca(OH)2(aq) + SO2(g) → CaSO3(aq) + H2O(l)
Essa última é de enorme importância para a industria, uma vez que é uma das reações utilizadas para a remoção de SO 2(g) de
rejeitos industriais.
Até aqui nós apresentamos os principais grupos de compostos inorgânicos e algumas reações características. Vamos recordar
algumas reações?
a) Formação de óxidos
Substância simples + oxigênio → óxido
S + O2 → SO2
Fe + O2 → Fe2O3
b) Formação de hidróxidos
Óxido básico + água → Hidróxido
Na2O +H2O → 2 NaOH
c) Formação de oxiácidos
Óxido ácido + água → Oxiácido
SO2+ H2O → H2SO3
d) Formação de sais
Ácido +Base → sal + água
3 HNO3 + Al(OH)3 → Al (NO3)3+ 3 H2O
Ácido+ óxido básico → Sal + água
2 HCl +CaO → CaCl2+ H2O
Óxido ácido + água → Sal+ água
SO3 +H2O → CaSO4 + H2O
Óxido ácido + óxido básico → Sal
CaO +SO3 → CaSO4
e) Reações de carbonatos e bicarbonatos com ácidos
Com qualquer carbonato, os ácidos reagem formando três produtos: sal, água e dióxido de carbono (CO 2,g).
CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2(g) + H2O
Questão: porque os peixes não se reproduzem na água com pH baixo?
Em aulas anteriores já discutimos a influência do pH na vida aquática. Quando o pH da água está baixo (com alto nível de acidez),
os peixes encontram maior dificuldade para se reproduzirem com êxito. Os ovos acabam por eclodir antes do tempo sob o efeito
de altos índices de acidez, interrompendo prematuramente o ciclo de reprodução.
Para ilustrar este fato iremos realizar um experimento bem simples e você irá propor uma explicação para isto baseado no que já
aprendemos sobre equilíbrio ácido-base.
Experimento 4 - Respondendo à questão
Materiais
•
•
•
•
Um pote (tipo maionese) com tampa.
Um ovo cru.
Vinagre.
Uma colher.
Procedimento
1. Coloque o vinagre no pote até que o líquido fique mais alto que a altura de um ovo cru. Observe o que acontece e anote.
2. Em seguida tampe o pote.
3. Espere até a semana seguinte para ver o que acontece.
Depois de uma semana.
4. Com o auxílio de uma colher, pegue o ovo e veja como ele está. Experimente apertá-lo com os dedos.
5. Que tal jogá-lo de uma altura baixa?
Observe as equações 1 e 2 e responda:
H2O(l) + CO2 (aq)
-2
H2CO3 (aq) (eq. 1)
2H+ (aq) + CO3 (aq)
H2CO3 (aq) (eq. 2)
1) O que aconteceu com a casca do ovo após uma semana? Como você explica esse fato? (dica: o vinagre é constituído por ácido
+
acético, CH3COOH, que em solução aquosa se ioniza, produzindo H ). Explique como essa observação o ajuda a entender o fato
de os ovos dos peixes eclodirem em pH baixo.
2-
+
2) Sabendo que um dos constituintes do ovo é o carbonato, CO3 , e que, em meio ácido, temos a presença de H , qual composto
foi formado dentro do pote?
Alguns sais e suas aplicações
Nome
Fosfato de cálcio
Fórmula
Aplicação
Ca3(PO4)2
Produção de ácido fosfórico e fertilizantes. O uso em excesso
de certas formas de fosfato de cálcio pode levar a efeitos
adversos na água, como a explosão de algas e a eutroficação.
Também é usado como suplemento nutricional.
Carbonato de sódio
Na2CO3
É um sal branco e translúcido usado, entre outras coisas, na
fabricação de sabão, vidro e tintas. O carbonato de sódio é
conhecido comumente de "barrilha" ou "soda" (não confundir
com a soda cáustica que é o hidróxido de sódio.
Bicarbonato de sódio
NaHCO3
É um composto cristalino de cor branca, muito solúvel em água,
com um sabor ligeiramente alcalino. Usa-se como antiácido
para tratar a acidez do estômago. Também é muito usado, em
receitas de culinária, como fermento químico para fazer crescer
massas de pães, bolos e biscoitos durante o cozimento no
forno.
Quando o bicarbonato de sódio é misturado com um ácido,
liberta dióxido de carbono e água. A reação é:
NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2 (gás)
NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + H2O + CO2 (gás)
Devido à sua capacidade de liberar dióxido de carbono, é
usado como agente levedante e na produção de gasosas.
Hipoclorito de sódio
NaClO
A solução de hipoclorito de sódio é usada freqüentemente
como desinfetante e como agente alvejante; na verdade, é
freqüentemente chamado apenas por "alvejante", embora
outros produtos químicos sejam chamados assim também. A
solução é conhecida como água sanitária.
