EQUILIBRIO ACIDO
BASE
Casa: Cozinha:
- fermento (NaHCO3) (base)
- vinagre (HOAc) (ácido)
Frutas: Limão; laranja (ácidos)
Solo: adição de Ca(OH)2/(base) CaCO3 (sal)
Automóvel: bateria = ácido sulfúrico
Medicina : antiácidos: Mg(OH)2 e NaHCO3
(base)
Grupo de Substâncias
A auto- ionização da água pura produz
concentração muito baixa de iões H3O+
e OH-
H2O + H2O H3O+
(aq) + OH-
(aq)
K =
[H3O+
] [OH-
]
[H2O] 2
K [H2O] 2
= [H3O+
] [OH-
]
Kw = [H3O+
] [OH-
]
constante de
ionização da água
[H2O] = 55,5
mol/L constante
(25 ºC)
Reação de auto-ionização da água
H2O + H2O H3O+
(aq) + OH-
(aq)
[H3O+
] = [OH-
] = 1,0 x 10-7
mol/L 25 ºC
Kw = 1,0 x 10-14
25 ºC
constante de ionização da
água
Reação de auto-ionização da água
Kw = [H3O+
] [OH-
]
= (1,0 x 10-7
) (1,0 x 10-7
)
= 1,0 x 10-14
Para soluções aquosas, 25 ºC:
Solução neutra: [H3O+
] = [OH-
]
[H3O+
] = [OH-
] = 1,0 x 10-7
mol/L
Solução ácida: [H3O+
] > [OH-
]
[H3O+
] > 1,0 x 10-7
mol/L e
[OH-
] < 1,0 x 10-7
mol/L
Solução básica: [H3O+
] < [OH-
]
[H3O+
] < 1,0 x 10-7
mol/L e
[OH-
] > 1,0 x 10-7
mol/L
Equilíbrio Ácido-Base
Ácidos e Bases: Uma breve revisão
Arrhenius: ácidos aumentam a [H+
] e
bases aumentam a [OH-
] em uma
solução aquosa.
Arrhenius: ácido + base  sal + água.
Problema: a definição se aplica a
soluções aquosas.
Ácidos = substâncias
que produzem iões
H3O+
(H+
), quando
dissolvidos em água
Bases = substâncias
que produzem iões
OH-, ao serem
dissolvidos em água
HCl(aq) + H2O(aq) H3O+
(aq) + Cl-
(aq)
HCl em água= ácido forte (100% dissociado)
Arrhenius
NaOH(aq) + H2O(aq) Na+
(aq) + OH-
(aq)
NaOH em água= base forte (100% dissociada)
Ácidos e Bases - Exemplos
Reacções de transferência de H+
Brønsted-Lowry: ácido doa H+
e base aceita
H+
.
Base de Brønsted-Lowry não necessita
conter OH-
.
Ácidos e Bases - Brønsted-Lowry
exemplo: HCl(aq) + H2O(l)  H3O+
(aq) + Cl-
(aq)
 HCl doa um protão a água. Portanto, HCl é
um ácido.
 H2O aceita um protão do HCl. Portanto,
H2O é uma base.
Água = comportamento de ácido ou de base.
Substâncias Anfóteras = comportamento como
ácidos ou como bases.
Conceito de Bronsted-Lowry: conceito
de pares conjugados (mais abrangente e
pode ser aplicado a outros solventes,
além da água).
Equilíbrio da água
H2O + H2O H3O+
(aq) + OH-
(aq)
espécie
que doa
H+
(ácido 1)
espécie
receptora de
protões (base
2)
derivado
da base 2
(ácido 2)
derivado
do ácido 1
(base 1)
Ácido: doadores de protões: a uma base
Base: receptores de protões : de um acido
Ácidos e Bases - Brønsted-Lowry
Reações opostas e competitivas entre ácidos
e bases: temos duas bases competindo pelo
mesmo próton: HOH e Cl-
: a água tem maior
afinidade pelo próton que o Cl-
(a água é uma
base mais forte que o Cl-
); HCl é melhor
doador de prótons que o íon H3O+
(HCl = ácido
forte, 100% dissociado)
(ácido 1) (base 2) (ácido 2) (base 1)
HCl(aq) + H2O(aq) H3O+
(aq) + Cl-
(aq)
Ácidos e Bases - Brønsted-Lowry
Pares de Ácido-Base Conjugados
Produto do ácido após a doação do
próton = base conjugada.
