O documento discute ácidos e bases, incluindo suas propriedades, definições e aplicações. Especificamente, cobre como ácidos e bases são substâncias importantes no laboratório e vida cotidiana, e como sua concentração deve ser controlada em organismos vivos e meio ambiente.

2. Índice

3. Ficha Técnica
• Por que precisamos conhecer este assunto?
Ácidos e bases são os dois tipos mais comuns de substâncias no laboratório
e no mundo cotidiano. Precisamos saber como reconhecê-los, quais são as
suas reações caracteristicas e por que eles são substâncias químicas tão
importantes. Veremos que a coservação das concentrações dos ácidos e das
bases dentro de certos limites em células de plantas e de animais é
necessária para a sobrevivências dos organismos vivos, e que o controle da
acidez das águas da chuva, das águas naturais dos lagos e rios, e da água
corrente fornecida nas cidades é necessário para manter a sociedade
humana.
• O que precisamos conhecer previamente?
Este capítulo desenvolve a introdução sobre ácidos e bases dada no
capítulo anterior que tratou do estudo das soluções eletroliticas. Também
são ilustrados os princípios da termodinamica e do equilibrio químico. Em
menor extensão, são usados os conceitos de ligação de hidrogênio, de
polaridade de ligações e de força de ligações.
3

4. Introdução
• Todos os alimentos de sabor azedo apresentam algo
em comum: um certo íon, que é o responsável por
esse sabor. Que íon será esse?
• Você sabia ? Que existe uma relação entre o índice de
desenvolvimento de um país com a produção de ácido
sulfúrico e soda cáustica ?
• Você sabe o que é a “chuva ácida” ?
Veja as próximas cenas
deste capítulo ...
4

5. Substâncias orgânicas x inorgânicas
Substâncias Podem ser
Orgânicas Inorgânicas
exemplos exemplos
• metano, CH4 • água
• metanol, CH3OH • ácido clorídrico, HCl
• etano, C2H6 • ácido bromídrico, HBr
• etanol, CH3CH2OH • hidróxido de magnésio, Mg(OH)2
• benzeno, C6H6 • hidróxido de potássio, KOH
• ácido acético, CH3COOH • Sulfato de bário, BaSO4
• acetona, CH3COCH3
• éter comum, CH3CH2OCH2CH3 • dióxido de carbono, CO2
• clorometano, CH3Cl • monóxido de carbono, CO
• ácido carbônico, H2CO3
• diclorometano, CH2Cl2
• carbonato de sódio, Na2CO3
• clorofórmio, CHCl3
• carbonato de cálcio, CaCO3
• metilamina, CH3NH2
• ácido cianídrico, HCN
• óleos, gorduras, proteínas,
• cianeto de sódio, NaCN
açucares e vitaminas
• cianeto de potássio, KCN
Exemplos • grafite, C (graf.)
necessariamente
que • diamante, C (diam.)
Contêm CARBONO Não contêm CARBONO
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6. Indicadores Ácido-Base
• Observe:
A maioria dos indicadores usados em laboratório
são artificiais; porém, alguns são encontrados na
natureza, como o tornassol, que é extraído de
certos liquens. No nosso dia-a-dia, encontramos
esses indicadores presentes em várias espécies:
no repolho roxo, na beterraba, nas pétalas de
rosas vermelhas, no chá-mate, nas amoras etc.,
sendo sua extração bastante fácil.
Indicadores são substâncias que revelam a presença de íons H
+
e de íons OH - numa solução, porque mudam de cor na
presença de H + e de OH - . Dá para saber se existem íons H +
ou íons OH - pela cor do indicador.
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7. Fatos Experimentais
• Observe:
7

