ÁCIDOS - FUNÇÕES INORGÂNICAS

Key Concepts

Ácidos de Arrhenius, ionização, dissociação, íon hidrogênio (H+), próton, íon hidrônio (H3O+), pH, hidrácidos, oxiácidos, monoácidos, diácidos, triácidos, tetrácidos, poliácidos, força ácida, grau de ionização (α), constante de acidez (Ka), nomenclatura de hidrácidos e oxiácidos, número de oxidação (nox), prefixos (hipo, per), sufixos (ídrico, oso, ico).

Conceito de Ácido de Arrhenius

• Definição: Segundo Arrhenius, ácidos são substâncias que liberam íons H+ (íon hidrogênio) em solução aquosa.
• Nomenclatura do H+: O íon H+ pode ser chamado de íon hidrogênio, próton (mais relacionado à teoria de Bronsted-Lowry), ou íon hidrônio (H3O+).
• Ionização: Ácidos sofrem ionização em água, um processo que ocorre com compostos covalentes (diferente da dissociação, que ocorre com compostos iônicos).
• Exemplo: HCl (ácido clorídrico) em água se ioniza em H+(aq) + Cl-(aq). Alternativamente, o HCl pode protonar a água, formando H3O+(aq) + Cl-(aq).
• pH: Soluções ácidas têm pH menor que 7.

Classificação dos Ácidos

• Presença de Oxigênio:
  • Hidrácidos: Não possuem oxigênio na fórmula (ex: HCl, HBr, HI, HF, HCN).
  • Oxiácidos: Possuem oxigênio na fórmula (ex: H2SO4, HNO3, H2CO3, H3PO4, HClO4).
• Quantidade de H+ Ionizáveis:
  • Monoácidos (Monopróticos): Possuem 1 H+ ionizável.
  • Diácidos (Dipróticos): Possuem 2 H+ ionizáveis.
  • Triácidos (Tripróticos): Possuem 3 H+ ionizáveis.
  • Tetrácidos (Tetrapróticos): Possuem 4 H+ ionizáveis.
  • Poliácidos (Polipróticos): Possuem mais de 1 H+ ionizável (diácidos, triácidos, tetrácidos).

Força dos Ácidos

• Definição: A força de um ácido é a facilidade com que ele libera íons H+ em solução aquosa.
• Hidrácidos:
  • Fortes: HI > HBr > HCl.
  • Moderado: HF (corrosivo, mas não libera H+ facilmente devido à forte ligação H-F).
  • Fracos: Demais hidrácidos (ex: H2S, HCN, HNC).
• Oxiácidos:
  • Cálculo do Delta (Δ): Δ = número de oxigênios - número de hidrogênios ionizáveis.
  • Forte: Δ ≥ 2.
  • Fraco: Δ ≤ 1.
  • Justificativa: Quanto mais oxigênios ligados ao átomo central, mais a ligação O-H fica enfraquecida, facilitando a liberação de H+.
• Constante de Acidez (Ka): Quanto maior o valor de Ka, mais forte é o ácido.
• Grau de Ionização (α):
  • Fraco: α < 5%.
  • Moderado: 5% ≤ α ≤ 50%.
  • Forte: α > 50%.

Nomenclatura dos Ácidos

• Hidrácidos:
  • Fórmula: Ácido + (nome do elemento + ídrico).
  • Exemplos:
    • HCl: Ácido clorídrico.
    • HBr: Ácido bromídrico.
    • HI: Ácido iodídrico.
    • HF: Ácido fluorídrico.
    • HCN: Ácido cianídrico.
    • HNC: Ácido isocianídrico.
• Oxiácidos:
  • Fórmula: Ácido + (prefixo) + (parte do nome do elemento formador) + (sufixo).
  • Relação com o Nox: A nomenclatura depende do número de oxidação (nox) do elemento central.
  • Sufixos:
    • Ico: Para o maior nox.
    • Oso: Para o menor nox.
  • Prefixos (usados quando há mais de dois nox possíveis):
    • Hipo: Para o menor dos menores nox.
    • Per: Para o maior dos maiores nox.
  • Família 3A:
    • +1: oso
    • +3: ico
  • Família 4A:
    • +2: oso
    • +4: ico
  • Família 5A:
    • +1: hipo oso
    • +3: oso
    • +5: ico
  • Família 6A:
    • +2: hipo oso
    • +4: oso
    • +6: ico
  • Família 7A:
    • +1: hipo oso
    • +3: oso
    • +5: ico
    • +7: per ico
  • Exemplos:
    • H3PO4: Ácido fosfórico (P na família 5A, nox +5).
    • HClO4: Ácido perclórico (Cl na família 7A, nox +7).
    • HClO3: Ácido clórico (Cl na família 7A, nox +5).
    • HClO2: Ácido cloroso (Cl na família 7A, nox +3).
    • HClO: Ácido hipocloroso (Cl na família 7A, nox +1).
    • HBrO4: Ácido perbrómico (Br na família 7A, nox +7).
    • HBrO: Ácido hipobromoso (Br na família 7A, nox +1).
    • HIO4: Ácido periódico (I na família 7A, nox +7).
    • HNO2: Ácido nitroso (N na família 5A, nox +3).
    • H2SO4: Ácido sulfúrico (S na família 6A, nox +6).
    • H2SO3: Ácido sulfuroso (S na família 6A, nox +4).

Síntese/Conclusão

A aula aborda os conceitos fundamentais sobre ácidos, desde a definição de Arrhenius até a nomenclatura de diferentes tipos de ácidos. A classificação dos ácidos quanto à presença de oxigênio e número de hidrogênios ionizáveis é essencial para entender suas propriedades. A força ácida é determinada pela facilidade de liberar íons H+, influenciada pela estrutura molecular e quantificada pelo grau de ionização e constante de acidez. A nomenclatura dos ácidos, especialmente dos oxiácidos, depende do número de oxidação do elemento central e segue regras específicas de prefixos e sufixos. O domínio desses conceitos é crucial para o estudo de outras funções inorgânicas e para a compreensão da química em geral.