Produto da base após aceitar o próton =
ácido conjugado.
HA(aq) + H2O(l) H3O
+
(aq) + A
-
(aq)
Ácidos e Bases - Brønsted-Lowry
HA (ácido) perde seu próton =
convertido em A-
(base). Portanto, HA e
A-
são pares ácido-base conjugados.
H2O (base) ganha próton = convertido
em H3O+
(ácido). Portanto, H2O e H3O+
são pares ácido-base conjugados.
Ácidos e Bases
Ácido Base
Lewis
Produzem íons
H3O+
(H+
)
= dissolvidos em
H2O
Produzem íons
OH-
= dissolvidos
em H2O
Bronsted
- Lowry
H+
(aq) + :OH-
(aq) H2O
Doa
pares de
elétrons
Aceita
pares de
elétrons
Arrhenius
Aceita um
próton [H+
]
=[H3O+
]
H2O + H2O H3O+
(aq) + OH-
(aq)
a1
a2
b2
b1
Doa próton
[H+
] =[H3O+
]
Concentração de íons H+
= expressa em
termos do negativo do logaritmo decimal
de sua concentração(mol/L) = pH
pH = - log[H+
]
Água neutra: [H3O+
] = [OH-
]
[H3O+
] = [OH-
] = 1,0 x 10-7
mol/L
pH = - log(1,0 x 10-7
) = 7
Escala de pH
Escala de pH
pH = - log[H+
] = - log[H3O+
] e
pOH = - log[OH-
]
Na água neutra a 25 C:
[H+
] = [OH-
] = 1,0 x 10-7
pH = pOH = 7,0 (meio neutro)
Em soluções ácidas:
[H+
] > 1.0  10-7
; pH < 7,0.
Em soluções básicas:
[H+
] < 1.0  10-7
; pH > 7,0.
Quanto > o pH, mais básica é a solução.
Escala de pH
amônia
suco de limão
vinagre
vinho
tomate
café preto
leite
saliva
chuva
leite de magnésia
suco gástrico
água do mar
sangue, lágrimas
NaOH, 0,1mol/L
mais
ácido
mais
básico
• em uma solução o ácido forte =
usualmente a única fonte H+
; (se a
concentração mol/L do ácido é
menor que 10-6
mol/L deve-se
considerar a auto-ionização da
água.)
• pH da solução é dado pela
concentração inicial mol/L do ácido.
HCl(aq) + H2O(aq) H3O+
(aq) + Cl-
(aq)
HCl (0,01mol/L)
Ácidos fortes
HCl em água= ácido forte (100% dissociado)
pH = 2
Ácidos fortes
Ácidos fortes mais comuns = HCl, HBr,
HI, HNO3, HClO3, HClO4, and H2SO4.
Ácidos fortes são eletrólitos fortes.
Ácidos fortes = em solução se ionizam
completamente :
Desde que pode-se usar H+
ou H3O+
:
HNO3(aq)  H+
(aq) + NO3
-
(aq)
HNO3(aq) + H2O(l)  H3O+
(aq) + NO3
-
(aq)
Ácidos fracos estão apenas
parcialmente ionizados em solução.
Há uma mistura de íons e ácido não
ionizado na solução.
Equilíbrio de ácidos fracos:
HA(aq) + H2O(l) H3O+
(aq) + A-
(aq)
[HA]
]
][A
O
[H -
3


a
K
[HA]
]
][A
[H -


a
K
Ka = constante de dissociação do ácido
ou
Ácidos fracos
Ácidos fracos em água
Ácido
Fórmula
molecular
Fórmula
estrutural
Base
conjugada
Próton ionizável em azul
Fenol
Cianidrico
Hipocloroso
Acético
Benzóico
Nitroso
Fluorídrico H
H
H
H
H
H
H
Ácidos fracos
Usando Ka para calcular o pH
Escreva a equação química balanceada
do equilíbrio.
