02.acido base

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Aula de Química Analítica da Universidade Federal do Recôncavo da Bahia.

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  • Arrhenius proposed that in an aqueous electrolyte solution, a strong electrolyte exists only in the form of ions, whereas a weak electrolyte exists partly as ions and partly as molecules.
    The essential idea of Arrhenius theory is that a neutralization reaction involves the combination of hydrogen ions and hydroxide ions to form water.
  • 02.acido base

    1. 1. Ácidos e bases • A Teoria de Arrhenius • Teoria de Brønsted-Lowry • Ácidos e bases de Lewis • Constante de ionização • Auto-protólise da água • Força de ácidos e bases • Relação entre Ka e Kb • Tampões
    2. 2. A Teoria de Arrhenius H2O HCl(g) → H+(aq) + Cl-(aq) NaOH(s) → Na+(aq) + OH-(aq) H2O Na+(aq) + OH-(aq) + H+(aq) + Cl-(aq) → H2O(l) + Na+(aq) + Cl-(aq) H+(aq) + OH-(aq) → H2O(l)
    3. 3. Teoria de Brønsted-Lowry • Um ácido é um doador de prótons • Uma base é um receptor de prótons base ácido NH3 + H2O NH4 + + OH-NH 4 + + OH- NH3 + H2O ácido base ácido conjugado base conjugada
    4. 4. Ácidos e bases de Lewis • Ácido de Lewis – Uma espécie (átomo, íon ou molécula) que é receptora de um par de elétrons. • Base de Lewis – Uma espécie que é doadora de um par de elétrons. bBaassee aÁccidido aAddduutcot
    5. 5. Constante de ionização do ácido base conjugada CH3CO2H + H2O CH3CO2 Kc= [CH3CO2 -][H3O+] [CH3CO2H][H2O] [CH3CO2 -][H3O+] Ka= Kc[H2O] = = 1,8x10-5 [CH3CO2H] ácido base ácido conjugado - + H3O+
    6. 6. Constante de ionização da base Kc= [NH4 +][OH-] [NH3][H2O] Kb= Kc[H2O] = [NH4 +][OH-] [NH3] = 5,7x10-10 NH3 + H2O NH4 + + OH-base ácido ácido conjugado base conjugada
    7. 7. Auto-protólise da água Base (1) Ácido (2) Ácido (1) Base (2)
    8. 8. Produto iônico da água ácido ácido conjugado base conjugada H2O + H2O H3O+ + OH-base Kc= [H3O+][OH-] [H2O][H2O] KW= Kc[H2O][H2O] = [H = 1,0x10-14 3O+][OH-]
    9. 9. pH • O potencial do íon hidrogênio foi definido em 1909 como o negativo do logaritmo de [H+] pH = -log[H3O+] pOH = -log[OH-] KW = [H3O+][OH-]= 1,0x10-14 -logKW = -log[H3O+]-log[OH-]= -log(1,0x10-14) pKW = pH + pOH= -(-14) pKW = pH + pOH = 14
    10. 10. Escalas de pH e pOH BÁSICO NEUTRO ÁCIDO + ÁCIDO + BÁSICO
    11. 11. Força de ácidos e bases Regras gerais de força ácida e básica ELETRÓLITOS REGRA GERAL EXCESSÕES ÁCIDOS BASES SAIS “Todos os ÁCIDOS são FRACOS” “Todas as BASES são FRACAS” “Todos os SAIS são FORTES” Hidrácidos : HCl, HBr e HI e Oxiácidos, tais como H2SO4, HNO3, HClO4, HIO4, HClO3, HIO3, HBrO3. Bases dos Metais Alcalinos e Alcalinos Terrosos Cloreto Mercúrico: HgCl2.
    12. 12. Ácidos monopróticos fracos HA + H2O H+ + A-HA Par conjugado ácido/base – HA/A- e H2O/H+ Ou, mais simplificadamente: H+ + A-Keq = [H+] [A-] [H2O] [HA] Ka = [H+] [A-] [HA]
    13. 13. Bases monopróticos fracas B + H2O BH+ + OH-B Par conjugado ácido/base – B/BH+ e H2O/OH- Ou, mais simplificado: + H+ BH+ K(eq)= [BH+][OH-] [H2O] [B] Kb= [BH+][OH-] [B]
    14. 14. Grau de dissociação de HA e de associação de B O grau de dissociação, a , é definido como a fração do ácido que se encontra na forma A-: [A-] a [A-] + [HA] a = O grau de associação, a, é definido como a fração da base que reagiu com a água: [BH+] a [BH+] + [B] b =