8. Indicadores Ácido-Base
• Indicadores de Laboratório:
O tornossol é extraído de certos liquens. Liquens são formas
de vida formadas pela associação entre algas e fungos.
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9. Conceitução de ácidos e bases
Definição operacional ácidos e bases
Ácidos Bases
Sabor Sabor
azedo adstringente
Torna rósea Torna azul
Tornassol Tornassol
Reage com Reage com
metais ácido formando
liberando H2 sal e água
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10. Conceitução de ácidos e bases
Ácidos, bases e a condutividade elétrica
Já que as soluções de
NaOH e HCl conduzem
corrente elétrica, concluímos
que nelas devem existir
cargas elétricas livres para
se movimentar . Que cargas
são essas?
NaOH é um No NaOH No HCl gasoso
HCl é um
composto sólido há íons, não há cargas
composto
iônico mas não estão livres para
molecular
livres para se conduzir a
movimentar corrente elétrica
10

11. 11

12. 12

13. Experiência
Considere a figura ao lado:
Determine a cor que a
solução de repolho roxo
apresentará na presença
de:
a) suco de laranja;
b) soda cáustica;
c) soda limonada;
d) leite de magnésia;
e) vinagre; RESPOSTA
f) Ajax.
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14. Conceituação de ácidos e bases
Conceito ácido-base de Arrhenius
... ácido é todo composto que,
dissolvido em água, origina H + (H 3 O + )
como único cátion (o ânion varia de
Segundo Arrhenius...
ácido p/ ácido).
Observe:
H 2O
HCl(g) H+(aq) + Cl -(aq)
H 2O
H2SO4(l) 2 H+(aq) + SO4-2(aq)
H 2O
H3PO4(l) 3 H+(aq) + PO4-3(aq)
Moléculas de cloreto de hidrogênio gasoso, ao se
dissolverem em água, originam íons H+ e Cl- em
solução aquosa
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15. Conceitução de ácidos e bases
Conceito ácido-base de Arrhenius
Atualmente, sabemos que o íon H+ não é estável. Ele se une a uma
molécula de água, originando o H3O+ (hidroxônio ou hidrônio).
perde o elétron... une-se à água...
H H+ H3O+
átomo de hidrogênio cátion hidrogênio cátion
(1 próton; 1 elétron) (1 próton) hidroxônio, ou
hidrônio.
+
H+ O H H O H
Nenhum elétron
H H
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16. Ácidos
Fórmulas e nomenclaturas
HIDRÁCIDOS (ácidos sem oxigênio)
Ácido não-oxigenado (HxE): ÁCIDO (Radical do E) + ÍDRICO
HCl : ácido clorídrico HI : ácido iodídrico Para ácidos
do enxofre
HBr : ácido bromídrico H2S : ácido sulfídrico usamos o
radical em
HF : ácido fluorídrico HCN : ácido cianídrico latim “sulfur”.
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17. OXIÁCIDOS (Ácidos com Oxigênio)
De acordo com o Nox do Elemento
Central
FÓRMULA GERAL
HxEOz
Nox do Elemento PREFIXO SUFIXO
Central
+1 HIPO OSO
+2, +3 ou +4 ___ OSO
+5, +6 ___ ICO
B(+3) e C(+4)
+7 PER ICO
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18. +1 +7 -2
H Cl O4
ác. perclórico
+1 +5 -2
H Cl O3
ác. clórico
+1 +3 -2
H Cl O2
ác. cloroso
+1 +1 -2
H Cl O
VIIA ( +7, +5, +3, +1) ác.
Nox dos oxiácidos da família VIIA hipocloroso
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19. Ácidos
Fórmulas estruturais - Oxiácidos
H2SO4 H3PO4
H2CO3
Ácido sulfúrico Ácido fosfórico
Ácido carbônico
O H O O
O O H O H
C S P
O H O O H O
H O H
Os hidrogênios ligados aos oxigênios, são ionizáveis.
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20. Ácidos
Ionização de ácidos
H3PO4 O H
O
Ácido fosfórico P
(3H+) H O O H
H3PO3 H3PO2
Ácido fosforoso (2H+) Ácido hipofosforoso (1H+)
O O H O O H
P P
H O H H H
20

