A Propriedades ácido-base e redox de compostos inorgânicos em solução aquosa

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Na parte 1 até á parte 4 vamos analisar a química ácido-base de vários compostos sendo eles hidretos, oxoácidos e também catiões metálicos em solução aquosa.

Os hidretos são compostos inorgânicos que apresentam na sua constituição o elemento hidrogénio acompanhado de outro elemento químico qualquer, o hidrogénio quase sempre possui um estado de oxidação -1, o que o torna, em alguns hidretos, o elemento mais eletronegativo.

Os óxidos são compostos químicos binários formados por átomos de oxigênio com outro elemento em que o oxigênio é o mais eletronegativo, em relação aos oxoácidos são ácidos mononucleares, que contém um átomo do elemento pai (ex: HNO3, H2SO4), estes oxoácidos são formados pelos elementos eletronegativos na parte superior direita da tabela periódica e por outros elementos em estado de alta oxidação.

A partir da parte 5 vamos analisar os elementos em relação á sua oxidação-redução, ou seja, as reações que envolvem parda e ganho de eletrões.

Interpretação de resultados

Ácido-Base: Hidretos e Óxidos

Experiência 1.A

pH inicial= 3-4 (cor alaranjado)

pH final= 13-14 (cor azul forte)

Reação:

NH4Cl (s) + NaOH (aq) → NH3 (g) + H2O (l) → NH4+ + OH-

Através desta reação podemos observar que houve a formação do amoníaco, ficando a solução muito básica como podemos verificar através do pH inicial e do pH final, passando de uma cor alaranjado para uma cor azul forte.

Nesta reação o NaOH decompõe-se em NH3 e H2O, sendo o NH3 um gás e o H2O um eletrólito fraco.

Experiência 1.B

pH inicial = 3-4 (cor alaranjado)

pH final= 0-1 (vermelho forte)

Reação:

2NaCl (s) + H2SO4 (aq) → 2HCl (g) + H2O (l) → Cl- + H3O+

Quando o sal de cloreto de sódio entrou em contacto com o H2SO4 concentrado ocorre a formação de um precipitado branco, com libertação de bolhas, estas bolhas representam o ácido clorídrico desprendido na forma de gás HCl (g).

A solução passou para mais ácida, estando numa cor alaranjada no inicio havendo formação rápida de um vermelho intenso no final.

Experiência 1.C

pH inicial= 3-4 (cor alaranjado)

pH final= 11-12 (cor azul)

Reação:

CaH2 (s) + 2H2O (l) → Ca(OH)2 + 2H2 (g)

O hidreto de cálcio reage fortemente com a água libertando o gás hidrogénio (H2), ocorre a formação de um precipitado azul claro/branco (Ca(OH)2) e há a passagem de uma reação ácida para uma reação básica.

Discussão da experiência 1

A força ácida dos hidretos está relacionada com a eletronegatividade do elemento que está ligado ao hidrogénio, quando mais eletronegativo for um elemento mais ácido é o hidreto, ou seja, um átomo mais eletronegativo retira eletrões de forma mais eficiente, tornando a ligação O-H mais fraca. Consequentemente os protões são mais repostos.

Podemos concluir que Ca232O

Através desta experiência podemos também verificar a força ácida dos hidretos por observação do pH.

Experiência 2.A

pH inicial= 3-4 (cor alaranjado)

pH final= 12-13 (azul)

O óxido de cálcio é um óxido básico pois ao reagir com a água e por fazer parte dos elementos metálicos dá origem a uma base.

CaO (s) + H2O (l) → Ca2+ (aq) + 2OH- (aq)

Nesta experiência houve a passagem de uma reação ácida de cor alaranjada para uma reação ácida de cor azul.

O óxido de cálcio também é solúvel num ácido, podemos demonstrar pela seguinte reação:

CaO (s) + 2H3O+ (aq) → Ba2+ (aq) + 3H2O (l)

Experiência 2.B

pH inicial =3-4 (cor alaranjado)

pH final= 2-3 (vermelho)

O dióxido de carbono sofre hidrólise, este tem um comportamento ácido com a água pois ocorre libertação de H3O+.

Este óxido sendo considerado um não metal podemos classifica-lo como um óxido ácido, estabelecendo ligações químicas covalentes com outros elementos.

A equação que traduz esta reação é a seguinte:

CO2 (g) + H2O (l) → H2CO3 (g) → H3O+ + HCO3-

Experiência 2.C

O óxido de alumínio por ser anfotérico pode ser solubilizado quer por ácidos quer por bases.

Através desta experiência de solubilidade do óxido de alumínio com o ácido clorídrico e do óxido de alumínio com o hidróxido de sódio concluímos que este não se solubilizou por completo, isto pode dever-se ao facto da quantidade de óxido de alumínio que introduzimos nos tubos de ensaio foi muito elevada para a quantidade de solução aquosa.

Este óxido é considerado um óxido ácido por ser um elemento não metálico.

Ácido-Base: Oxoácidos

Ácido perclórico (HClO4)

HClO4

O3Cl(OH) p=3; pKa = 8 – 5(3)= -7

Teórico → pKa= -10

Estrutura:

Como pKa

HClO4 → H+ + ClO4-

pH( da experiência) = 1,24

Com base no valor de pKa