Escreva a expressão de Ka e as
concentrações inicial e no equilíbrio (x =
mudança na concentração de H+
).
pH = - log [H+
] = - log [1,4x 10-3
]
pH = 2,9
Ácidos fracos
% de ionização = força do ácido
100
]
HA
[
]
[H
ionização
%
0
.



equ
= 1,4 %
Ácidos fracos
** HF, HCl, HBr, HI
Ácido fraco Ácidos fortes
Ácidos Binários
> diferença eletronegatividade
entre H e X (ligação mais polar)
< raio do ânion (> força de
atração H-X)
HF (Ka = 3,7 x 10-3
)
HCl (Ka = 1,8 x 108
)
HCl (Ka = 2,7 x 1010
)
HI (Ka = 2,0 x 1011
)
Ligação de hidrogênio para o HF
• A grande maioria dos hidróxidos iônicos
são bases fortes (p.ex. NaOH, KOH,
Ca(OH)2).
• Bases fortes são eletrólitos fortes e se
dissociam completamente em solução.
• pOH (e portanto o pH) de uma base
forte é dado pela concentração mol/L
inicial da base. Cuidado com a
estequiometria.
• Bases não precisam ter o íon OH-
na
fórmula.
Bases fortes
Bases fracas removem prótons das
substâncias.
Há um equilíbrio entre a base e os íons
resultantes:
Exemplo:
A constante de dissociação da base (Kb):
NH3(aq) + H2O(l) NH4
+
(aq) + OH-
(aq)
]
NH
[
]
OH
][
NH
[
3
-
4


b
K
Bases fracas
Weak base + H2O conjugate acid + OH-
Base fraca Ácido conjugado
Bases geralmente tem pares de
elétrons isolados ou cargas negativas
para poderem atacar os prótons.
Muitas bases fracas neutras contém
nitrogênio como o amoniaco (p.ex.
NH3) e as aminas (p.ex. CH3NH2 =
metilamina).
Bases fracas
Amônia
(NH3)
Piridina
(C5H5N)
Hidroxilamina
(H2NOH)
Metilamina
(NH2CH3)
íon carbonato
(CO3
2-
)
íon hipocloroso
(ClO-
)
Estrutura
Lewis
ácido
conjugado Reação de equilíbrio
Algumas bases fracas e seus equilíbrios em solução aquosa
íon
hidrogenosulfit
o
(HS-
)
Ácido: HA + H2O H3O+
+ A-
Ka
Relação entre Ka e Kb
• Quantificar a relação entre a força do
ácido e da base conjugada
Base conjugada: H2O + A-
HA + OH-
Kb
2H2O H3O+
+ OH-
Kw = Ka x Kb
pKa + pKb = pKw
Para uma dado par ácido-base conjugado: Ka . Kb = Kw
Relação entre Ka e Kb
Todas as soluções tem sempre o mesmo
valor de pH?
o que significa?
sal formado = base forte (NaOH) + ácido
forte (HCl) = 100% dissociados em solução
= [H+
] e [OH-
] livres são iguais
pH reflete a neutralidade da solução
Propriedades ácido- base de soluções de sais
NaCl em água, qual é o pH?
1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12
pH=7,0
Sal derivado de ácido fraco ou de base fraca
Base fraca: B+
(aq) + HOH BOH(aq) + H+
(aq)
pH<7,0
Ácido fraco: A-
(aq) + HOH HA(aq) + OH-
(aq)
(b2) (ac1) (ac2) (b1)
pH>7,0
HOH: doa 1 próton para o A- = ácido de
Bronsted-Lowry
A-: recebe 1 próton da água = base de
Bronsted-Lowry
Reação com a água: Hidrólise
Propriedades ácido- base de soluções de sais
Propriedades ácido - base das soluções
dependem da reação dos íons com a
água produzindo H+
ou OH-
= hidrólise.
 Solução de sais derivados de um ácido
forte e de uma base forte = neutra [p.ex.
NaCl, Ca(NO3)2].
 Solução de sais derivados de uma base
forte e de um ácido fraco = básica [p.ex.
NaOCl, Ba(C2H3O2)2].
 Solução de sais derivados de uma base
fraca e de um ácido forte = ácida [p.ex.
NH4Cl, Al(NO3)3].
