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ENSINO MÉDIO



     TRABALHO DE QUIMICA


“ÁCIDOS E BASES COMUNS EM NOSSO
           DIA- A -DIA”




                 Por

     Wanderson Joner Silva Cruz

                 Brasilia
               Maio de 2012

                                  1
TRABALHO DE QUIMICA


“ÁCIDOS E BASES COMUNS EM NOSSO
           DIA- A -DIA ”


           Trabalho                    apresentado          à
           d i s c i p l i n a : Q u í m i c a , do Prof.


           Por:
           Wanderson Joner Silva Cruz

           Série: Ensino Médio

           Nota:_____

           Data: 18/05/2012




                   Brasilia
                 Maio de 2012


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SUMÁRIO




1 - INTRODUÇÃO ............................................................................................. 04


2 – DESENVOLVIMENTO ........................................................................ 05 à 75
       2.1 - Química em nossas vidas..........................................................................05 à 07
       2.2 - Ácidos e bases.................................................................................08 à 11
       2.3 - Substâncias ácidas..........................................................................12 à 15
       2.4 - Substâncias básicas....................................................................... 15 à 18

3 – CONCLUSÃO .................................................................................................19


4 – BIBLIOGRAFIA .............................................................................................20


5 – ANEXOS .........................................................................................................21




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1 - INTRODUÇÃO


               A Química é uma ciência experimental, cujos reflexos se percebem, através de
distintas maneiras em nossa vida cotidiana. Essa grande ciência está presente ativamente em
vários setores de nossa modernidade. São eles: combustíveis, plásticos, tintas, saúde, alimentos,
petroquímica, corantes, adesivos, bebidas, materiais de limpeza, etc. Sabendo aproveitá-la do
melhor modo possível, nos trará grandes benefícios, como o a aperfeiçoamento dos confortos
humanos, declínio do número de mortes devido a evolução da medicina. Ao contrário, com base
na extração inadequada das substâncias químicas existentes na natureza e visando somente
interesses políticos e econômicos, sem se preocupar com efeitos indesejáveis e prejudiciais,
ocasionarão doenças e morte de vidas aquáticas, tendo como principal causadora a poluição.

              Através disso, comprovamos que essa ciência está presente em praticamente tudo
que aproveitamos para viver. Basta notarmos embalagens de alimentos, rótulos de produtos de
limpeza, etiquetas de roupas, bulas de remédio, os quais indicam que contêm substâncias
químicas envolvidas. Muitas empresas ainda querem iludir uma boa parte da população,
insistindo em vender alimentos isentos de química, uma grande inverdade, pois tudo que existe
no mundo é formado por matéria química.

               Observando nossas atividades diárias, verificamos que ao escovarmos os dentes,
nos alimentos, quando utilizamos um meio de transporte, quando necessitamos de algum
medicamento, ao ouvirmos uma musica, ao usarmos substâncias que permitem a limpeza e
higienização de nossos ambientes, quando trajamos roupas, quando vamos ao supermercado, etc.
Em tudo que acabamos de mencionar e muito mais, existem produtos com substâncias químicas.
Como realizaríamos estas e muitas outras ações mencionadas sem empregar princípios, materiais
ou elementos químicos? Certamente seria impossível e esse trajeto inatingível. Não usaríamos o
flúor, o bicarbonato de cálcio, componentes do creme dental. Haveria falta de certos nutritivos
devido a carência de alguns elementos químicos essenciais. Sem a extração de respectivas
substâncias químicas na natureza não teríamos o remédio. Sem as reações químicas que ocorrem
na pilha que se transforma em corrente elétrica, nossos eletrônicos não funcionariam. Com a
ausência de detergentes, alvejantes, desinfetantes, nossos lares não seriam tão limpos. A
confecção de roupas seria irrealizável sem o algodão e a lã. No supermercado, a maioria dos
produtos provém de de indústrias químicas, sem estas provavelmente só venderiam produtos
adquiridos diretamente da natureza. Em nossas casas existem também muitos materiais
químicos, principalmente no tijolo, na areia, no cimento, na madeira, no vidro, etc.




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2 – DESENVOLVIMENTO

     2.1 – QUÍMICA EM NOSSAS VIDAS



QUÍMICA: CIÊNCIA SEMPRE PRESENTE.

A química está na base do desenvolvimento econômico e tecnológico. Da siderurgia à indústria
da informática, das artes à construção civil, da agricultura à indústria aeroespacial, não há área
ou setor que não utilize em seus processos ou produtos algum insumo de origem química. Com
alto grau de desenvolvimento científico e tecnológico, a indústria química transforma elementos
presentes na natureza em produtos úteis ao homem. Substâncias são modificadas e
recombinadas, através de avançados processos, para gerar matérias-primas que serão empregadas
na formulação de medicamentos, na geração de energia, na produção de alimentos, na
purificação da água, na fabricação de bens como automóveis e computadores, na construção de
moradias e na produção de uma infinidade de itens, como roupas, utensílios domésticos e artigos
de higiene que estão no dia-a-dia da vida moderna.

A QUÍMICA DA ÁGUA PURA.

A água é a substância química mais abundante em nosso planeta. Ela cobre três quartos da
superfície da terra. Mas apenas uma pequena parte desse volume é potável e está próxima aos
centros urbanos. Sem a química, seria impossível assegurar à população o abastecimento de
água. É através de processos químicos que a água imprópria ao consumo é transformada em água
pura, límpida, sem contaminantes. O dióxido de cloro, por exemplo, é utilizado para oxidar
detritos e destruir microorganismos. O cloreto de ferro e o sulfato de alumínio absorvem e
precipitam a sujeira em suspensão, eliminando também cor, gosto e odores. O carbono ativo
retém micropoluentes e detergentes. Soda e cal neutralizam a acidez da água. É a indústria
química que fornece esses e outros produtos, permitindo ao homem continuar a usufruir de um
elemento essencial à vida: água pura e saudável.

A QUÍMICA QUE ALIMENTA.

Como alimentar uma população em constante crescimento sem esgotar os recursos naturais do
solo? A resposta é dada pela química. É através de produtos químicos que se fertiliza a terra,
conservando e aumentando o seu potencial produtivo. A reposição de elementos como o
nitrogênio, fósforo, potássio e cálcio, entre outros, retirados pela ação de chuvas, ventos,
queimadas e constantes colheitas, é fundamental para manter a produtividade da terra. Sem os
fertilizantes químicos, áreas esgotadas ou impróprias à agricultura teriam sido abandonadas, com
consequente queda na produção de alimentos. Mais: novas áreas agrícolas teriam de ser abertas,
reduzindo as reservas de matas e florestas. Também os defensivos químicos têm um importante
papel nessa tarefa. Com eles, o agricultor garante a qualidade dos alimentos, a produtividade das
plantações e evita a disseminação de doenças. Na pecuária, os medicamentos veterinários
preservam a saúde dos rebanhos, evitam epidemias e aumentam a produtividade. A química,
como se vê, é fértil em soluções que possam ajudar o homem a vencer o fantasma da fome.




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A QUÍMICA DA SAÚDE

A química está presente em praticamente todos os medicamentos modernos. Sem ela, os
cientistas não poderiam sintetizar novas moléculas, que curam doenças e fortalecem a saúde
humana. Mas a aplicação da química vai além dos medicamentos. Ela cerca o homem de outros
cuidados que prolongam e protegem a vida. Fornecedor de uma quantidade fantástica de
produtos básicos para outras indústrias, o setor químico também desenvolveu matérias-primas
específicas para a medicina. Válvulas cardíacas, próteses anatômicas, seringas descartáveis,
luvas cirúrgicas, recipientes para soro, tubos flexíveis e atóxicos e embalagens para coleta e
armazenamento de sangue são apenas alguns dos exemplos dos produtos de origem química que
revolucionaram a medicina. Hospitais, clínicas, laboratórios, enfermarias e unidades de terapia
intensiva têm na química uma parceira indispensável. Os modernos equipamentos utilizados em
cirurgias ou diagnósticos foram fabricados com matérias-primas químicas. Avançados
desinfetantes combatem o risco de infecções. Reagentes aceleram o resultado de exames
laboratoriais. Na medicina, mais do que em qualquer outra atividade, fica patente que química é
vida.

A QUÍMICA DO DIA-A-DIA

A química nos acompanha 24 horas por dia. Ela está presente em praticamente todos os produtos
que utilizamos no dia-a-dia. Do sofisticado computador à singela caneta esferográfica, do
possante automóvel ao carrinho de brinquedo, não há produto que não utilize matérias-primas
fornecidas pela indústria química. Teclados, gabinetes e disquetes dos computadores, para ficar
apenas em alguns exemplos, são moldados em resinas plásticas. No automóvel, há uma lista
enorme de produtos de origem química: volantes, painéis, forração, bancos, fiação elétrica
encapada com isolantes plásticos, mangueiras, tanques de combustível, pára-choques e pneus são
apenas alguns desses itens. A maioria dos alimentos chegou às nossas mãos em embalagens
desenvolvidas pela química. Em nossas roupas, há fibras sintéticas e corantes de origem química.
Em nossa casa, há uma infinidade de produtos fornecidos, direta ou indiretamente, pela indústria
química: a tinta que reveste as paredes, potes e brinquedos em plástico, tubos para condução de
água e eletricidade, tapetes, carpetes e cortinas. Isso sem falar nos componentes químicos das
máquinas de lavar roupas e louças, na geladeira, no microondas, no videogame e no televisor.
Nos produtos que utilizamos em nossa higiene pessoal e na limpeza da casa também podemos
perceber a presença da química. É só prestar atenção. Nosso cotidiano seria realmente muito
mais difícil sem a química. É para ajudar o homem a ter mais saúde, mais conforto, mais lazer e
mais segurança que a indústria química investe dia-a-dia em tecnologia, em processos seguros e
no desenvolvimento de novos produtos. O resultado é o progresso.