21. Ionização parcial (em etapas)
Ionização parcial (em etapas)
Ionização parcial (em etapas)
Quando um ácido possui mais de um H ionizável, ocorre a
ionização por etapas. Usando equações simplificadas:
H2SO4(aq) → H+(aq) + HSO4-(aq) 1ª etapa
HSO4-(aq) → H+(aq) + SO4-2(aq) 2ª etapa
H2SO4(aq) → 2 H+(aq) + SO4-2(aq) equação global
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22. Ionização parcial (em etapas)
Ionização parcial (em etapas)
Ionização parcial (em etapas)
VEJA AS ETAPAS DA IONIZAÇÃO DO ÁCIDO FOSFÓRICO:
H3PO4(aq) → H+(aq) + H2PO4-(aq) 1ª etapa
H2PO4-(aq) → H+(aq) + HPO4-2(aq) 2ª etapa
HPO4-2(aq) → H+(aq) + PO4-3(aq) 3ª etapa
H3PO4(aq) → 3 H+(aq) + PO4-3(aq) equação global
22

23. Ácidos
Ionização (classificação)
Os ácidos podem ser classificados
quanto ao número de Hidrogênios
Ionizáveis:
Monoácidos (HCl, HI, H 3 PO 2 )
Diácidos (H 2 SO 4 , H 2 S, H 3 PO 3 )
Triácidos (H 3 PO 4 , H 3 BO 3 , H 3 BO 3 )
Tetrácidos (H 4 P 2 O 7 )
23

24. Ácidos
Grau de ionização
Grau de ionização de um ácido (α) é a relação entre o
número de moléculas ionizadas e o número total de
moléculas dissolvidas.
24

25. Ácidos
Grau de ionização
Os hidrácidos mais conhecidos são assim classificados:
A força dos oxiácidos pode ser determinada pela diferença (x)
entre o número de átomos de oxigênio e o número de átomos de
hidrogênio ionizáveis.
0 , fraco Ex.: HClO, H 4 SiO 4
HxEOy y-x 1 , moderado Ex.: H 3 PO 4 , HNO 2
2 , forte Ex.: H 2 SO 4 , HBrO 4
25

26. Ácidos
Grau de ionização
Ácido carbônico (H2CO3)
... por ser um ácido instável, decompõe-se mais
facilmente do que se ioniza, apresentando um pequeno
grau de ionização. Assim, é considerado um ácido fraco,
não seguindo a regra apresentada.
Ácido acético
(H3CCOOH)
... pode ser obtido a partir do álcool comum, o que acontece quando o
vinho azeda. Esse ácido é o principal componente do vinagre e será
estudado com detalhes em Química Orgânica.
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27. Vamos Praticar
1. Associe corretamente as duas colunas:
(1) — H2SO4 (A) hidrácido, monoácido, forte
(2) — HI (B) hidrácido, diácido, fraco
(3) — HNO2 (C) oxiácido, monoácido, forte
(D) oxiácido, diácido, forte
(4) — HClO4
(E) oxiácido, monoácido, semiforte
(5) — H2S
RESPOSTA
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28. Vamos Praticar
2. (UFCE) O esquema a seguir mostra a aparelhagem que pode
ser utilizada para testar a força dos ácidos:
Em qual das soluções, todas com mesma concentração e
temperatura, a lâmpada apresenta maior brilho?
a) HF
b) H2S
c) H3PO4
d) H4SiO4
e) HNO3
RESPOSTA
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29. Vamos Praticar
3. (Cesgranrio-RJ — mod.) Com base na tabela de graus de
ionização apresentada a seguir, indique a ordem crescente da força
dos ácidos.
HCN < HF < H3PO4 < H2SO4 < HCl
RESPOSTA
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30. Principais ácidos e suas aplicações
Gravações em vidro de carro
Nas condições ambientes, é um gás
incolor que tem a característica de
corroer o vidro, quando em solução
aquosa. É usado para fazer gravações
em cristais e vidros.
O ácido clorídrico consiste no gás cloreto
de hidrogênio dissolvido em água. Quando
impuro, é vendido no comércio com o
nome de ácido muriático, sendo usado
principalmente na limpeza de pisos e de
superfícies metálicas antes do processo
de soldagem.
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31. Principais ácidos e suas aplicações
Ao pressentirem o perigo,
É um gás venenoso, incolor, formado
certos animais, como o gambá e
na putrefação de substâncias
a maritaca, liberam uma
orgânicas naturais que contenham
mistura de substâncias de odor
enxofre, sendo responsável em grande
desagradável, entre as quais o
parte pelo cheiro de ovo podre.
H 2 S.
As folhas de mandioca, apesar de
É o nome com que se indica uma solução
venenosas, podem ser utilizadas
aquosa do gás cianídrico, que é incolor, com
como alimento para o gado. amêndoas
cheiro característico de Quando
deixadas ao sol, liberam o gás
amargas. Por ser muito venenoso, esse gás
cianídrico, nas execuções em câmara de
é utilizado tornando-se, assim,
apropriadas para o consumo. gás.
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32. Principais ácidos e suas aplicações
É usado na indústria de vidro, na tinturaria, nas
indústrias de alimentos e na fabricação de
fosfatos usados como adubos (fertilizantes). O
ácido fosfórico é utilizado na produção
refrigerantes à base de cola (Coca, Pepsi, etc).
O gás carbônico presente no ar atmosférico
combina-se com a água da chuva, formando o
H2CO3, mesmo em ambientes não poluídos, o
que nos leva a concluir que toda chuva é
ácida.
O gás carbônico é um dos constituintes dos
refrigerantes e das águas minerais gaseificadas.
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33. Principais ácidos e suas aplicações
É um líquido incolor, de cheiro
característico, e o principal componente
do vinagre, que é uma solução aquosa
que contém de 3 a 7% desse ácido.
É o ácido mais importante economicamente. O maior
consumo de ácido sulfúrico se dá na fabricação de
fertilizantes, como os superfosfatos e o sulfato de amônio.
É, ainda, utilizado nas indústrias petroquímicas, de papel,
de corantes etc. e nos acumuladores de chumbo (baterias
de automóveis).
33

