Ácidos e exemplos característicos

O ácidos São compostos com altas tendências de doação de prótons ou aceitação de um par de elétrons. Existem muitas definições (Bronsted, Arrhenius, Lewis) que caracterizam as propriedades dos ácidos, e cada uma delas é complementada para construir uma imagem global desse tipo de compostos.

Do ponto de vista anterior, todas as substâncias conhecidas podem ser ácidas, no entanto, apenas aquelas que se destacam bem acima das outras são consideradas como tal. Em outras palavras, se uma substância é um dador de protões extremamente fracos, em comparação com a água, por exemplo, pode-se dizer que não é um ácido.

Se sim, quais são exatamente os ácidos e suas fontes naturais? Um exemplo típico deles pode ser encontrado dentro de muitas frutas: como frutas cítricas. As limonadas têm seu sabor característico devido ao ácido cítrico e outros componentes.

A língua pode detectar a presença de ácidos, assim como acontece com outros sabores. Dependendo do nível de acidez dos referidos compostos, o sabor torna-se mais intolerável. Desta forma, a língua funciona como uma medida organoléptica da concentração de ácidos, especificamente a concentração de íons hidrônio (H₃O⁺).

Por outro lado, os ácidos não são encontrados apenas nos alimentos, mas também nos organismos vivos. Da mesma forma, os solos apresentam substâncias que podem caracterizá-los como ácidos; tal é o caso do alumínio e outros cátions de metal.

Índice

• 1 Características dos ácidos
  • 1.1 Eles têm pobres hidrogênios na densidade eletrônica
  • 1.2 Força ou constante de acidez
  • 1.3 Tem bases conjugadas muito estáveis
  • 1.4 Eles podem ter cargas positivas
  • 1.5 As suas soluções têm valores de pH inferiores a 7
• 2 Exemplos de ácidos
  • 2.1 Halogenetos de hidrogénio
  • 2,2 Oxoácidos
  • 2,3 super ácidos
  • 2,4 ácidos orgânicos
• 3 referências

Características dos ácidos

Quais características um composto deve, de acordo com as definições existentes, ser considerado ácido?

Deve ser capaz de gerar íons H⁺ e OH^- quando dissolvido em água (de Arrhenius), tem de doar protões para outras espécies muito facilmente (Bronsted) ou, finalmente, ser capaz de aceitar um par de electrões, de carga negativa (Lewis).

No entanto, essas características estão intimamente relacionadas à estrutura química. Assim, aprendendo a analisá-lo, você pode deduzir sua força de acidez ou um par de compostos que, dos dois, é o mais ácido.

Eles têm pobres hidrogênios na densidade eletrônica

Para a molécula de metano, CH₄, nenhum de seus hidrogênios apresenta deficiência eletrônica. Isso ocorre porque a diferença de eletronegatividade entre carbono e hidrogênio é muito pequena. Mas, se um dos átomos de H fosse substituído por um de flúor, haveria uma mudança notável no momento do dipolo: H₂FC-H.

H ele experimenta um deslocamento de sua nuvem eletrônica em direção ao átomo adjacente ligado a F, que é igual, δ + é aumentado. Novamente, se outro H é substituído por outro F, então a molécula permaneceria como: HF₂C-H.

Agora δ + é ainda maior, porque dois átomos de F, altamente electronegativo densidade de electrões que remover o C, e este último, por conseguinte, H. Se o processo de substituição continuasse, finalmente seria obtido: F₃C-H.

Nesta última molécula H apresenta, como conseqüência dos três átomos da vizinha F, uma deficiência eletrônica marcante. Este δ + não passa despercebido para qualquer espécie rica o suficiente em elétrons para despir este H e, desta maneira, F₃CH ser carregado negativamente:

F₃C-H +: N^- (espécie negativa) => F₃C:^- + HN

A equação química acima também pode ser considerada desta forma: F₃CH doa um próton (H⁺, o H uma vez separada da molécula) a: N; ou F₃CH ganha um par de elétrons de H para ser doado para o último outro par de: N^-.

Constante de força ou acidez

Quanto F₃C:^- está presente na dissolução? Ou quantas moléculas F₃CH pode doar hidrogênio hidrogênio para N? Para responder a essas perguntas, é necessário determinar a concentração de F₃C:^- ou de HN e, usando uma equação matemática, estabelecer um valor numérico chamado constante de acidez, Ka.

Enquanto mais moléculas F₃C:^- ou HN ocorrer, mais ácido será F₃CH e maior o seu Ka. Desta forma, Ka ajuda a esclarecer, quantitativamente, quais compostos são mais ácidos do que outros; e, da mesma forma, descarta como ácidos aqueles cujos Ka são de uma ordem extremamente pequena.

Alguns Ka podem ter valores que são em torno de 10^-1 e 10^-5e outros, milionésimos valores menores como 10^-15 e 10^-35. Pode-se dizer então que os últimos, tendo dito constantes de ácido, são ácidos extremamente fracos e podem ser descartados como tal.

Então qual das seguintes moléculas tem o maior Ka: CH₄CH₃F, CH₂F₂ ou CHF₃? A resposta está na falta de densidade eletrônica, δ +, nos seus hidrogênios.

Medições

Mas quais são os critérios para padronizar as medições de Ka? Seu valor pode variar enormemente dependendo de qual espécie receberá o H⁺. Por exemplo, se: N for uma base forte, o Ka será grande; mas se, pelo contrário, for uma base muito fraca, o Ka será pequeno.