A QUÍMICA DOS NOVOS MATERIAIS

Um dos principais ramos industriais da química é o segmento petroquímico. A partir do eteno,
obtido da nafta derivada do petróleo ou diretamente do gás natural, a petroquímica dá origem a
uma série de matérias-primas que permite ao homem fabricar novos materiais, substituindo com
vantagens a madeira, peles de animais e outros produtos naturais. O plástico e as fibras sintéticas
são dois desses produtos. O polietileno de alta densidade (PEAD), o polietileno de baixa
densidade (PEBD), o polietileno tereftalato (PET), o polipropileno (PP), o poliestireno (PS), o
policloreto de vinila (PVC) e o etileno acetato de vinila (EVA) são as principais resinas
termoplásticas. Nas empresas transformadoras, essas resinas darão origem a autopeças,
componentes para computadores e para as indústrias aeroespacial e eletroeletrônica, a garrafas,
calçados, brinquedos, isolantes térmicos e acústicos ...enfim, a tantos itens que fica difícil

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imaginar o mundo, hoje, sem o plástico, tantas e tão diversas são as suas aplicações. Os produtos
das centrais petroquímicas também são utilizados para a produção, entre outros, de etilenoglicol,
ácido tereftálico, dimetiltereftalato e acrilonitrila, matérias-primas para a produção dos fios e
fibras de poliéster, de náilon, acrílicos e do elastano. As fibras sintéticas, em associação ou não
com fibras naturais como o algodão e a lã, são transformadas em artigos têxteis e em produtos
utilizados por diferentes indústrias, como a de pneumáticos, por exemplo. E, a cada dia, surgem
novas aplicações para as fibras sintéticas e para as resinas termoplásticas. Resultado: maior
produção, menores preços e maior facilidade de acesso da população aos bens de consumo,
gerando mais qualidade de vida.

A QUÍMICA DESENHA O FUTURO

Veículos totalmente recicláveis, construídos com materiais mais resistentes porém mais leves do
que o aço. Moradias seguras e confortáveis, erguidas rapidamente e a um custo mais baixo.
Produtos que, ao entrar em contato com o solo, são degradados e se transformam em substâncias
que ajudam a recuperar a fertilidade da terra. Plantações de vegetais que produzem plásticos.
Combustíveis de alto rendimento energético e não-poluentes. Medicamentos ainda mais eficazes.
Substâncias capazes de tornar inertes os esgotos de toda uma cidade. Recuperação de áreas
devastadas por séculos de exploração. Sonhos? Não para a química, uma ciência que
constantemente amplia as fronteiras do conhecimento. Voltada para o futuro, a indústria química
investe grande parte do seu faturamento em pesquisa e desenvolvimento. Foi a indústria química
que, com as fibras sintéticas, permitiu ao setor têxtil ampliar a produção e baratear os preços das
roupas. Com os plásticos, foram criadas embalagens que conservam alimentos e remédios por
longos períodos, tubos resistentes à corrosão e peças e componentes utilizados pelas mais
diferentes indústrias. Isto para ficar apenas em alguns exemplos. Da mesma forma, será a
indústria química que facilitará ao homem desenvolver processos e materiais que lhe permitirão
assegurar alimento, moradia e conforto às novas gerações. Muito do futuro do homem e do
planeta está sendo desenhado hoje pela química.

A QUÍMICA RESPONSÁVEL

Evitar ou controlar o impacto causado pelas atividades humanas ao meio ambiente é uma
preocupação mundial. Como em muitas outras atividades, a fabricação de produtos químicos
envolve riscos. Mas a indústria química, apontada por muitos anos como vilã nas agressões à
natureza, tem investido em equipamentos de controle, em novos sistemas gerenciais e em
processos tecnológicos para reduzir ao mínimo o risco de acidentes ecológicos. Um exemplo da
aplicação dessa nova visão é o Programa Atuação Responsável®, coordenado em âmbito
nacional pela Associação Brasileira da Indústria Química - ABIQUIM. O Programa Atuação
Responsável® estabelece procedimentos de melhoria contínua em vários campos de atividade da
indústria, com destaque para a redução na emissão de efluentes, controle de resíduos, saúde e
segurança no trabalho e preparação para o atendimento a emergências. Todo o ciclo de vida de
um produto químico é detidamente analisado para evitar qualquer risco ao meio ambiente,
mesmo quando a embalagem é descartada pelo consumidor. Efluentes e resíduos são tratados até
se tornarem inertes. Sofisticados equipamentos de controle ambiental estão em operação em
várias empresas. Equipes são constantemente treinadas para atuarem prontamente em caso de
acidentes com produtos químicos, evitando riscos ao homem e ao meio ambiente. A indústria
química trabalha, investe e pesquisa para jogar limpo com a natureza. Um jogo em que todos
ganham.



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2.2 – ACIDOS E BASES

               As duas funções mais importantes da química: ácidos e bases. São os grandes
pilares de toda a vida de nosso planeta, bem como da maioria das propriedades do reino mineral.
Íons carbonatos e bicarbonatos (ambos básicos) estão presentes na maior parte das fontes de
água e de rochas, junto com outras substâncias básicas como fostatos, boratos, arsenatos e
amônia. Em adição, vulcões podem gerar águas extremamente ácidas pela presença de HCl e
SO2. A fotossíntese das plantas pode alterar a acidez da água nas vizinhanças por produzir CO2,
a substância geradora de ácido mais comum na natureza. A fermentação do suco de frutas pode
vir a produzir ácido acético. Quando utilizamos nossos músculos em excesso sentimos dores
provocados pela liberação de ácido lático.

               Com tamanha freqüência em nosso ambiente, não é de se espantar que os ácidos e
bases tenham sido estudados por tantos séculos. Os próprios termos são medievais: "Ácido" vem
da palavra latina "acidus", que significa azedo. Inicialmente, o termo era aplicado ao vinagre,
mas outras substâncias com propriedades semelhantes passaram a ter esta denominação.
"Álcali", outro termo para bases, vem da palavra arábica "alkali", que significa cinzas. Quando
cinzas são dissolvidas em água, esta se torna básica, devido a presença de carbonato de potássio.
A palavra "sal" já foi utilizada exclusivamente para referência ao sal marinho ou cloreto de
sódio, mas hoje tem um significado muito mais amplo.

Os íons hidrônio e hidróxido

               A água é uma substância deveras bizarra. Entre várias propriedades anômalas, há
uma de particular interesse no estudo de ácidos e bases: a auto-ionização. De fato, duas
moléculas de água podem interagir e produzir dois íons: um cátion, o hidrônio, e um ânion, o
hidróxido. É uma reação onde ocorre uma transferência de próton de uma molécula de água para
outra. A existência da auto-ionização da água foi provada, ainda no século IXX, por Friedrich
Kohlraush. Ele descobriu que a água, mesmo que totalmente purificada e de-ionizada, ainda
apresenta uma pequena condutividade elétrica. Kohlraush atribuiu esta propriedade à existência
de íons na água, mais precisamente íons hidrônios e hidróxidos.

               A compreensão da auto-ionização da água é o ponto de partida para os conceitos
de ácidos e bases aquosos.

Conceitos de ácidos e bases

               Um dos primeiros conceitos de ácidos e bases que levavam em conta o caráter
estrutural das moléculas foi desenvolvido no final do século 19, por Svante Arrhenius, um
químico sueco. Ele propôs que os ácidos eram substâncias cujos produtos de dissociação iônica
em água incluiam o íon hidrogênio (H+) e bases as que produzem o íon hidróxido (OH-).

Este conceito, embora utilizado até hoje, tem sérias limitações:

1) só pode ser empregado a soluções aquosas;
2) o íon H+, de fato, sequer existe em solução aquosa;
3) não pode ser aplicado para outros solventes.
4) segundo este conceito, somente são bases substâncias que possuem OH- em sua composição.



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É verdade para o NaOH, mas outras substâncias, como a amônia, não são bases de
acordo com o conceito de Arrhenius.

               Em 1923, J.N. Bronsted, em Copenhagen (Denmark) e J.M. Lowry, em
Cambridge (England) independentemente sugeriram um novo conceito para ácidos e bases.
Segundo eles, ácidos são substâncias capazes de doar um próton em uma reação química. E
bases, compostos capazes de aceitar um próton numa reação. Este conceito ficou conhecido
como "definição de Bronsted", pois este e seus alunos foram mais ágeis na difusão da nova
idéia. Esta nova definição é bem mais ampla, pois explica o caráter básico da amônia e o caráter
ácido do íon amônio, por exemplo.




               Repare que, na reação com amônia, a água se comporta como um ácido, pois doa
um próton; já na reação com o amônio, a água se comporta como uma base, pois aceita um
próton deste íon.

            A água, portanto, é um exemplo de substância anfiprótica, isto é, moléculas que
podem se comportar como um ácido ou como uma base de Bronsted.