34. Principais ácidos e suas aplicações
Depois do ácido sulfúrico, o ácido nítrico é o mais fabricado e
consumido na indústria. À temperatura ambiente, é um líquido incolor
e fumegante (volátil). Ataca com violência os tecidos animais e
vegetais, produzindo manchas amareladas na pele. Seu manuseio,
portanto, requer muito cuidado, pois seus vapores são muito tóxicos.
Uma das mais importantes aplicações do ácido nítrico relaciona-se à
fabricação de explosivos (TNT, nitroglicerina).
34

35. Vamos Praticar
(ENEM) Leia o texto a seguir e responda às questões (1) e (2).
O suco extraído do repolho roxo pode ser utilizado como indicador
do caráter ácido (pH entre 0 e 7) ou básico (pH entre 7 e 14) de
diferentes soluções. Misturando-se um pouco de suco de repolho e
da solução, a mistura passa a apresentar diferentes cores,
segundo sua natureza ácida ou básica, de acordo com a escala
abaixo.
Algumas soluções foram testadas com esse indicador, produzindo os
seguintes resultados:
35

36. Vamos Praticar
RESPOSTA
1) De acordo com esses resultados, 2) Utilizando-se o indicador citado em
as soluções I, II, III e IV têm, sucos de abacaxi e de limão, pode-se
respectivamente, caráter: esperar como resultado as cores:
a) ácido, básico, básico, ácido. a) rosa ou amarelo
b) ácido, básico, ácido, básico. b) vermelho ou roxo
c) básico, ácido, básico, ácido. c) verde ou vermelho
d) ácido, ácido, básico, básico. d) rosa ou vermelho
e) básico, básico, ácido, ácido. e) roxo ou azul
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37. Vamos Praticar
(UECE) O sistema a seguir mostra a ocorrência de reação química
entre um ácido e um metal, com liberação do gás X.
• O2
• Cl2
• O3
• H2
RESPOSTA
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38. Conceituação de ácidos e bases
Conceito ácido-base de Arrhenius
... Base é todo composto que, dissolvido
Segundo Arrhenius... em água, origina OH - como único ânion
(o cátion varia de base para base).
Observe:
H2 O
NaOH(s) Na+(aq) + OH -(aq)
H2O
Ca(OH)2(s) Ca2+(aq) + 2OH-(aq)
H2 O
Al(OH)3(s) Al3+(aq) + 3OH-(aq)
Hidróxido de sódio sólido se dissolve em água
produzindo íons Na+ e OH- em solução aquosa
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39. Bases
Fórmulas e nomenclaturas
nome do Carga
HIDRÓXIDO de + element + elétrica do
o elemento
NaOH : hidróxido de sódio Fe(OH)2 : hidróxido de ferro (II)
Ca(OH)2 : hidróxido de cálcio CuOH : hidróxido de cobre (I)
Al(OH)3 : hidróxido de alumínio NH4OH : hidróxido de amônio
- A carga elétrica do elemento só é usado quando ele
apresentar mais de um e deve ser escrito em algarismos
romanos.
- O NH4+ é o cátion amônio.
39

