Ácido forte: propriedades e exemplos - Ciência - 2023

science

Contente

UMA ácido forte é qualquer composto capaz de liberar prótons ou íons hidrogênio completa e irreversivelmente, H+. Sendo tão reativo, um grande número de espécies são forçadas a aceitar estes H+; por exemplo, água, cuja mistura se torna potencialmente perigosa com o simples contato físico.

O ácido doa um próton para a água, que funciona como base para formar o íon hidrônio, H3OU+. A concentração do íon hidrônio em uma solução de um ácido forte é igual à concentração do ácido ([H3OU+] = [HAc]).

Na imagem superior há um frasco de ácido clorídrico, HCl, com concentração de 12M. Quanto maior a concentração de um ácido (fraco ou forte), deve-se ter mais cuidado no manuseio; é por isso que a garrafa mostra o pictograma de uma mão ferida pela propriedade corrosiva de uma gota de ácido caindo sobre ela.


Ácidos fortes são substâncias que devem ser manuseadas com plena consciência de seus possíveis efeitos; Ao trabalhar com eles cuidadosamente, suas propriedades podem ser exploradas para usos múltiplos, um dos mais comuns sendo a síntese ou meio de dissolver amostras.

Propriedades de um ácido forte

Dissociação

Um ácido forte se dissocia ou ioniza 100% em solução aquosa, aceitando um par de elétrons. A dissociação de um ácido pode ser delineada com a seguinte equação química:

HAc + H2O => A– + H3OU+

Onde HAc é o ácido forte, e A– sua base conjugada.

A ionização de um ácido forte é um processo geralmente irreversível; em ácidos fracos, ao contrário, a ionização é reversível. A equação mostra que H2Ou é aquele que aceita o próton; no entanto, o mesmo pode acontecer com álcoois e outros solventes.


Essa tendência de aceitar prótons varia de substância para substância e, portanto, a força do ácido do HAc não é a mesma em todos os solventes.

pH

O pH de um ácido forte é muito baixo, estando entre 0 e 1 unidades de pH. Por exemplo, uma solução de HCl 0,1 M tem um pH de 1.

Isso pode ser demonstrado usando a fórmula

pH = - log [H+]

O pH de uma solução de HCl 0,1 M pode ser calculado, então aplicando

pH = -log (0,1)

Obtenção de um pH de 1 para a solução 0,1 M de HCl.

pKa

A força dos ácidos está relacionada ao seu pKa. O íon hidrônio (H3OU+), por exemplo, tem um pKa de -1,74. Geralmente, os ácidos fortes têm pKa com valores mais negativos do que -1,74 e, portanto, são mais ácidos do que o próprio H3OU+.

O pKa expressa de certa forma a tendência do ácido a se dissociar. Quanto mais baixo for o seu valor, mais forte e agressivo será o ácido. Por esta razão, é conveniente expressar a força relativa de um ácido por seu valor de pKa.


Corrosão

Em geral, os ácidos fortes são classificados como corrosivos. No entanto, há exceções a essa suposição.

Por exemplo, o ácido fluorídrico é um ácido fraco, embora seja altamente corrosivo e capaz de digerir o vidro. Por isso, deve ser manuseado em garrafas plásticas e a baixas temperaturas.

Pelo contrário, um ácido de grande força como o superácido carborano, que apesar de ser milhões de vezes mais forte que o ácido sulfúrico, não é corrosivo.

Fatores que afetam sua força

Eletronegatividade de sua base conjugada

Conforme ocorre um deslocamento para a direita em um período da tabela periódica, a negatividade dos elementos que compõem a base conjugada aumenta.

A observação do período 3 da tabela periódica mostra, por exemplo, que o cloro é mais eletronegativo do que o enxofre e, por sua vez, o enxofre é mais eletronegativo do que o fósforo.

Isso está de acordo com o fato de que o ácido clorídrico é mais forte do que o ácido sulfúrico, e este é mais forte do que o ácido fosfórico.

À medida que a eletronegatividade da base conjugada do ácido aumenta, a estabilidade da base aumenta e, portanto, sua tendência de se reagrupar com o hidrogênio para regenerar o ácido diminui.

No entanto, outros fatores devem ser considerados, pois só este não é determinante.

Raio da base do conjugado

A força do ácido também depende do raio de sua base conjugada. A observação do grupo VIIA da tabela periódica (halogênios) mostra que os raios atômicos dos elementos que compõem o grupo possuem a seguinte relação: I> Br> Cl> F.

Da mesma forma, os ácidos que se formam mantêm a mesma ordem decrescente da força dos ácidos:

HI> HBr> HCl> HF

Em conclusão, à medida que o raio atômico dos elementos do mesmo grupo na tabela periódica aumenta, a força do ácido que eles formam aumenta da mesma maneira.

Isso é explicado pelo enfraquecimento da ligação H-Ac por uma fraca sobreposição dos orbitais atômicos que são desiguais em tamanho.

Número de átomos de oxigênio

A força de um ácido dentro de uma série de oxácidos depende do número de átomos de oxigênio na base conjugada.

As moléculas com o maior número de átomos de oxigênio constituem as espécies com maior força de ácido. Por exemplo, ácido nítrico (HNO3) é um ácido mais forte do que o ácido nitroso (HNO2).

Por outro lado, o ácido perclórico (HClO4) é um ácido mais forte do que o ácido clorídrico (HClO3) E, finalmente, o ácido hipocloroso (HClO) é o ácido de concentração mais baixa da série.

Exemplos

Ácidos fortes podem ser exemplificados na seguinte ordem decrescente de força de ácido: HI> HBr> HClO4 > HCl> H2SW4 > CH₃C₆H₄SO₃H (ácido toluenossulfônico)> HNO3.

Todos eles, e os outros que foram mencionados até agora, são exemplos de ácidos fortes.

HI é mais forte do que HBr porque a ligação H-I se quebra mais facilmente, pois é mais fraca. HBr supera HClO em acidez4 porque, apesar da grande estabilidade do ânion ClO4– ao deslocar a carga negativa, a ligação H-Br permanece mais fraca do que a ligação O3ClO-H.

No entanto, a presença de quatro átomos de oxigênio torna o HClO4 mais ácido do que HCl, que não tem nenhum oxigênio.

Em seguida, HCl é mais forte do que H2SW4 porque o átomo de Cl é mais eletronegativo que o átomo de enxofre; e o H2SW4 por sua vez, ele supera em acidez CH₃C₆H₄SO₃H, que tem um átomo de oxigênio a menos e a ligação que mantém o hidrogênio unido também é menos polar.

Finalmente, o HNO3 é o mais fraco de todos porque contém o átomo de nitrogênio, do segundo período da tabela periódica.

Referências

  1. Shmoop University. (2018). Propriedades que determinam a força do ácido. Recuperado de: shmoop.com
  2. Livros Wiki. (2018). Química Geral / Propriedades e Teorias de Ácidos e Bases. Recuperado de: en.wikibooks.org
  3. Acids Info. (2018). Ácido clorídrico: propriedades e aplicações desta solução. Recuperado de: acidos.info
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 de junho de 2018). Definição e exemplos de ácido forte. Obtido em Thoughtco.com
  5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.