                 De acordo com Bronsted, a dissociação do HCl promove a formação de outro íon:
o íon hidrônio




               Como vimos, a noção de ácidos e bases de Bronsted envolve, sempre, a
transferência de um próton - do ácido para a base. Isto é, para um ácido desempenhar seu caráter
ácido, ele deve estar em contato com uma base. Por exemplo: o íon bicarbonato pode transferir
um próton para a água, gerando o íon carbonato.




               Como a reação é reversível, o íon carboxilato pode atuar como uma base,
aceitando, na reação inversa, um próton do íon hidrônio - que atua como um ácido. Portanto, os
íons bicarbonato e carbonato estão relacionados entre si, pela doação ou ganho de um próton,
assim como a água e o íon hidrônio. Um par de substâncias que diferem pela presença de um
próton é chamado de par ácido-base conjugado.

               Desta forma, o íon carbonato é a base conjugada do ácido bicarbonato, e o íon
hidrônio é o ácido conjugado da base H2O.

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O íon HPO42- é a base conjugada do íon H2PO4-.


Identificação de ácidos e bases

              Em água, alguns ácidos são melhores doadores de prótons do que outros,
enquanto que algumas bases são melhores aceptoras de prótons do que outras. Por exemplo: uma
solução aquosa de HCl diluída consiste, praticamente, de íons cloreto e hidrônio, uma vez que
quase 100% das moléculas do ácido são ionizadas. Por isso, este composto é considerado um
ácido de Bronsted forte.

               Em contraste, uma solução diluída de ácido acético contém apenas uma pequena
quantidade de íons acetato e hidrônio - a maior parte das moléculas permanece na forma não
ionizada. Este composto é, portanto, considerado um ácido Bronsted fraco.

               De acordo com o modelo de Bronsted, um ácido doa um próton para produzir uma
base conjugada. Entretanto, esta base conjugada pode vir a aceitar o próton de volta, retornando
ao ácido conjugado. A espécie capaz de se ligar mais fortemente ao próton é que vai determinar a
força do ácido ou da base. Portanto,

a) quanto mais forte for o ácido, mais fraca é a base conjugada

Neste caso, a ligação H-A é bastante fraca, e o íon A- é estável, ou seja, é uma base fraca.

b) quanto mais fraco for o ácido, mais forte é a base conjugada.

              Isto significa que a ligação H-A é uma ligação forte, pois o íon A- é pouco estável
e representa uma base forte, que tende a recapturar o próton.

               Numa solução aquosa de HCl, duas bases entrarão numa disputa pelo próton: o
íon cloreto e a água. Como a água é uma base mais forte, praticamente todo o HCl perde o
próton para esta.




               Já numa solução aquosa de ácido acético, a água sai perdendo: a base mais forte é
o íon acetato! Por isso, apenas parte das moléculas deste ácido sofrem ionização.




                                                                                               10
Como vimos anteriormente, a água sofre um processo de auto-ionização,
produzindo íons hidrônios e hidróxidos.




              Entretanto, como o íon hidróxido é uma base muito mais forte do que a água, da
mesma forma que o íon hidrônio é um ácido muito mais forte, o equlíbrio é grandemente
deslocado para o lado esquerdo da equação. De fato, a 25oC, apenas 2 de cada um bilhão de
moléculas sofrem auto-ionização. Quantitativamente, podemos descrever o processo como:




               Todavia, em água pura ou em uma solução aquosa diluída, o termo [H2O] é uma
constante (55,5 mol/L). Desta forma, podemos simplificar a equação acima como:

Keq.[H2O]2 = Kw e Kw = constante de ionização da água = [H3O+].[OH-] a 25oC, Kw = 1,008
x 10-14 M2

              Esta expressão de Kw é muito importante, e deve ser memorizada, pois é
através dela que todos os conceitos de pH e pOH são deduzidos.

              O equilíbrio da reação entre o ácido acético e a água pode ser descrito pela
constante abaixo:




                Novamente, no caso de soluções diluídas, o termo [H2O] é constante, e podemos
substituir a equação por Keq. [H2O]=Ka, que fica:




             Esta é a expressão para a constante de ionização ácida, Ka. Da mesma forma,
podemos escrever a expressão para Kb, a constante de ionização básica. Vamos utilizar a reação
da amônia com água como exemplo:




                                                                                           11
2.3 – SUBSTÂNCIAS ÁCIDAS



                Acido, segundo Arrhenius (1887), é toda substância que, em solução aquosa,
libera única e exclusivamente íons H+. Um exemplo é o ácido clorídrico, de fórmula HCl:



              Muitos anos mais tarde, em 1923, Brønsted e Lowry propuseram a ideia de que
ácido é uma substância que pode ceder prótons (íons H+).

              Esta última definição, generaliza a teoria de ácidos de Arrhenius. A teoria de
Brønsted e Lowry de ácidos também serve para dissoluções não aquosas; as duas teorias são
muito parecidas na definição de ácido, mas a de Brønsted-Lowry é muito mais geral.

              Lewis em 1923 ampliou ainda mais a definição de ácidos, teoria que não obteve
repercussão até alguns anos mais tarde. Segundo a teoria de Lewis um ácido é aquela espécie
química que, em qualquer meio, pode aceitar um par de elétrons. Desta forma incluem-se
substâncias que se comportam como ácidos, mas não cumprem a definição de Brønsted e Lowry,
sendo denominadas ácidos de Lewis.[3] Visto que o próton, segundo esta definição, é um ácido
de Lewis (tem vazio o orbital 1s, onde pode alojar-se o par de elétrons), pode-se afirmar que
todos os ácidos de Brønsted-Lowry são ácidos de Lewis, e todos os ácidos de Arrhenius são de
Brønsted-Lowry.

       Exemplos de ácidos de Brønsted e Lowry: HCl, HNO3, H3PO4 – se doarem o H+ durante
       a reação.

       Se estiverem em solução aquosa também são ácidos de Arrhenius.

       Exemplos de ácidos de Lewis: Ag+, AlCl3, CO2, SO3 – se receberem par de elétrons.

Dissociação e equilíbrio

               As reações de ácidos são generalizadas frequentemente na forma HA H+ + A-,
onde HA representa o ácido, e A- é a base conjugada. Os pares ácido-base conjugados diferem
em um protón, e podem ser convertidos pela adição ou eliminação de um protón (protonação e
deprotonação, respectivamente). Observe que o ácido pode ser a espécie carregada, e a base
conjugada pode ser neutra, em cujo caso o esquema de reação generalizada poderia ser descrito
como HA+ H+ + A. Em solução existe um equilíbrio entre o ácido e sua base conjugada. A
constante de equilíbrio K é uma expressão das concentrações do equilíbrio das moléculas ou íons
em solução. Os colchetes indicam concentração, assim [H2O] significa a concentração de [H2O].
A constante de dissociação ácida Ka é usada geralmente no contexto das reações ácido-base. O
valor numérico de Ka é igual à concentração dos produtos, dividida pela concentração dos
reagentes, sendo o reagente o ácido (HA) e os produtos a base conjugada e H+.




                                                                                            12
O ácido mais forte tenderá a ter o Ka maior que o ácido mais fraco; a relação dos
íon hidrogênio com o ácido será maior para o ácido mais forte, pois o ácido mais forte tem uma
tendência maior a perder seu próton. Devido à gama de valores possíveis para Ka se estender por
várias ordens de magnitude, mais frequentemente utiliza-se uma constante mais manipulável,
pKa, onde pKa = -log10 Ka. Os ácidos mais fortes têm o pKa menor do que os ácidos fracos. Os
valores de pKa. determinados experimentalmente a 25 °C em solução aquosa geralmente
aparecem em livros e material de referência.[4]

Força dos ácidos (segundo Arrhenius)




              Um parafuso (contendo ferro em sua composição) e um fio de cobre mergulhados
em uma base libera uma substância ofensiva para a natureza humana. O ácido clorídrico não
reage com o fio de cobre.)

       Um ácido forte é aquele que se ioniza completamente na água, isto é, libera íons H +,
       porém não os recebe. O exemplo anterior (ácido clorídrico) é um ácido forte. Outro é o
       ácido nítrico.[5]
       Um ácido fraco também libera íons H+ , porém parcialmente, estabelecendo um equilíbrio
       químico. A maioria dos ácidos orgânicos são deste tipo, e também alguns sais como o
       cloreto de alumínio.[5]

       HAc        H+ + Ac- ( em solução aquosa )

Neste caso HAc equivale ao ácido acético, e a seta dupla indica o equilíbrio.

Aspectos liberais genéricos da força dos ácidos

       Ao tratar de hidrácidos:

                 São fortes os ácidos HCl, HBr e HI. HF é o único moderado e os demais são
ácidos fracos.

       Ao tratar de Oxiácidos:

Considere a notação geral: Hx(Elemento)Oy. Teremos um ácido forte se: y - x >= 2 (y - x >
1).((x.r) -1 >y) Um ácido moderado se: y - x = 1 . Um ácido fraco se: y - x = 0 (y = x) .

Autoionização

                                                                                            13
Pela teoria de Ahrrenius, existem os conceitos de bases conjugadas. Nesta visão,
uma molécula de água, por exemplo, reage com outra, transferindo íon H+, ou seja, uma agindo
como ácido e outra como base[6]:

H2O + H2O      H3O+ + OH- ( em solução aquosa ).

              Assim, o OH- é a base conjugada da água e o H3O+ é o ácido conjugado da água.