As medições de Ka são feitas usando a mais comum e mais fraca de todas as bases (e ácidos): água. Dependendo do grau de doação de H⁺ para as moléculas H₂Ou, a 25 ° C e a uma pressão de uma atmosfera, as condições padrão são estabelecidas para determinar as constantes de ácido para todos os compostos.

Daí surge um repertório de tabelas de constantes de acidez para muitos compostos, inorgânicos e orgânicos.

Tem bases conjugadas muito estáveis

Ácidos possuem em suas estruturas químicas átomos ou unidades muito eletronegativas (anéis aromáticos) que atraem densidades eletrônicas dos hidrogênios circundantes, fazendo com que eles se tornem parcialmente positivos e reativos antes de uma base.

Uma vez que os prótons são doados, o ácido é transformado em uma base conjugada; isto é, uma espécie negativa capaz de aceitar H⁺ ou doar um par de elétrons. No exemplo da molécula da CF₃H sua base conjugada é CF₃^-:

CF₃^- + HN <=> CHF₃ +: N^-

Se CF₃^- É uma base conjugada muito estável, o equilíbrio será deslocado mais para a esquerda do que para a direita. Além disso, quanto mais estável, mais reativo e ácido será o ácido.

Como saber quão estáveis ​​eles são? Tudo depende de como você lida com a nova carga negativa. Se eles puderem realocá-lo ou espalhar a densidade eletrônica crescente de forma eficiente, ele não estará disponível para uso na formação do elo com o H da base.

Eles podem ter acusações positivas

Nem todos os ácidos têm hidrogênio com deficiência eletrônica, mas também podem ter outros átomos capazes de aceitar elétrons, com ou sem carga positiva.

Como é este? Por exemplo, em trifluoreto de boro, BF₃, o átomo de B não possui um octeto de valência, de modo que ele pode formar uma ligação com qualquer átomo que produza um par de elétrons. Se um anião F^- Na sua vizinhança, ocorre a seguinte reação química:

BF₃ + F^- => BF₄^-

Por outro lado, cátions metálicos livres, como Al³⁺Zn²⁺Na⁺, etc., são considerados ácidos, uma vez que a partir de seu ambiente eles podem aceitar ligações dativas (coordenação) de espécies ricas em elétrons. Da mesma forma, eles reagem com os íons OH^- para precipitar como hidróxidos de metal:

Zn²⁺(ac) + 2OH^-(ac) => Zn (OH)₂(s)

Todos estes são conhecidos como ácidos de Lewis, enquanto aqueles que doam prótons são ácidos de Bronsted.

Suas soluções têm valores de pH inferiores a 7

Mais especificamente, um ácido para dissolver em qualquer solvente (que não o neutraliza apreciavelmente), gera soluções com pH inferior a 3, embora abaixo de 7 sejam considerados ácidos muito fracos.

Isso pode ser verificado pelo uso de um indicador ácido-base, como a fenolftaleína, o indicador universal ou suco de repolho roxo. Os compostos que mudam de cor para aqueles indicados para pH baixo são tratados com ácidos. Este é um dos testes mais simples para determinar a presença deles.

O mesmo pode ser feito, por exemplo, para diferentes amostras de solo de diferentes partes do mundo, determinando assim seus valores de pH para, juntamente com outras variáveis, caracterizá-los.

E, finalmente, todos os ácidos têm sabores azedos, desde que não estejam tão concentrados a ponto de queimar irreversivelmente os tecidos da língua.

Exemplos de ácidos

Halogenetos de hidrogênio

Todos os haletos de hidrogênio são compostos ácidos, especialmente quando dissolvidos em água:

-HF (ácido fluorídrico).

-HCl (ido clorrico).

-HBr (ido bromrico).

-HI (ácido iódico).

Oxoácidos

Oxoácidos são as formas protonadas dos oxoanions:

HNO₃ (Ácido nítrico).

H₂SO₄ (ácido sulfúrico).

H₃PO₄ (ácido fosfórico).

HClO₄ (ácido perclórico).

Super ácidos

Os superácidos são a mistura de um ácido de Bronsted e um ácido de Lewis forte. Uma vez misturados, formam estruturas complexas onde, de acordo com certos estudos, o⁺ "Salte" dentro deles.

Seu poder corrosivo é tal que eles são bilhões de vezes mais fortes que o H₂SO₄ concentrado Eles são usados ​​para quebrar grandes moléculas presentes no bruto, em moléculas menores e ramificadas, e com um grande valor econômico agregado.

-BF₃/ HF

-SbF₅/ HF

-SbF₅/ HSO₃F

-CF₃SO₃H

Ácidos orgânicos

Os ácidos orgânicos são caracterizados por ter um ou mais grupos carboxílicos (COOH), e entre eles estão:

Ácido -Citrus (presente em muitas frutas)

Ácido -álico (de maçãs verdes)

Ácido acético (de vinagre comercial)

Ácido butírico (manteiga rançosa)

-Ácido de cartolina (dos vinhos)

E a família dos ácidos graxos.

Referências

1. Torrens H. Ácidos e bases duros e moles. [PDF] Retirado de: depa.fquim.unam.mx
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 de maio de 2018). Nomes de 10 ácidos comuns. Retirado de: thoughtco.com
3. Cheques Netoriais. Ácidos e Bases: Estrutura Molecular e Comportamento. Retirado de: chem.wisc.edu
4. Deziel, Chris. (27 de abril de 2018) Características gerais de ácidos e bases. Sciencing Retirado de: sciencing.com
5. Centro de Supercomputação de Pittsburgh (PSC). (25 de outubro de 2000). Retirado de: psc.edu.