Propriedades de Ácidos e Bases de Arrhenius

ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA



Engenharia Mecatrônica
Laboratório de Química Tecnológica
Profa Dra Maria Cristina de Almeida


Propriedades de Ácidos e Bases de Arrhenius



Componentes:
Flávio Vasca – RA: 410130981
João Felipe Mariano – RA: 410130994
Leandro Zuin Quibao – RA: 410130955


Piracicaba
agosto - 2013
I – Objetivos
Verificar as propriedades de alguns indicadores ácido-base.
Verificar algumas propriedades funcionais dos ácidos e das bases.
Identificar e preparar algumas bases e alguns ácidos em laboratório.

II – Introdução Teórica
Indicadores químicos
Na química, são utilizados indicadores ácido-base para distinguir as soluções ácidas das básicas de forma rápida e qualitativa.
Existem diferentes indicadores, tal como a solução de Fenolftaleína, Alaranjado de metila, indicador universal e os papéis tornassol azul e rosa.
O Tornassol é um indicador que muda de cor para rosa em soluções ácidas e azul em soluções básicas. Além destes pode-se utilizar produtos naturais como a repolho-roxo, que nas soluções ácidas torna-se vermelho.
O Indicador universal muda de cor quando é misturado em uma substância aquosa. Depois é só comparar o resultado com uma tabela de cores que relaciona um pH conhecido.
O alaranjado de metila, em solução ácida torna-se vermelho e, em solução básica, alaranjado. O Azul de bromotinol, na solução ácida torna-se amarelo e, na solução básica, azul.
Ácido
Em 1887, o químico sueco Svante Arrhenius propôs o conceito de dissociação. De acordo com ele, um ácido é uma substância que, dissociado em água, libera íons de hidrogênio H+. Seguindo a ionização, surge a capacidade dessa solução aquosa de conduzir corrente elétrica. Quanto mais íons presentes na solução, maior será a condutividade elétrica.
Numa solução aquosa pode reagir com a molécula de água formando o íon oxônio ou Hidrônio, diminuindo assim o pH da solução. Ácidos também reagem com bases para formar sais numa reação de neutralização. Sendo assim as bases são os análogos opostos aos ácidos.
Força dos ácidos (segundo Arrhenius)
Um ácido forte é aquele que se ioniza completamente na água, isto é, libera íons H+, porém não os recebe.
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.
Base
Base é toda substância que em solução aquosa sofre dissociação iônica, liberando o ânion OH-(Hidróxido).
A dissociação iônica está relacionada ao comportamento das bases em presença de água, sendo assim, bases são substâncias compostas pela combinação de um cátion (geralmente de um metal) com o ânion OH-.
Da mesma forma que os ácidos, as bases também conduzem corrente elétrica (desde que do grupo I A e II A) quando em solução aquosa.
Indicador
Cor em meio ácido
Cor em meio básico
Fenolftaleína
Incolor
Róseo
Alaranjado de metila
Vermelho
Alaranjado
Tornassol Azul
Rosa
Azul
Tornassol Rosa
Rosa
Azul
Azul de bromotimol
Amarelo
Azul
TABELA 1: Comportamento de indicadores em meio a soluções ácidas e básicas

III – Materiais e Reagentes
6 Tubos de ensaio
Solução de fenolftaleína
Estante para tubos de ensaio
Solução de hidróxido de sódio (NaOH)
Erlenmeyer
Solução de ácido sulfúrico (H2SO4)
Pinça metálica
Solução de ácido clorídrico (HCl)
Espátula
Solução de ácido acético(HC2H3O2 ou H3CCOOH)
Funil analítico
Solução de hidróxido de amônio (NH4OH)
Papel de filtro qualitativo
Papel de tornassol azul e vermelho
Suporte universal com garras e argola
Canudo plástico
Circuito simples para medidas de condutividade
Óxido de cálcio (CaO)
Solução de alaranjado de metila
Sódio metálico (Na)
Solução de azul de bromotimol
Pentóxido de fósforo, P2O5
Béquer de 250 mL
4 béqueres de 50 mL





IV – Procedimento Experimental
IV.A – Comportamento de ácidos e bases em presença de indicadores
Numeramos 6 tubos de ensaio e adicionamos cerca de 2 mL de solução em cada um, de acordo com a tabela 2
Realizamos o teste, em cada tubo, com o indicador especificado para cada caso. Nos papéis tornassol, molhamos um pedaço do mesmo e observamos se houve mudança de cor, já no caso dos indicadores, pingamos 4 gotas do indicador no respectivo tubo e observamos a coloração da solução.
Tubo de Ensaio
Solução no tubo
Indicador utilizado