              É importante notar que, formam-se íons, o que pode ser comprovado pela pequena
condutividade residual em água pura (0,056 microS/cm, o que mostra que a reação só ocorre em
pequena proporção.

              Ácidos também se auto-ionizam, como o HF, o H2SO4 e o ácido acético, sendo
observadas reações ácido-base desta maneira também nestes solventes.

Ácidos resistentes e não resistentes

               Como extensão a teoria de Lewis, criada por Pearson foi criado um conceito de
dureza e moleza para ácidos e bases. Estes termos se referem, respectivamente, a dificuldade ou
facilidade com que as "nuvens eletrônicas" ("superfície" externa do átomo, região de maior
probabilidade dos elétrons mais externos, HOMO) podem ser deformadas.E um desses exemplos
é que ele é o único que pode doar , ou seja , ceder prótons que sua carga fica H+

               Este ponto de vista é importante para análise de estabilidade/força de ligações
entre ácidos e bases, influenciando áreas da química como catálise. Basicamente, ácidos duros
como o H+, HF, BF3, AlCl3, formarão ligações mais fortes com bases duras, como OH-, NH3, e
ácidos e bases moles farão ligações mais fortes entre si, enquanto ligações duro-mole serão mais
fracas ou não ocorrerão. Exemplos de bases moles são PH3, I-. Exemplos de ácidos moles são
Hg2+, CuI, BH3.

              Classificação dos ácidos

Quanto ao número de hidrogênios ionizáveis

Monácidos - liberam um íon H+ por molécula: HCl, HNO3, HClO4, etc. Diácidos - liberam dois
íons H+ por molécula: H2S, H2CO3, H2SO4, etc. Triácidos - liberam três íons H+ por molécula:
H3BO3, H3PO4, H3SO4, etc. Tetrácidos - liberam quatro íons H+ por molécula: H4P2O7,
H4SiO4, etc.

Quanto à presença de oxigênio

Hidrácidos, sem oxigênio (fórmula geral: HnA)
Oxiácidos, com oxigênio (formula geral: HnAO)

Quanto à volatilidade

Fixos: H2SO4, H3PO4, H3BO3, H3PO3
Voláteis : HCl, HBr, HI, H2S, HCN, HNO3, entre outros.



                                                                                             14
Quanto à força

N é o número de moléculas que foram ionizadas pelo número total de moléculas. Força:

       Forte: Grau de ionização acima de 50% (HCl, HBr, HI);
       Semiforte ou Moderado: Grau de ionização de 5% a 50% (HF);
       Fraco: Grau de ionização abaixo de 4% (os demais);

Quanto ao número de grupos funcionais (H+)

Monopróticos:são ácidos que liberam apenas um H+ em solução aquosa e só tem um hidrogênio
em sua estrutura, ex: HCl;
Dipróticos:liberam dois H+ em solução aquosa e só três hidrogênios em sua estrutura, ex:
H2Cr2O7, H2MnO4,H2S;
Tripróticos: liberam três H+ em solução aquosa e só quatro hidrogênios em sua estrutura, ex:
H3PO2, H3PO3.

Quanto ao grau de hidratação

Orto: Ácido hidratado: H3PO4 (Fosfórico)
Meta: Ácido menos uma molécula de água: H3PO4 - H2O = HPO3 (Metafosfórico)
Piro: 2 ácidos menos uma molécula de água: 2 H3PO4 - H2O = H4P2O7 (Pirofosfórico)



     2.4 – SUBSTÂNCIAS BÁSICAS



Substâncias básicas

              Ainda conforme Arrhenius , substâncias básicas são aquelas que em solução
aquosa liberam o íon OH- chamado hidroxila.

BOH = B+ + OH-

               Substâncias básicas também são consideradas perigosas assim como os ácidos e
requerem cuidados tais como o uso dos mesmos equipamentos de proteção e evitar contato com
partes do corpo.

             Estas precauções são necessárias porque substâncias básicas também causam
queimaduras graves .

              Ao contrário dos ácidos , as bases liberam hidroxilas OH- que são responsáveis
pela redução das outras espécies químicas que estão em contato.

NH2OH = NH2+ + OH-

              Assim como os ácidos são classificados em fortes ou fracos, as bases também
podem ser classificadas em bases fortes ou fracas.

                                                                                          15
Esta classificação é análoga aos ácidos , pois uma base forte é aquela que possui
uma constante de dissociação alta.

              A constante de dissociação Kb também é obtida de forma semelhante à
constante de equilíbrio para soluções aquosas:

NH2OH = NH2+ + OH-




               Algumas bases formadas por elementos pertencentes às famílias dos metais
alcalinos e metais alcalinos terrosos são consideradas fortes.

                Substâncias anfipróticas são aquelas consideradas ácidas e básicas ao mesmo
tempo.

                A caracterização de soluções ácidas ou básicas: pH e pOH.

                Por conveniência, a concentração do íon Hidrogênio é expressa sempre na forma
de pH.

                Este termo foi introduzido por um químico dinamarquês chamado Sorensen em
1909.

                A letra "p" significa potenz , palavra do vocabulário alemão que significa
potência.

                A relação entre a concentração de íons Hidrogênio e o valor pH é definido
pela equação:

pH = - log[H+]

             Da mesma forma podemos utilizar essa terminologia para caracterizar a
concentração de íons OH- em uma solução básica:

pOH = - log[OH-]

Ou uma solução qualquer:

pK = - log K

               Todos os logarítnos citados acima estão na base 10 e K pode ser qualquer valor de
constante de equilíbrio.

A relação entre os valores de pH e pOH é definida como:

pH + pOH = 14

                                                                                             16
Isso ocorre porque à 25o C o produto iônico da água é 10-14

H2O = H+ + OH-

              Portanto o produto das concentrações dos íons H+ e OH- deve ser 10-14

Utilizando as propriedades dos logarítmos:

[H+].[ OH-] = 10-14

log [H+].[ OH-] = log 10-14

log [H+] + log [OH-] = -14

- log [H+] - log [OH-] = 14

pH + pOH = 14

Indicadores

             Existem alguns ácidos fracos que possuem uma certa cor quando estão em sua
forma molecular e uma cor diferente quando estão na forma ionizada.

               Isso pode ser muito útil, pois dependendo da cor da solução podemos saber se o
ácido está ionizado ou não.

              Mais do que isso, podemos saber a concentração do íon Hidrogênio na solução.

              Por isso dizemos que esses ácidos fracos são indicadores da concentração do íon
Hidrogênio.

              Podemos chamar essas substâncias de Indicadores.




              Ao aplicar o princípio de Le Chatelier, sabemos que aumentando a concentração
do íon Hidrogênio o indicador (ácido fraco) assume a forma molecular (não-ionizada).

              Por outro lado, se a concentração do íon Hidrogênio diminuir o indicador assume
a forma ionizada.

              Assim como os ácidos se ionizam de acordo com sua constante de equilíbrio,
os indicadores também possuem a constante de equilíbrio:




                                                                                             17
Através dessa equação podemos calcular a concentração mínima de íons
Hidrogênio para surgir a cor "A" na solução. A partir disso podemos também calcular o pH dessa
situação.

               Geralmente as substâncias indicadores são utilizadas para identificar substâncias
ácidas ou básicas. A cor do indicador varia de acordo com o pH da solução.

                         Indicador       Meio Básico     Meio Ácido

                         Tornassol       Azul            Vermelho

                         Fenolftaleína   Incolor         Vermelho

                         Metil Orange    vermelho        Amarelo




                                                                                             18
3 - CONCLUSÃO

               Química é a ciência que estuda a composição e as propriedades das diferentes
matérias, suas transformações e variações de energia.

              Química é uma ciência que conquista um lugar central e essencial em todos os
assuntos do conhecimento humano. Relaciona-se com outras ciências como a Biologia, Ciências
Ambientais, Física, Medicina e Ciências da Saúde.

                A Química é utilizada em muitas atividades, como por exemplo, os agricultores a
utilizam para melhorar a acidez do solo, os médicos para conhecer a composição das substâncias
utilizadas como medicamento. Pensando nisto, e em tantos outros aspectos em que a Química é
útil, pode-se dizer que, sem os seus conhecimentos e aplicação seria impossível viver.

               A Química, enquanto ciência experimental, tem seu processo de descoberta ligado
a preocupação que as culturas antigas tinham em compreender a relação entre o ser humano, a
natureza e seus fenômenos.

               Para entender esses fenômenos, Empédocles, filósofo grego, atribuiu uma idéia de
explicação da constituição da matéria, por quatro elementos: o fogo, o ar, a água e a terra.
Posteriormente, Aristóteles apresentou a idéia de que esses elementos poderiam ser diferenciados
por suas características.

             Outra idéia foi exposta em 400 a.C, quando os filósofos Leucipo e Demócrito,
explicavam que a matéria seria composta de átomos, pequenas partículas indivisíveis.

               O método científico da Química recebeu influência de Boyle, que diferenciou a
definição de elemento químico da enunciada anteriormente pelos antigos gregos.
               Ácidos e bases são encontrados em quase todos os lugares. Do interior de células
que nos mantêm vivos, passando pela composição do sangue, pelos produtos de consumo que
nos rodeiam, e até as manchetes de jornais sobre o perigo da chuva ácida; ácidos e bases são
compostos centrais e essenciais na natureza e na produção industrial.Nos laboratórios, muitas das
reações usadas para identificar substâncias envolvem ácidos e bases.