    15. 15. Relação entre Ka e Kb Relação entre Ka e Kb: HA H+ + A- Ka A- + H2O HA + OH- Kb H2O H+ + OH- Kw [HA] [OH-] [A-] [H+] [A-] Ka [HA] . Kb = = [H+] [OH-] = Kw Ka . Kb = Kw
    16. 16. Tampões Mistura de eletrólitos fracos resistentes à variação de acidez pela adição de pequenas quantidades de ácidos ou bases, sofrendo também pouca variação do pH por diluição. As Misturas Tampão são constituídas de ácidos fracos e bases fracas. Para fins práticos existem dois tipos de Soluções Tampão: (a) Mistura de ácido fraco com sua base conjugada (b) Mistura de uma base fraca com seu ácido fraco
    17. 17. Preparo de solução tampão No preparo de uma solução tampão, para se fixar o pH em um valor, pode-se partir de um sal de ácido fraco com base forte a um ácido fraco (pH ácido); ou de um sal de base fraca com ácido forte a uma base fraca, no caso de um tampão (pH alcalino). Outra maneira de se preparar uma Solução Tampão é por meio da neutralização parcial de um ácido fraco com uma base forte (tampão para pH na região ácida), ou pela neutralização parcial de uma base fraca por um ácido forte (tampão para pH na região alcalina).
    18. 18. Tampões monopróticos Para se deduzir uma expressão matemática para cálculos de soluções tampão, parte-se inicialmente das reações de dissociação de ácidos fracos ou associação de bases fracas: HA + H2O H+ + A-B + H2O OH- + BH+ [OH-] [BH+] [Kb = B] [B ] [BH+] [OH-] = Kb [H] [A-] K a = [A-] [HA] [ H [A-] +] = Ka
    19. 19. Equação de Henderson & Hasselbalch Rearranjando as expressões da Lei da Ação das Massas aplicadas a ambas as reações de dissociação: [A-] [HA] pH = pKa + log [BH+] [B] pOH = pKb + log Torna-se dispensável a equação do pOH. Uma generalização de cálculos tomando-se apenas a equação do pH. Toda base fraca tem seu ácido conjugado e, ao se estabelecer a equação do tampão parte-se do ácido fraco conjugado e não da base. [BASE ] [ÁCIDO] pH = pKA + log Nesta generalização, o pH da solução tampão depende do pKA do ácido fraco e da relação de concentrações [BASE]/[ÁCIDO]
    20. 20. Reações e pH de ácidos e bases fortes Calcule o pH de uma solução de ácido clorídrico 0,1 mol l-1. Para o ácido forte (HCl), a concentração de íons H+ é igual a CA. Assim, se a concentração analítica do ácido forte HCl for 0,1 mol l-1, o cálculo do pH é feito da seguinte maneira: CA = 1,0 x 10-1 mol/L-1 = [H+] pH = - log 1,0 x 10-1 pH = 1,0
    21. 21. Reações e pH de ácidos e bases fortes Para uma solução de NaOH (um exemplo típico de base forte), 100 % dissociável, com concentração analítica CB, a dissociação pode ser representada por: NaOH ® OH- + Na+ pOH = pCB ou seja: pOH = -log [OH-] Calcule o pH de uma solução de hidróxido de sódio 0,001 mol/L-1. Para o eletrólito, a concentração de íons OH- (Aq.) é igual a CB. Assim, se a concentração analítica da base forte NaOH for 0,001 mol/L-1, o cálculo do pH é feito da seguinte maneira: CB = 1,0 x 10-3 mol/L-1 = [OH-], pOH = log 1,0 x 10-3 = 3,0 pH + pOH = pKW = 14,00 pH = 14,0 - pOH = 14,0 - 3,0 = 11,00

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