 Solução de sais derivados de um ácido
fraco e de uma base fraca = pode ser
ácida ou básica = Regras do equilíbrio.
Propriedades ácido- base de
soluções de sais

Equilibrio Acido Base.pptx Bioquimica nutricional

  • 1.
  • 2.
    Casa: Cozinha: - fermento(NaHCO3) (base) - vinagre (HOAc) (ácido) Frutas: Limão; laranja (ácidos) Solo: adição de Ca(OH)2/(base) CaCO3 (sal) Automóvel: bateria = ácido sulfúrico Medicina : antiácidos: Mg(OH)2 e NaHCO3 (base) Grupo de Substâncias
  • 3.
    A auto- ionizaçãoda água pura produz concentração muito baixa de iões H3O+ e OH- H2O + H2O H3O+ (aq) + OH- (aq) K = [H3O+ ] [OH- ] [H2O] 2 K [H2O] 2 = [H3O+ ] [OH- ] Kw = [H3O+ ] [OH- ] constante de ionização da água [H2O] = 55,5 mol/L constante (25 ºC) Reação de auto-ionização da água
  • 4.
    H2O + H2OH3O+ (aq) + OH- (aq) [H3O+ ] = [OH- ] = 1,0 x 10-7 mol/L 25 ºC Kw = 1,0 x 10-14 25 ºC constante de ionização da água Reação de auto-ionização da água Kw = [H3O+ ] [OH- ] = (1,0 x 10-7 ) (1,0 x 10-7 ) = 1,0 x 10-14
  • 5.
    Para soluções aquosas,25 ºC: Solução neutra: [H3O+ ] = [OH- ] [H3O+ ] = [OH- ] = 1,0 x 10-7 mol/L Solução ácida: [H3O+ ] > [OH- ] [H3O+ ] > 1,0 x 10-7 mol/L e [OH- ] < 1,0 x 10-7 mol/L Solução básica: [H3O+ ] < [OH- ] [H3O+ ] < 1,0 x 10-7 mol/L e [OH- ] > 1,0 x 10-7 mol/L Equilíbrio Ácido-Base
  • 6.
    Ácidos e Bases:Uma breve revisão Arrhenius: ácidos aumentam a [H+ ] e bases aumentam a [OH- ] em uma solução aquosa. Arrhenius: ácido + base  sal + água. Problema: a definição se aplica a soluções aquosas. Ácidos = substâncias que produzem iões H3O+ (H+ ), quando dissolvidos em água Bases = substâncias que produzem iões OH-, ao serem dissolvidos em água
  • 7.
    HCl(aq) + H2O(aq)H3O+ (aq) + Cl- (aq) HCl em água= ácido forte (100% dissociado) Arrhenius NaOH(aq) + H2O(aq) Na+ (aq) + OH- (aq) NaOH em água= base forte (100% dissociada) Ácidos e Bases - Exemplos
  • 8.
    Reacções de transferênciade H+ Brønsted-Lowry: ácido doa H+ e base aceita H+ . Base de Brønsted-Lowry não necessita conter OH- . Ácidos e Bases - Brønsted-Lowry exemplo: HCl(aq) + H2O(l)  H3O+ (aq) + Cl- (aq)  HCl doa um protão a água. Portanto, HCl é um ácido.  H2O aceita um protão do HCl. Portanto, H2O é uma base. Água = comportamento de ácido ou de base. Substâncias Anfóteras = comportamento como ácidos ou como bases.
  • 9.
    Conceito de Bronsted-Lowry:conceito de pares conjugados (mais abrangente e pode ser aplicado a outros solventes, além da água). Equilíbrio da água H2O + H2O H3O+ (aq) + OH- (aq) espécie que doa H+ (ácido 1) espécie receptora de protões (base 2) derivado da base 2 (ácido 2) derivado do ácido 1 (base 1) Ácido: doadores de protões: a uma base Base: receptores de protões : de um acido Ácidos e Bases - Brønsted-Lowry
  • 10.
    Reações opostas ecompetitivas entre ácidos e bases: temos duas bases competindo pelo mesmo próton: HOH e Cl- : a água tem maior afinidade pelo próton que o Cl- (a água é uma base mais forte que o Cl- ); HCl é melhor doador de prótons que o íon H3O+ (HCl = ácido forte, 100% dissociado) (ácido 1) (base 2) (ácido 2) (base 1) HCl(aq) + H2O(aq) H3O+ (aq) + Cl- (aq) Ácidos e Bases - Brønsted-Lowry
  • 11.