              A química também é responsável pela elaboração remédios para combater
doenças, dores, dores no estomago como azia, com um composto de sais minerais e ácidos,
fazemos igestão do liquido alcalino o estomago funciona fazendo a digestão dos alimentos que
estão provocando o mal estar, ela está presente nos moveis, nos eletros, nas construções, nos
combustíveis e etc.




                                                                                              19
4 - BIBLIOGRAFIA


http://www.eurochemicals.com.br/a-importancia-da-quimica-em-nossa-vida.php




http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/acidos-e-bases/acidos-e-bases.php



http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=49746&op=all



http://wmnett.com.br/quimica/a-quimica-nas-nossas-vidas/



http://www.vestibular1.com.br/revisao/r420.htm



http://www.followscience.com/content/acidos-e-bases-20522




http://www.dignow.org/post/%C3%A1cidos-e-bases-3454013-72188.html




                                                                              20
5 - ANEXOS




             21

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Trabalho de quimica ensino médio

  • 1. ENSINO MÉDIO TRABALHO DE QUIMICA “ÁCIDOS E BASES COMUNS EM NOSSO DIA- A -DIA” Por Wanderson Joner Silva Cruz Brasilia Maio de 2012 1
  • 2. TRABALHO DE QUIMICA “ÁCIDOS E BASES COMUNS EM NOSSO DIA- A -DIA ” Trabalho apresentado à d i s c i p l i n a : Q u í m i c a , do Prof. Por: Wanderson Joner Silva Cruz Série: Ensino Médio Nota:_____ Data: 18/05/2012 Brasilia Maio de 2012 2
  • 3. SUMÁRIO 1 - INTRODUÇÃO ............................................................................................. 04 2 – DESENVOLVIMENTO ........................................................................ 05 à 75 2.1 - Química em nossas vidas..........................................................................05 à 07 2.2 - Ácidos e bases.................................................................................08 à 11 2.3 - Substâncias ácidas..........................................................................12 à 15 2.4 - Substâncias básicas....................................................................... 15 à 18 3 – CONCLUSÃO .................................................................................................19 4 – BIBLIOGRAFIA .............................................................................................20 5 – ANEXOS .........................................................................................................21 3
  • 4. 1 - INTRODUÇÃO A Química é uma ciência experimental, cujos reflexos se percebem, através de distintas maneiras em nossa vida cotidiana. Essa grande ciência está presente ativamente em vários setores de nossa modernidade. São eles: combustíveis, plásticos, tintas, saúde, alimentos, petroquímica, corantes, adesivos, bebidas, materiais de limpeza, etc. Sabendo aproveitá-la do melhor modo possível, nos trará grandes benefícios, como o a aperfeiçoamento dos confortos humanos, declínio do número de mortes devido a evolução da medicina. Ao contrário, com base na extração inadequada das substâncias químicas existentes na natureza e visando somente interesses políticos e econômicos, sem se preocupar com efeitos indesejáveis e prejudiciais, ocasionarão doenças e morte de vidas aquáticas, tendo como principal causadora a poluição. Através disso, comprovamos que essa ciência está presente em praticamente tudo que aproveitamos para viver. Basta notarmos embalagens de alimentos, rótulos de produtos de limpeza, etiquetas de roupas, bulas de remédio, os quais indicam que contêm substâncias químicas envolvidas. Muitas empresas ainda querem iludir uma boa parte da população, insistindo em vender alimentos isentos de química, uma grande inverdade, pois tudo que existe no mundo é formado por matéria química. Observando nossas atividades diárias, verificamos que ao escovarmos os dentes, nos alimentos, quando utilizamos um meio de transporte, quando necessitamos de algum medicamento, ao ouvirmos uma musica, ao usarmos substâncias que permitem a limpeza e higienização de nossos ambientes, quando trajamos roupas, quando vamos ao supermercado, etc. Em tudo que acabamos de mencionar e muito mais, existem produtos com substâncias químicas. Como realizaríamos estas e muitas outras ações mencionadas sem empregar princípios, materiais ou elementos químicos? Certamente seria impossível e esse trajeto inatingível. Não usaríamos o flúor, o bicarbonato de cálcio, componentes do creme dental. Haveria falta de certos nutritivos devido a carência de alguns elementos químicos essenciais. Sem a extração de respectivas substâncias químicas na natureza não teríamos o remédio. Sem as reações químicas que ocorrem na pilha que se transforma em corrente elétrica, nossos eletrônicos não funcionariam. Com a ausência de detergentes, alvejantes, desinfetantes, nossos lares não seriam tão limpos. A confecção de roupas seria irrealizável sem o algodão e a lã. No supermercado, a maioria dos produtos provém de de indústrias químicas, sem estas provavelmente só venderiam produtos adquiridos diretamente da natureza. Em nossas casas existem também muitos materiais químicos, principalmente no tijolo, na areia, no cimento, na madeira, no vidro, etc. 4
  • 5. 2 – DESENVOLVIMENTO 2.1 – QUÍMICA EM NOSSAS VIDAS QUÍMICA: CIÊNCIA SEMPRE PRESENTE. A química está na base do desenvolvimento econômico e tecnológico. Da siderurgia à indústria da informática, das artes à construção civil, da agricultura à indústria aeroespacial, não há área ou setor que não utilize em seus processos ou produtos algum insumo de origem química. Com alto grau de desenvolvimento científico e tecnológico, a indústria química transforma elementos presentes na natureza em produtos úteis ao homem. Substâncias são modificadas e recombinadas, através de avançados processos, para gerar matérias-primas que serão empregadas na formulação de medicamentos, na geração de energia, na produção de alimentos, na purificação da água, na fabricação de bens como automóveis e computadores, na construção de moradias e na produção de uma infinidade de itens, como roupas, utensílios domésticos e artigos de higiene que estão no dia-a-dia da vida moderna. A QUÍMICA DA ÁGUA PURA. A água é a substância química mais abundante em nosso planeta. Ela cobre três quartos da superfície da terra. Mas apenas uma pequena parte desse volume é potável e está próxima aos centros urbanos. Sem a química, seria impossível assegurar à população o abastecimento de água. É através de processos químicos que a água imprópria ao consumo é transformada em água pura, límpida, sem contaminantes. O dióxido de cloro, por exemplo, é utilizado para oxidar detritos e destruir microorganismos. O cloreto de ferro e o sulfato de alumínio absorvem e precipitam a sujeira em suspensão, eliminando também cor, gosto e odores. O carbono ativo retém micropoluentes e detergentes. Soda e cal neutralizam a acidez da água. É a indústria química que fornece esses e outros produtos, permitindo ao homem continuar a usufruir de um elemento essencial à vida: água pura e saudável. A QUÍMICA QUE ALIMENTA. Como alimentar uma população em constante crescimento sem esgotar os recursos naturais do solo? A resposta é dada pela química. É através de produtos químicos que se fertiliza a terra, conservando e aumentando o seu potencial produtivo. A reposição de elementos como o nitrogênio, fósforo, potássio e cálcio, entre outros, retirados pela ação de chuvas, ventos, queimadas e constantes colheitas, é fundamental para manter a produtividade da terra. Sem os fertilizantes químicos, áreas esgotadas ou impróprias à agricultura teriam sido abandonadas, com consequente queda na produção de alimentos. Mais: novas áreas agrícolas teriam de ser abertas, reduzindo as reservas de matas e florestas. Também os defensivos químicos têm um importante papel nessa tarefa. Com eles, o agricultor garante a qualidade dos alimentos, a produtividade das plantações e evita a disseminação de doenças. Na pecuária, os medicamentos veterinários preservam a saúde dos rebanhos, evitam epidemias e aumentam a produtividade. A química, como se vê, é fértil em soluções que possam ajudar o homem a vencer o fantasma da fome. 5