O agente branqueador nas lixívias comerciais é o hipoclorito de
sódio, o qual é produzido pela reacção do cloro com o hidróxido
de sódio.
Nitrato de potássio
KNO3.
É um oxidante forte, sendo esta característica marcante para a
sua utilização em combustíveis sólidos de foguetes amadores.
É usado pelas indústrias de alimentos que produzem carnes
defumadas e embutidos (salsichas, lingüiças, salames, etc.) a
fim de evitar a proliferação da bactéria causadora do botulismo,
que é uma intoxicação alimentar grave. Serve também para
ressaltar a cor e o sabor de alimentos. O alto consumo destes
produtos pode ser prejudicial à saúde, pois as bactérias do
intestino convertem os nitratos, como o salitre, em nitritos, que
reagem com compostos nitrogenados e transformam-se em
nitrosaminas, substâncias potencialmente cancerígenas que
também podem causar anomalias fetais.
Exercícios de Revisão
1) Escreva as equações químicas balanceadas, indicando as fórmulas e os nomes oficiais dos produtos das reações entre:
a) Óxido de sódio e água.
b) Zinco metálico e ácido sulfúrico
2) Ao assoprarmos água de cal, estamos:
a) produzindo carbonato de cálcio.
b) injetando oxigênio na solução.
c) tornando a solução azul.
d) formando como produto um óxido.
3) (UNICAP, 1993) No armazém de uma empresa, perderam-se acidentalmente os rótulos de três barricas. Uma delas contém
nitrato de amônio (NH4NO3), outra, carbonato de sódio (Na2CO3) e outra, nitrato de sódio (NaNO3). Todos estes sais têm o mesmo
aspecto (pós brancos). Utilizando apenas vinagre (solução aquosa de ácido acético), água filtrada, copos e talheres, disponíveis
na cozinha da empresa, e também as informações a seguir, como você faria para identificar estes sais?
Informações:
"Os sais de amônio, em presença de hidróxido e carbonatos de metais alcalinos, desprendem amônia, NH 3, de cheiro
característico".
"Os carbonatos reagem com ácido, produzindo efervescência, ou seja, desprendimento de gás carbônico, CO‚".
4) (FUVEST, 1992) Paredes pintadas com cal extinta (apagada), com o tempo, ficam recobertas por película de carbonato de
cálcio devido à reação da cal extinta com o gás carbônico do ar. A equação que representa essa reação é:
a) CaO + CO2 → CaCO3
b) Ca(OH) 2 + CO2 → CaCO3 + H‚O
c) Ca(HCO3)‚ → CaCO3 + CO2 + H2O
d) 2 CaOH + CO2 → Ca2CO3 + H2O
5) A respiração de um astronauta numa nave espacial causa o aumento da concentração de dióxido de carbono na cabine. O
dióxido de carbono é continuamente eliminado através da reação química com reagente apropriado. Qual dos reagentes a seguir
é o mais indicado para retirar o dióxido de carbono da atmosfera da cabine?
a) ácido sulfúrico concentrado.
b) hidróxido de lítio.
c) ácido acético concentrado.
d) água destilada.
6) Responda as questões abaixo:
a) Dê os nomes dos compostos representados pelas fórmulas H2SO4 e NH3.
b) Escreva a equação da reação entre esses compostos e dê o nome do sal formado.
7) A água purificada por destilação comum tem caráter levemente ácido.
Esse fato é atribuído à:
a) presença de oxigênio dissolvido.
b) presença de gás carbônico dissolvido.
c) sua dissociação em hidrogênio e oxigênio.
d) presença de sais dissolvidos.
8) Ácido clorídrico comercial, vendido com o nome de ácido muriático, é muito empregado na limpeza de pisos de pedra.
Entretanto ele não deve ser usado em piso de mármore devido à reação que ocorre entre esse ácido e o carbonato de cálcio
constituinte do mármore.
a) Escreva a equação química que representa essa reação.
b) Na limpeza de uma casa, acidentalmente, caiu um pouco de ácido muriático sobre o piso de mármore. O dono da casa agiu
rapidamente. Absorveu o ácido com um pano e, a seguir, espalhou sobre o local atingido um dos seguintes "produtos",
comumente encontrados numa residência: vinagre, água, amoníaco, sal de cozinha. Dentre essas opções, o dono escolheu a
melhor.
Qual foi essa opção? Justifique sua resposta.
9) O "leite de magnésia" é o resultado da mistura de sulfato de magnésio com hidróxido de sódio e água destilada aquecida ao
fogo e submetida a várias lavagens. É usado como antiácido e laxante. No combate à acidez estomacal o "leite de magnésia"
reage produzindo:
a) MgSO4
b) Na2SO4
c) NaCl
d) MgCl2
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