    Pares de Ácido-BaseConjugados Produto do ácido após a doação do próton = base conjugada. Produto da base após aceitar o próton = ácido conjugado. HA(aq) + H2O(l) H3O + (aq) + A - (aq) Ácidos e Bases - Brønsted-Lowry HA (ácido) perde seu próton = convertido em A- (base). Portanto, HA e A- são pares ácido-base conjugados. H2O (base) ganha próton = convertido em H3O+ (ácido). Portanto, H2O e H3O+ são pares ácido-base conjugados.
  • 12.
    Ácidos e Bases ÁcidoBase Lewis Produzem íons H3O+ (H+ ) = dissolvidos em H2O Produzem íons OH- = dissolvidos em H2O Bronsted - Lowry H+ (aq) + :OH- (aq) H2O Doa pares de elétrons Aceita pares de elétrons Arrhenius Aceita um próton [H+ ] =[H3O+ ] H2O + H2O H3O+ (aq) + OH- (aq) a1 a2 b2 b1 Doa próton [H+ ] =[H3O+ ]
  • 13.
    Concentração de íonsH+ = expressa em termos do negativo do logaritmo decimal de sua concentração(mol/L) = pH pH = - log[H+ ] Água neutra: [H3O+ ] = [OH- ] [H3O+ ] = [OH- ] = 1,0 x 10-7 mol/L pH = - log(1,0 x 10-7 ) = 7 Escala de pH
  • 14.
    Escala de pH pH= - log[H+ ] = - log[H3O+ ] e pOH = - log[OH- ] Na água neutra a 25 C: [H+ ] = [OH- ] = 1,0 x 10-7 pH = pOH = 7,0 (meio neutro) Em soluções ácidas: [H+ ] > 1.0  10-7 ; pH < 7,0. Em soluções básicas: [H+ ] < 1.0  10-7 ; pH > 7,0. Quanto > o pH, mais básica é a solução.
  • 15.
    Escala de pH amônia sucode limão vinagre vinho tomate café preto leite saliva chuva leite de magnésia suco gástrico água do mar sangue, lágrimas NaOH, 0,1mol/L mais ácido mais básico
  • 16.
    • em umasolução o ácido forte = usualmente a única fonte H+ ; (se a concentração mol/L do ácido é menor que 10-6 mol/L deve-se considerar a auto-ionização da água.) • pH da solução é dado pela concentração inicial mol/L do ácido. HCl(aq) + H2O(aq) H3O+ (aq) + Cl- (aq) HCl (0,01mol/L) Ácidos fortes HCl em água= ácido forte (100% dissociado) pH = 2
  • 17.
    Ácidos fortes Ácidos fortesmais comuns = HCl, HBr, HI, HNO3, HClO3, HClO4, and H2SO4. Ácidos fortes são eletrólitos fortes. Ácidos fortes = em solução se ionizam completamente : Desde que pode-se usar H+ ou H3O+ : HNO3(aq)  H+ (aq) + NO3 - (aq) HNO3(aq) + H2O(l)  H3O+ (aq) + NO3 - (aq)
  • 18.
    Ácidos fracos estãoapenas parcialmente ionizados em solução. Há uma mistura de íons e ácido não ionizado na solução. Equilíbrio de ácidos fracos: HA(aq) + H2O(l) H3O+ (aq) + A- (aq) [HA] ] ][A O [H - 3   a K [HA] ] ][A [H -   a K Ka = constante de dissociação do ácido ou Ácidos fracos
  • 19.
    Ácidos fracos emágua Ácido Fórmula molecular Fórmula estrutural Base conjugada Próton ionizável em azul Fenol Cianidrico Hipocloroso Acético Benzóico Nitroso Fluorídrico H H H H H H H Ácidos fracos
  • 20.
    Usando Ka paracalcular o pH Escreva a equação química balanceada do equilíbrio. Escreva a expressão de Ka e as concentrações inicial e no equilíbrio (x = mudança na concentração de H+ ). pH = - log [H+ ] = - log [1,4x 10-3 ] pH = 2,9 Ácidos fracos
  • 21.