  • 6. A QUÍMICA DA SAÚDE A química está presente em praticamente todos os medicamentos modernos. Sem ela, os cientistas não poderiam sintetizar novas moléculas, que curam doenças e fortalecem a saúde humana. Mas a aplicação da química vai além dos medicamentos. Ela cerca o homem de outros cuidados que prolongam e protegem a vida. Fornecedor de uma quantidade fantástica de produtos básicos para outras indústrias, o setor químico também desenvolveu matérias-primas específicas para a medicina. Válvulas cardíacas, próteses anatômicas, seringas descartáveis, luvas cirúrgicas, recipientes para soro, tubos flexíveis e atóxicos e embalagens para coleta e armazenamento de sangue são apenas alguns dos exemplos dos produtos de origem química que revolucionaram a medicina. Hospitais, clínicas, laboratórios, enfermarias e unidades de terapia intensiva têm na química uma parceira indispensável. Os modernos equipamentos utilizados em cirurgias ou diagnósticos foram fabricados com matérias-primas químicas. Avançados desinfetantes combatem o risco de infecções. Reagentes aceleram o resultado de exames laboratoriais. Na medicina, mais do que em qualquer outra atividade, fica patente que química é vida. A QUÍMICA DO DIA-A-DIA A química nos acompanha 24 horas por dia. Ela está presente em praticamente todos os produtos que utilizamos no dia-a-dia. Do sofisticado computador à singela caneta esferográfica, do possante automóvel ao carrinho de brinquedo, não há produto que não utilize matérias-primas fornecidas pela indústria química. Teclados, gabinetes e disquetes dos computadores, para ficar apenas em alguns exemplos, são moldados em resinas plásticas. No automóvel, há uma lista enorme de produtos de origem química: volantes, painéis, forração, bancos, fiação elétrica encapada com isolantes plásticos, mangueiras, tanques de combustível, pára-choques e pneus são apenas alguns desses itens. A maioria dos alimentos chegou às nossas mãos em embalagens desenvolvidas pela química. Em nossas roupas, há fibras sintéticas e corantes de origem química. Em nossa casa, há uma infinidade de produtos fornecidos, direta ou indiretamente, pela indústria química: a tinta que reveste as paredes, potes e brinquedos em plástico, tubos para condução de água e eletricidade, tapetes, carpetes e cortinas. Isso sem falar nos componentes químicos das máquinas de lavar roupas e louças, na geladeira, no microondas, no videogame e no televisor. Nos produtos que utilizamos em nossa higiene pessoal e na limpeza da casa também podemos perceber a presença da química. É só prestar atenção. Nosso cotidiano seria realmente muito mais difícil sem a química. É para ajudar o homem a ter mais saúde, mais conforto, mais lazer e mais segurança que a indústria química investe dia-a-dia em tecnologia, em processos seguros e no desenvolvimento de novos produtos. O resultado é o progresso. A QUÍMICA DOS NOVOS MATERIAIS Um dos principais ramos industriais da química é o segmento petroquímico. A partir do eteno, obtido da nafta derivada do petróleo ou diretamente do gás natural, a petroquímica dá origem a uma série de matérias-primas que permite ao homem fabricar novos materiais, substituindo com vantagens a madeira, peles de animais e outros produtos naturais. O plástico e as fibras sintéticas são dois desses produtos. O polietileno de alta densidade (PEAD), o polietileno de baixa densidade (PEBD), o polietileno tereftalato (PET), o polipropileno (PP), o poliestireno (PS), o policloreto de vinila (PVC) e o etileno acetato de vinila (EVA) são as principais resinas termoplásticas. Nas empresas transformadoras, essas resinas darão origem a autopeças, componentes para computadores e para as indústrias aeroespacial e eletroeletrônica, a garrafas, calçados, brinquedos, isolantes térmicos e acústicos ...enfim, a tantos itens que fica difícil 6
  • 7. imaginar o mundo, hoje, sem o plástico, tantas e tão diversas são as suas aplicações. Os produtos das centrais petroquímicas também são utilizados para a produção, entre outros, de etilenoglicol, ácido tereftálico, dimetiltereftalato e acrilonitrila, matérias-primas para a produção dos fios e fibras de poliéster, de náilon, acrílicos e do elastano. As fibras sintéticas, em associação ou não com fibras naturais como o algodão e a lã, são transformadas em artigos têxteis e em produtos utilizados por diferentes indústrias, como a de pneumáticos, por exemplo. E, a cada dia, surgem novas aplicações para as fibras sintéticas e para as resinas termoplásticas. Resultado: maior produção, menores preços e maior facilidade de acesso da população aos bens de consumo, gerando mais qualidade de vida. A QUÍMICA DESENHA O FUTURO Veículos totalmente recicláveis, construídos com materiais mais resistentes porém mais leves do que o aço. Moradias seguras e confortáveis, erguidas rapidamente e a um custo mais baixo. Produtos que, ao entrar em contato com o solo, são degradados e se transformam em substâncias que ajudam a recuperar a fertilidade da terra. Plantações de vegetais que produzem plásticos. Combustíveis de alto rendimento energético e não-poluentes. Medicamentos ainda mais eficazes. Substâncias capazes de tornar inertes os esgotos de toda uma cidade. Recuperação de áreas devastadas por séculos de exploração. Sonhos? Não para a química, uma ciência que constantemente amplia as fronteiras do conhecimento. Voltada para o futuro, a indústria química investe grande parte do seu faturamento em pesquisa e desenvolvimento. Foi a indústria química que, com as fibras sintéticas, permitiu ao setor têxtil ampliar a produção e baratear os preços das roupas. Com os plásticos, foram criadas embalagens que conservam alimentos e remédios por longos períodos, tubos resistentes à corrosão e peças e componentes utilizados pelas mais diferentes indústrias. Isto para ficar apenas em alguns exemplos. Da mesma forma, será a indústria química que facilitará ao homem desenvolver processos e materiais que lhe permitirão assegurar alimento, moradia e conforto às novas gerações. Muito do futuro do homem e do planeta está sendo desenhado hoje pela química. A QUÍMICA RESPONSÁVEL Evitar ou controlar o impacto causado pelas atividades humanas ao meio ambiente é uma preocupação mundial. Como em muitas outras atividades, a fabricação de produtos químicos envolve riscos. Mas a indústria química, apontada por muitos anos como vilã nas agressões à natureza, tem investido em equipamentos de controle, em novos sistemas gerenciais e em processos tecnológicos para reduzir ao mínimo o risco de acidentes ecológicos. Um exemplo da aplicação dessa nova visão é o Programa Atuação Responsável®, coordenado em âmbito nacional pela Associação Brasileira da Indústria Química - ABIQUIM. O Programa Atuação Responsável® estabelece procedimentos de melhoria contínua em vários campos de atividade da indústria, com destaque para a redução na emissão de efluentes, controle de resíduos, saúde e segurança no trabalho e preparação para o atendimento a emergências. Todo o ciclo de vida de um produto químico é detidamente analisado para evitar qualquer risco ao meio ambiente, mesmo quando a embalagem é descartada pelo consumidor. Efluentes e resíduos são tratados até se tornarem inertes. Sofisticados equipamentos de controle ambiental estão em operação em várias empresas. Equipes são constantemente treinadas para atuarem prontamente em caso de acidentes com produtos químicos, evitando riscos ao homem e ao meio ambiente. A indústria química trabalha, investe e pesquisa para jogar limpo com a natureza. Um jogo em que todos ganham. 7
  • 8. 2.2 – ACIDOS E BASES As duas funções mais importantes da química: ácidos e bases. São os grandes pilares de toda a vida de nosso planeta, bem como da maioria das propriedades do reino mineral. Íons carbonatos e bicarbonatos (ambos básicos) estão presentes na maior parte das fontes de água e de rochas, junto com outras substâncias básicas como fostatos, boratos, arsenatos e amônia. Em adição, vulcões podem gerar águas extremamente ácidas pela presença de HCl e SO2. A fotossíntese das plantas pode alterar a acidez da água nas vizinhanças por produzir CO2, a substância geradora de ácido mais comum na natureza. A fermentação do suco de frutas pode vir a produzir ácido acético. Quando utilizamos nossos músculos em excesso sentimos dores provocados pela liberação de ácido lático. Com tamanha freqüência em nosso ambiente, não é de se espantar que os ácidos e bases tenham sido estudados por tantos séculos. Os próprios termos são medievais: "Ácido" vem da palavra latina "acidus", que significa azedo. Inicialmente, o termo era aplicado ao vinagre, mas outras substâncias com propriedades semelhantes passaram a ter esta denominação. "Álcali", outro termo para bases, vem da palavra arábica "alkali", que significa cinzas. Quando cinzas são dissolvidas em água, esta se torna básica, devido a presença de carbonato de potássio. A palavra "sal" já foi utilizada exclusivamente para referência ao sal marinho ou cloreto de sódio, mas hoje tem um significado muito mais amplo. Os íons hidrônio e hidróxido A água é uma substância deveras bizarra. Entre várias propriedades anômalas, há uma de particular interesse no estudo de ácidos e bases: a auto-ionização. De fato, duas moléculas de água podem interagir e produzir dois íons: um cátion, o hidrônio, e um ânion, o hidróxido. É uma reação onde ocorre uma transferência de próton de uma molécula de água para outra. A existência da auto-ionização da água foi provada, ainda no século IXX, por Friedrich Kohlraush. Ele descobriu que a água, mesmo que totalmente purificada e de-ionizada, ainda apresenta uma pequena condutividade elétrica. Kohlraush atribuiu esta propriedade à existência de íons na água, mais precisamente íons hidrônios e hidróxidos. A compreensão da auto-ionização da água é o ponto de partida para os conceitos de ácidos e bases aquosos. Conceitos de ácidos e bases Um dos primeiros conceitos de ácidos e bases que levavam em conta o caráter estrutural das moléculas foi desenvolvido no final do século 19, por Svante Arrhenius, um químico sueco. Ele propôs que os ácidos eram substâncias cujos produtos de dissociação iônica em água incluiam o íon hidrogênio (H+) e bases as que produzem o íon hidróxido (OH-). Este conceito, embora utilizado até hoje, tem sérias limitações: 1) só pode ser empregado a soluções aquosas; 2) o íon H+, de fato, sequer existe em solução aquosa; 3) não pode ser aplicado para outros solventes. 4) segundo este conceito, somente são bases substâncias que possuem OH- em sua composição. 8