40. Bases
Fórmulas e nomenclaturas
Apesar de menos usada atualmente, existe a nomenclatura dos sufixos:
Nox menor: Hidróxido (elemento) + OSO
Nox maior: Hidróxido (elemento) + ICO
Lembre-se da nomenclatura dos oxiácidos!
Fe(OH)2 : hidróxido ser classificadas de acordo com o número
As bases podem ferroso. Fe(OH)3 : hidróxido férrico.
de hidroxilas presentes em suas fórmulas. Exemplo:
CuOH : hidróxido cuproso.
• monobases: NaOH, KOH, NH4OH Cu(OH)2 : hidróxido cúprico.
• dibases: Ca(OH)2, Fe(OH)2
AuOH : hidróxido auroso. Au(OH)3 : hidróxido áurico.
• tribases: Al(OH)3, Fe(OH)3,
• etc
Sn(OH) : hidróxido estanoso.
2 Sn(OH) : hidróxido estânico.
4
40

41. Bases
Saiba mais
41

42. Bases
Amônia (NH3): uma base diferente
Hidroxila –
íon
característico
Amônia (molécula) Amônio (íon positivo) das bases
Nas condições
ambientes é um Não confunda amônia
gás de cheiro forte com amônio!
e irritante
Ao contrário das demais bases, que sofrem dissociação
iônica, ex.: NaOH, KOH, Ca(OH)2; a amônia (composto
molecular) sofre ionização quando é dissolvida em água.
42

43. Bases
Dissociação iônica: bases de metais e ionização
da amônia
Como vimos, a amônia é uma base diferente das demais: ao
ser dissolvida em água sofre ionização e, nesse contexto,
(*) Os hidróxidos de metaispela não sejam alcalinosconsiderada
pode ser representada que fórmula NH4OH e nem alcalinos
como uma monobase
terrosos apresentam um caráter covalente bastante acentuado.
43

44. Principais bases e suas aplicações
Hidróxido de sódio. Comercialmente
(impuro) é conhecido por soda cáustica.
Usado na fabricação de sabões, é
altamente corrosivo.
Conhecido por cal extinta ou apagada,
o hidróxido de cálcio é comumente
usado na construção civil (preparação
de argamassa).
44

45. Principais bases e suas aplicações
Usado como antiácido estomacal e laxante suave
o hidróxido de magnésio é conhecido por “leite
de magnésia”, quando em suspensão aquosa.
Hidróxido de amônio. Obtido pela
dissolução da amônia (NH3) em
água, o chamado amoníaco é usado
em alguns produtos de limpeza.
45

46. Vamos Praticar
(FMU/Fiam-SP) Para combater a acidez estomacal causada pelo
excesso de ácido clorídrico, costuma-se ingerir um antiácido. Das
substâncias abaixo, encontradas no cotidiano das pessoas, a mais
indicada para combater a acidez é:
a) refrigerante
b) suco de laranja
c) água com limão
d) vinagre
e) leite de magnésia
RESPOSTA
46

47. Vamos Praticar
(FUA-AM) Analise a alternativa correta que indica uma das
substâncias ativas contidas no medicamento “aziran”, usado para
neutralizar a hiperacidez estomacal:
a) Hidróxido de sódio
b) Ácido clorídrico
c) Ácido sulfúrico
d) Hidróxido de alumínio
e) Ácido cítrico
RESPOST
A
47