    % de ionização= força do ácido 100 ] HA [ ] [H ionização % 0 .    equ = 1,4 % Ácidos fracos
  • 22.
    ** HF, HCl,HBr, HI Ácido fraco Ácidos fortes Ácidos Binários > diferença eletronegatividade entre H e X (ligação mais polar) < raio do ânion (> força de atração H-X) HF (Ka = 3,7 x 10-3 ) HCl (Ka = 1,8 x 108 ) HCl (Ka = 2,7 x 1010 ) HI (Ka = 2,0 x 1011 ) Ligação de hidrogênio para o HF
  • 23.
    • A grandemaioria dos hidróxidos iônicos são bases fortes (p.ex. NaOH, KOH, Ca(OH)2). • Bases fortes são eletrólitos fortes e se dissociam completamente em solução. • pOH (e portanto o pH) de uma base forte é dado pela concentração mol/L inicial da base. Cuidado com a estequiometria. • Bases não precisam ter o íon OH- na fórmula. Bases fortes
  • 24.
    Bases fracas removemprótons das substâncias. Há um equilíbrio entre a base e os íons resultantes: Exemplo: A constante de dissociação da base (Kb): NH3(aq) + H2O(l) NH4 + (aq) + OH- (aq) ] NH [ ] OH ][ NH [ 3 - 4   b K Bases fracas Weak base + H2O conjugate acid + OH- Base fraca Ácido conjugado
  • 25.
    Bases geralmente tempares de elétrons isolados ou cargas negativas para poderem atacar os prótons. Muitas bases fracas neutras contém nitrogênio como o amoniaco (p.ex. NH3) e as aminas (p.ex. CH3NH2 = metilamina). Bases fracas
  • 26.
    Amônia (NH3) Piridina (C5H5N) Hidroxilamina (H2NOH) Metilamina (NH2CH3) íon carbonato (CO3 2- ) íon hipocloroso (ClO- ) Estrutura Lewis ácido conjugadoReação de equilíbrio Algumas bases fracas e seus equilíbrios em solução aquosa íon hidrogenosulfit o (HS- )
  • 27.
    Ácido: HA +H2O H3O+ + A- Ka Relação entre Ka e Kb • Quantificar a relação entre a força do ácido e da base conjugada Base conjugada: H2O + A- HA + OH- Kb 2H2O H3O+ + OH- Kw = Ka x Kb pKa + pKb = pKw
  • 28.
    Para uma dadopar ácido-base conjugado: Ka . Kb = Kw Relação entre Ka e Kb
  • 29.
    Todas as soluçõestem sempre o mesmo valor de pH? o que significa? sal formado = base forte (NaOH) + ácido forte (HCl) = 100% dissociados em solução = [H+ ] e [OH- ] livres são iguais pH reflete a neutralidade da solução Propriedades ácido- base de soluções de sais NaCl em água, qual é o pH? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 pH=7,0
  • 30.
    Sal derivado deácido fraco ou de base fraca Base fraca: B+ (aq) + HOH BOH(aq) + H+ (aq) pH<7,0 Ácido fraco: A- (aq) + HOH HA(aq) + OH- (aq) (b2) (ac1) (ac2) (b1) pH>7,0 HOH: doa 1 próton para o A- = ácido de Bronsted-Lowry A-: recebe 1 próton da água = base de Bronsted-Lowry Reação com a água: Hidrólise Propriedades ácido- base de soluções de sais
  • 31.
    Propriedades ácido -base das soluções dependem da reação dos íons com a água produzindo H+ ou OH- = hidrólise.  Solução de sais derivados de um ácido forte e de uma base forte = neutra [p.ex. NaCl, Ca(NO3)2].  Solução de sais derivados de uma base forte e de um ácido fraco = básica [p.ex. NaOCl, Ba(C2H3O2)2].  Solução de sais derivados de uma base fraca e de um ácido forte = ácida [p.ex. NH4Cl, Al(NO3)3].  Solução de sais derivados de um ácido fraco e de uma base fraca = pode ser ácida ou básica = Regras do equilíbrio. Propriedades ácido- base de soluções de sais