  • 9. É verdade para o NaOH, mas outras substâncias, como a amônia, não são bases de acordo com o conceito de Arrhenius. Em 1923, J.N. Bronsted, em Copenhagen (Denmark) e J.M. Lowry, em Cambridge (England) independentemente sugeriram um novo conceito para ácidos e bases. Segundo eles, ácidos são substâncias capazes de doar um próton em uma reação química. E bases, compostos capazes de aceitar um próton numa reação. Este conceito ficou conhecido como "definição de Bronsted", pois este e seus alunos foram mais ágeis na difusão da nova idéia. Esta nova definição é bem mais ampla, pois explica o caráter básico da amônia e o caráter ácido do íon amônio, por exemplo. Repare que, na reação com amônia, a água se comporta como um ácido, pois doa um próton; já na reação com o amônio, a água se comporta como uma base, pois aceita um próton deste íon. A água, portanto, é um exemplo de substância anfiprótica, isto é, moléculas que podem se comportar como um ácido ou como uma base de Bronsted. De acordo com Bronsted, a dissociação do HCl promove a formação de outro íon: o íon hidrônio Como vimos, a noção de ácidos e bases de Bronsted envolve, sempre, a transferência de um próton - do ácido para a base. Isto é, para um ácido desempenhar seu caráter ácido, ele deve estar em contato com uma base. Por exemplo: o íon bicarbonato pode transferir um próton para a água, gerando o íon carbonato. Como a reação é reversível, o íon carboxilato pode atuar como uma base, aceitando, na reação inversa, um próton do íon hidrônio - que atua como um ácido. Portanto, os íons bicarbonato e carbonato estão relacionados entre si, pela doação ou ganho de um próton, assim como a água e o íon hidrônio. Um par de substâncias que diferem pela presença de um próton é chamado de par ácido-base conjugado. Desta forma, o íon carbonato é a base conjugada do ácido bicarbonato, e o íon hidrônio é o ácido conjugado da base H2O. 9
  • 10. O íon HPO42- é a base conjugada do íon H2PO4-. Identificação de ácidos e bases Em água, alguns ácidos são melhores doadores de prótons do que outros, enquanto que algumas bases são melhores aceptoras de prótons do que outras. Por exemplo: uma solução aquosa de HCl diluída consiste, praticamente, de íons cloreto e hidrônio, uma vez que quase 100% das moléculas do ácido são ionizadas. Por isso, este composto é considerado um ácido de Bronsted forte. Em contraste, uma solução diluída de ácido acético contém apenas uma pequena quantidade de íons acetato e hidrônio - a maior parte das moléculas permanece na forma não ionizada. Este composto é, portanto, considerado um ácido Bronsted fraco. De acordo com o modelo de Bronsted, um ácido doa um próton para produzir uma base conjugada. Entretanto, esta base conjugada pode vir a aceitar o próton de volta, retornando ao ácido conjugado. A espécie capaz de se ligar mais fortemente ao próton é que vai determinar a força do ácido ou da base. Portanto, a) quanto mais forte for o ácido, mais fraca é a base conjugada Neste caso, a ligação H-A é bastante fraca, e o íon A- é estável, ou seja, é uma base fraca. b) quanto mais fraco for o ácido, mais forte é a base conjugada. Isto significa que a ligação H-A é uma ligação forte, pois o íon A- é pouco estável e representa uma base forte, que tende a recapturar o próton. Numa solução aquosa de HCl, duas bases entrarão numa disputa pelo próton: o íon cloreto e a água. Como a água é uma base mais forte, praticamente todo o HCl perde o próton para esta. Já numa solução aquosa de ácido acético, a água sai perdendo: a base mais forte é o íon acetato! Por isso, apenas parte das moléculas deste ácido sofrem ionização. 10
  • 11. Como vimos anteriormente, a água sofre um processo de auto-ionização, produzindo íons hidrônios e hidróxidos. Entretanto, como o íon hidróxido é uma base muito mais forte do que a água, da mesma forma que o íon hidrônio é um ácido muito mais forte, o equlíbrio é grandemente deslocado para o lado esquerdo da equação. De fato, a 25oC, apenas 2 de cada um bilhão de moléculas sofrem auto-ionização. Quantitativamente, podemos descrever o processo como: Todavia, em água pura ou em uma solução aquosa diluída, o termo [H2O] é uma constante (55,5 mol/L). Desta forma, podemos simplificar a equação acima como: Keq.[H2O]2 = Kw e Kw = constante de ionização da água = [H3O+].[OH-] a 25oC, Kw = 1,008 x 10-14 M2 Esta expressão de Kw é muito importante, e deve ser memorizada, pois é através dela que todos os conceitos de pH e pOH são deduzidos. O equilíbrio da reação entre o ácido acético e a água pode ser descrito pela constante abaixo: Novamente, no caso de soluções diluídas, o termo [H2O] é constante, e podemos substituir a equação por Keq. [H2O]=Ka, que fica: Esta é a expressão para a constante de ionização ácida, Ka. Da mesma forma, podemos escrever a expressão para Kb, a constante de ionização básica. Vamos utilizar a reação da amônia com água como exemplo: 11
  • 12. 2.3 – SUBSTÂNCIAS ÁCIDAS Acido, segundo Arrhenius (1887), é toda substância que, em solução aquosa, libera única e exclusivamente íons H+. Um exemplo é o ácido clorídrico, de fórmula HCl: Muitos anos mais tarde, em 1923, Brønsted e Lowry propuseram a ideia de que ácido é uma substância que pode ceder prótons (íons H+). Esta última definição, generaliza a teoria de ácidos de Arrhenius. A teoria de Brønsted e Lowry de ácidos também serve para dissoluções não aquosas; as duas teorias são muito parecidas na definição de ácido, mas a de Brønsted-Lowry é muito mais geral. Lewis em 1923 ampliou ainda mais a definição de ácidos, teoria que não obteve repercussão até alguns anos mais tarde. Segundo a teoria de Lewis um ácido é aquela espécie química que, em qualquer meio, pode aceitar um par de elétrons. Desta forma incluem-se substâncias que se comportam como ácidos, mas não cumprem a definição de Brønsted e Lowry, sendo denominadas ácidos de Lewis.[3] Visto que o próton, segundo esta definição, é um ácido de Lewis (tem vazio o orbital 1s, onde pode alojar-se o par de elétrons), pode-se afirmar que todos os ácidos de Brønsted-Lowry são ácidos de Lewis, e todos os ácidos de Arrhenius são de Brønsted-Lowry. Exemplos de ácidos de Brønsted e Lowry: HCl, HNO3, H3PO4 – se doarem o H+ durante a reação. Se estiverem em solução aquosa também são ácidos de Arrhenius. Exemplos de ácidos de Lewis: Ag+, AlCl3, CO2, SO3 – se receberem par de elétrons. Dissociação e equilíbrio As reações de ácidos são generalizadas frequentemente na forma HA H+ + A-, onde HA representa o ácido, e A- é a base conjugada. Os pares ácido-base conjugados diferem em um protón, e podem ser convertidos pela adição ou eliminação de um protón (protonação e deprotonação, respectivamente). Observe que o ácido pode ser a espécie carregada, e a base conjugada pode ser neutra, em cujo caso o esquema de reação generalizada poderia ser descrito como HA+ H+ + A. Em solução existe um equilíbrio entre o ácido e sua base conjugada. A constante de equilíbrio K é uma expressão das concentrações do equilíbrio das moléculas ou íons em solução. Os colchetes indicam concentração, assim [H2O] significa a concentração de [H2O]. A constante de dissociação ácida Ka é usada geralmente no contexto das reações ácido-base. O valor numérico de Ka é igual à concentração dos produtos, dividida pela concentração dos reagentes, sendo o reagente o ácido (HA) e os produtos a base conjugada e H+. 12
  • 13. O ácido mais forte tenderá a ter o Ka maior que o ácido mais fraco; a relação dos íon hidrogênio com o ácido será maior para o ácido mais forte, pois o ácido mais forte tem uma tendência maior a perder seu próton. Devido à gama de valores possíveis para Ka se estender por várias ordens de magnitude, mais frequentemente utiliza-se uma constante mais manipulável, pKa, onde pKa = -log10 Ka. Os ácidos mais fortes têm o pKa menor do que os ácidos fracos. Os valores de pKa. determinados experimentalmente a 25 °C em solução aquosa geralmente aparecem em livros e material de referência.[4] Força dos ácidos (segundo Arrhenius) Um parafuso (contendo ferro em sua composição) e um fio de cobre mergulhados em uma base libera uma substância ofensiva para a natureza humana. O ácido clorídrico não reage com o fio de cobre.) Um ácido forte é aquele que se ioniza completamente na água, isto é, libera íons H +, porém não os recebe. O exemplo anterior (ácido clorídrico) é um ácido forte. Outro é o ácido nítrico.[5] Um ácido fraco também libera íons H+ , porém parcialmente, estabelecendo um equilíbrio químico. A maioria dos ácidos orgânicos são deste tipo, e também alguns sais como o cloreto de alumínio.[5] HAc H+ + Ac- ( em solução aquosa ) Neste caso HAc equivale ao ácido acético, e a seta dupla indica o equilíbrio. Aspectos liberais genéricos da força dos ácidos Ao tratar de hidrácidos: São fortes os ácidos HCl, HBr e HI. HF é o único moderado e os demais são ácidos fracos. Ao tratar de Oxiácidos: Considere a notação geral: Hx(Elemento)Oy. Teremos um ácido forte se: y - x >= 2 (y - x > 1).((x.r) -1 >y) Um ácido moderado se: y - x = 1 . Um ácido fraco se: y - x = 0 (y = x) . Autoionização 13