48. O ácido sulfúrico é fabricado a partir
das matérias-primas enxofre mineral,
oxigênio do ar e água.
S(s) + O2(g) SO2(g)
catalisador
SO2(g) + ½ O2(g) SO3(g)
SO3(g) + H2O (l) H2SO4(aq)
O catalisador, indicado na 2ª. etapa, aumenta a velocidade
da reação, tornando-a puro, apresenta-se
Quando industrialmente viável. O catalizador
usado para esta reaçãolíquido incolor, oleoso,
como um é platina (Pt) com pentóxido de
bastante denso (d=1,84 g/cm3) e
divanádio (V2O5)
de alto ponto de ebulição (338oC)
48

49. O ácido nítrico, HNO3, é obtido industrialmente a
partir do oxigênio e do nitrogênio do ar (ou da amônia)
e da água.
faísca
N2(g) + O2(g) 2 NO(g)
OU elétrica
Pt
4NH3(g) + 5O2(g) 4 NO(g) + 6H2O(g)
A platina o NO como catalisadorNO21ª. este, por reação a reação
A seguir atua é convertido em na , e etapa, tornando com água,
suficientemente rápida para ter utilidade industrial.
produz o HNO3
2NO(g) + O2(g) 2 NO2(g)
2NO2(g) + H2O (l) HNO2(aq) + HNO3(aq)
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50. De Olho no Vestibular
(Mackenzie-SP) A partir da pirita, minério também chamado de
ouro dos tolos, pode-se obter ácido sulfúrico pelo processo
representado nas etapas abaixo:
4 FeS2 + 11 O2  2 Fe2O3 + 8 SO2
V2O5
2 SO2 + A  2 SO3
SO3 + B  H2SO4
Nesse processo, as substâncias A e B são, respectivamente:
• H2 e O2 Resolução
V2O5
• SO2 e H2S 2SO2 + O2  2SO3
SO3 + H2O  H2SO4
• O2 e H2O
A = O2
• SO2 e H2O B = H 2O RESPOSTA
• O3 e H2 50

51. De Olho no Vestibular
(FUNVEST) Ácido nítrico é produzido pela oxidação de amônia com
excesso de oxigênio, sobre um catalisador de platina, em uma
seqüência de reações exotérmicas. Um esquema simplificado
desse processo é
(a)Escreva as equações químicas balanceadas das
a) No reator: (Pt)
4NH3(g) que ocorrem4NO(g) + 6H2O(g) de oxidação
reações + 5O (g) → no reator, na torre
2
e na torre torre de oxidação, que, desta última, sai
b) Na de oxidação: Note o NO é convertido
de absorção.
Na torre
NO(g), nelaDe
a NO2 gerado.2NO (g) parte desse gás é
A maior
2NO(g) + .O2naacordo com o enunciado, uma em
aproveitada (g)própria torre, onde há oxigênio
→ 2
vez que a velocidade dessa conversãonessa
Na torre Duas reações principais ocorrem
excesso. de absorção:
2NO2(g) + H2O(l) → HNO3(aq) temperatura, o
diminui com o aumento da + HNO (aq)
torre. 2
dispositivo A deve ser que sistema de
b) A velocidade da reação um ocorre na torre de
3HNO2(aq) → HNO3(aq) + 2NO(g) + H2O(g)
oxidação, ao contrário da velocidadepara
refrigeração (trocador de calor), da maioria das
Uma parte do NO(g) é aproveitada na própria
reações químicas, diminui com o aumento da
aumentar a rapidez do processo.
torre:
temperatura. Baseando-se em tal informação,
2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g)
explique o que deve ser o dispositivo A.
RESPOSTA (A) RESPOSTA (B)
51

52. Cenas dos próximos capítulos
52

53. Créditos
Prof. Augusto Sérgio
Químico – UFBA
augustosergio@uol.com.br
Prof. Nelson Virgilio
Engenheiro Químico – UFBA
nelsonvcf@hotmail.com
53