  • 14. Pela teoria de Ahrrenius, existem os conceitos de bases conjugadas. Nesta visão, uma molécula de água, por exemplo, reage com outra, transferindo íon H+, ou seja, uma agindo como ácido e outra como base[6]: H2O + H2O H3O+ + OH- ( em solução aquosa ). Assim, o OH- é a base conjugada da água e o H3O+ é o ácido conjugado da água. É importante notar que, formam-se íons, o que pode ser comprovado pela pequena condutividade residual em água pura (0,056 microS/cm, o que mostra que a reação só ocorre em pequena proporção. Ácidos também se auto-ionizam, como o HF, o H2SO4 e o ácido acético, sendo observadas reações ácido-base desta maneira também nestes solventes. Ácidos resistentes e não resistentes Como extensão a teoria de Lewis, criada por Pearson foi criado um conceito de dureza e moleza para ácidos e bases. Estes termos se referem, respectivamente, a dificuldade ou facilidade com que as "nuvens eletrônicas" ("superfície" externa do átomo, região de maior probabilidade dos elétrons mais externos, HOMO) podem ser deformadas.E um desses exemplos é que ele é o único que pode doar , ou seja , ceder prótons que sua carga fica H+ Este ponto de vista é importante para análise de estabilidade/força de ligações entre ácidos e bases, influenciando áreas da química como catálise. Basicamente, ácidos duros como o H+, HF, BF3, AlCl3, formarão ligações mais fortes com bases duras, como OH-, NH3, e ácidos e bases moles farão ligações mais fortes entre si, enquanto ligações duro-mole serão mais fracas ou não ocorrerão. Exemplos de bases moles são PH3, I-. Exemplos de ácidos moles são Hg2+, CuI, BH3. Classificação dos ácidos Quanto ao número de hidrogênios ionizáveis Monácidos - liberam um íon H+ por molécula: HCl, HNO3, HClO4, etc. Diácidos - liberam dois íons H+ por molécula: H2S, H2CO3, H2SO4, etc. Triácidos - liberam três íons H+ por molécula: H3BO3, H3PO4, H3SO4, etc. Tetrácidos - liberam quatro íons H+ por molécula: H4P2O7, H4SiO4, etc. Quanto à presença de oxigênio Hidrácidos, sem oxigênio (fórmula geral: HnA) Oxiácidos, com oxigênio (formula geral: HnAO) Quanto à volatilidade Fixos: H2SO4, H3PO4, H3BO3, H3PO3 Voláteis : HCl, HBr, HI, H2S, HCN, HNO3, entre outros. 14
  • 15. Quanto à força N é o número de moléculas que foram ionizadas pelo número total de moléculas. Força: Forte: Grau de ionização acima de 50% (HCl, HBr, HI); Semiforte ou Moderado: Grau de ionização de 5% a 50% (HF); Fraco: Grau de ionização abaixo de 4% (os demais); Quanto ao número de grupos funcionais (H+) Monopróticos:são ácidos que liberam apenas um H+ em solução aquosa e só tem um hidrogênio em sua estrutura, ex: HCl; Dipróticos:liberam dois H+ em solução aquosa e só três hidrogênios em sua estrutura, ex: H2Cr2O7, H2MnO4,H2S; Tripróticos: liberam três H+ em solução aquosa e só quatro hidrogênios em sua estrutura, ex: H3PO2, H3PO3. Quanto ao grau de hidratação Orto: Ácido hidratado: H3PO4 (Fosfórico) Meta: Ácido menos uma molécula de água: H3PO4 - H2O = HPO3 (Metafosfórico) Piro: 2 ácidos menos uma molécula de água: 2 H3PO4 - H2O = H4P2O7 (Pirofosfórico) 2.4 – SUBSTÂNCIAS BÁSICAS Substâncias básicas Ainda conforme Arrhenius , substâncias básicas são aquelas que em solução aquosa liberam o íon OH- chamado hidroxila. BOH = B+ + OH- Substâncias básicas também são consideradas perigosas assim como os ácidos e requerem cuidados tais como o uso dos mesmos equipamentos de proteção e evitar contato com partes do corpo. Estas precauções são necessárias porque substâncias básicas também causam queimaduras graves . Ao contrário dos ácidos , as bases liberam hidroxilas OH- que são responsáveis pela redução das outras espécies químicas que estão em contato. NH2OH = NH2+ + OH- Assim como os ácidos são classificados em fortes ou fracos, as bases também podem ser classificadas em bases fortes ou fracas. 15
  • 16. Esta classificação é análoga aos ácidos , pois uma base forte é aquela que possui uma constante de dissociação alta. A constante de dissociação Kb também é obtida de forma semelhante à constante de equilíbrio para soluções aquosas: NH2OH = NH2+ + OH- Algumas bases formadas por elementos pertencentes às famílias dos metais alcalinos e metais alcalinos terrosos são consideradas fortes. Substâncias anfipróticas são aquelas consideradas ácidas e básicas ao mesmo tempo. A caracterização de soluções ácidas ou básicas: pH e pOH. Por conveniência, a concentração do íon Hidrogênio é expressa sempre na forma de pH. Este termo foi introduzido por um químico dinamarquês chamado Sorensen em 1909. A letra "p" significa potenz , palavra do vocabulário alemão que significa potência. A relação entre a concentração de íons Hidrogênio e o valor pH é definido pela equação: pH = - log[H+] Da mesma forma podemos utilizar essa terminologia para caracterizar a concentração de íons OH- em uma solução básica: pOH = - log[OH-] Ou uma solução qualquer: pK = - log K Todos os logarítnos citados acima estão na base 10 e K pode ser qualquer valor de constante de equilíbrio. A relação entre os valores de pH e pOH é definida como: pH + pOH = 14 16
  • 17. Isso ocorre porque à 25o C o produto iônico da água é 10-14 H2O = H+ + OH- Portanto o produto das concentrações dos íons H+ e OH- deve ser 10-14 Utilizando as propriedades dos logarítmos: [H+].[ OH-] = 10-14 log [H+].[ OH-] = log 10-14 log [H+] + log [OH-] = -14 - log [H+] - log [OH-] = 14 pH + pOH = 14 Indicadores Existem alguns ácidos fracos que possuem uma certa cor quando estão em sua forma molecular e uma cor diferente quando estão na forma ionizada. Isso pode ser muito útil, pois dependendo da cor da solução podemos saber se o ácido está ionizado ou não. Mais do que isso, podemos saber a concentração do íon Hidrogênio na solução. Por isso dizemos que esses ácidos fracos são indicadores da concentração do íon Hidrogênio. Podemos chamar essas substâncias de Indicadores. Ao aplicar o princípio de Le Chatelier, sabemos que aumentando a concentração do íon Hidrogênio o indicador (ácido fraco) assume a forma molecular (não-ionizada). Por outro lado, se a concentração do íon Hidrogênio diminuir o indicador assume a forma ionizada. Assim como os ácidos se ionizam de acordo com sua constante de equilíbrio, os indicadores também possuem a constante de equilíbrio: 17
  • 18. Através dessa equação podemos calcular a concentração mínima de íons Hidrogênio para surgir a cor "A" na solução. A partir disso podemos também calcular o pH dessa situação. Geralmente as substâncias indicadores são utilizadas para identificar substâncias ácidas ou básicas. A cor do indicador varia de acordo com o pH da solução. Indicador Meio Básico Meio Ácido Tornassol Azul Vermelho Fenolftaleína Incolor Vermelho Metil Orange vermelho Amarelo 18
  • 19. 3 - CONCLUSÃO Química é a ciência que estuda a composição e as propriedades das diferentes matérias, suas transformações e variações de energia. Química é uma ciência que conquista um lugar central e essencial em todos os assuntos do conhecimento humano. Relaciona-se com outras ciências como a Biologia, Ciências Ambientais, Física, Medicina e Ciências da Saúde. A Química é utilizada em muitas atividades, como por exemplo, os agricultores a utilizam para melhorar a acidez do solo, os médicos para conhecer a composição das substâncias utilizadas como medicamento. Pensando nisto, e em tantos outros aspectos em que a Química é útil, pode-se dizer que, sem os seus conhecimentos e aplicação seria impossível viver. A Química, enquanto ciência experimental, tem seu processo de descoberta ligado a preocupação que as culturas antigas tinham em compreender a relação entre o ser humano, a natureza e seus fenômenos. Para entender esses fenômenos, Empédocles, filósofo grego, atribuiu uma idéia de explicação da constituição da matéria, por quatro elementos: o fogo, o ar, a água e a terra. Posteriormente, Aristóteles apresentou a idéia de que esses elementos poderiam ser diferenciados por suas características. Outra idéia foi exposta em 400 a.C, quando os filósofos Leucipo e Demócrito, explicavam que a matéria seria composta de átomos, pequenas partículas indivisíveis. O método científico da Química recebeu influência de Boyle, que diferenciou a definição de elemento químico da enunciada anteriormente pelos antigos gregos. Ácidos e bases são encontrados em quase todos os lugares. Do interior de células que nos mantêm vivos, passando pela composição do sangue, pelos produtos de consumo que nos rodeiam, e até as manchetes de jornais sobre o perigo da chuva ácida; ácidos e bases são compostos centrais e essenciais na natureza e na produção industrial.Nos laboratórios, muitas das reações usadas para identificar substâncias envolvem ácidos e bases. A química também é responsável pela elaboração remédios para combater doenças, dores, dores no estomago como azia, com um composto de sais minerais e ácidos, fazemos igestão do liquido alcalino o estomago funciona fazendo a digestão dos alimentos que estão provocando o mal estar, ela está presente nos moveis, nos eletros, nas construções, nos combustíveis e etc. 19