1
NaOH
Tornassol : azul e vermelho

2
HCL
Tornassol : azul e vermelho

3
HC2H3O2 (CH3COOH )
Alaranjado de metila


4
NH4OH
Alaranjado de metila


5
H2SO4
Fenolftaleína


6
NaOH
Fenolftaleína


TABELA 2: Relação de soluções analisadas e indicadores utilizados
IV.B – Força relativa de Ácidos e Bases
Numeramos 4 béqueres de 50 mL
Adicionamos 30 mL de solução em cada um. (1) ácido clorídrico 0,1 mol/L; (2) ácido acético 0,1 mol/L; (3) hidróxido de sódio 0,1 mol/L; hidróxido de amônio 0,1 mol/L
Testamos a condutividade de cada uma das soluções com nosso circuito simples, sempre lavando os terminais com água destilada entre os testes
IV.C – Preparação de Ácidos e Bases
Borbulhar ar expirado na água de torneira
Colocamos uma quantidade de água de torneira no Erlenmeyer.
Adicionamos 15 gotas do indicador azul de bromotimol e agitamos em movimentos circulares.
Com um canudo, assopramos abaixo da superfície do líquido, borbulhando por pelo menos 30 segundos ou até observar alteração no sistema
Sódio metálico + água
Colocamos cerca de 100 mL de água destilada em um béquer de 150 mL.
Adicionamos 4 gotas de fenolftaleína e agitamos em movimentos circulares.
Cortamos um pedaço do sódio metálico com a espátula e, com uma pinça, colocamos o mesmo cuidadosamente em contato com a água, observando o resultado.
Oxido de cálcio + água
Em um béquer de 50 mL, colocamos cerca de 20 mL de água destilada
Adicionamos uma ponta de espátula de óxido de cálcio
Após agitar a mistura, filtramos com o papel de filtro no funil de vidro
No filtrado, gotejamos 5 gotas de fenolftaleína e observamos a coloração
Pentóxido de fósforo + água
Em um béquer de 50 mL com 20 mL de água destilada, adicionamos com a espátula uma pequena quantidade de pentóxido de fósforo (P2O5).
Agitamos levemente o conteúdo e separamos em dois tubos de ensaio
No tubo de ensaio 1, gotejamos 3 gotas de alaranjado de metila, enquanto no tubo 2, 3 gotas de azul de bromotimol. Observamos a coloração em seguida

V – Resultados e Discussão
V.A – Comportamento de ácidos e bases em presença de indicadores
Após os indicadores determinados em cada caso entrarem em contato com as respectivas soluções, observamos alterações na coloração que são discriminadas abaixo, na tabela 3.
Tubo de ensaio
Solução
Indicador
Cor observada
1
NaOH
Tornassol Azul
Tornassol Rosa
Azul
Azul
2
HCL
Tornassol Azul
Tornassol Rosa
Rosa
Rosa
3
HC2H3O2 (CH3COOH)
Alaranjado de Metila
Vermelho
4
NH4OH
Alaranjado de Metila
Laranja
5
H2SO4
Fenolftaleína
Incolor
6
NaOH
Fenolftaleína
Rosa
TABELA 3: Coloração observada nos indicadores após o contato com a solução



V.B – Força relativa de Ácidos e Bases
Testando a condutividade de cada solução, observamos o seguinte comportamento da lâmpada:
Solução
Lâmpada
HCl a 0,1 mol/L
Acende
HC2H3O2 (CH3COOH) a 0,1 mol/L
Não Acende
NaOH a 0,1 mol/L
Acende
NH4OH a 0,1 mol/L
Não Acende
TABELA 4: Comportamento da lâmpada de acordo com a solução testada
V.C – Preparação de Ácidos e Bases
Após borbulhar nossa expiração por 30 segundos na água de torneira com azul de bromotimol, a coloração que antes era um azul claro se tornou um amarelo esverdeado. Aconteceu uma reação química entre o gás carbônico expirado com a água. O processo está demonstrado na equação 1:
CO2(g) + H2O H2CO3(aq) 2H+ (aq) + CO3-2 (aq) (equação 1)
Quando o sódio metálico entra em contato com a água, uma reação intensa começa. É liberado muito calor (fagulhas inclusive). Observamos a coloração da água, conforme o sódio ia sendo consumido, a mesma ia adquirindo coloração rosa. A equação que indica todo esse processo é a 2:
2 Na (s) + 2 H2O (l) 2 NaOH (aq) + H2 (g) 2 Na+ (aq) + 2 OH- (aq) + H2 (g) (equação 2)
A reação entre óxido de cálcio (equação ) fez com que a fenolftaleína adquirisse a cor rosa. A equação 3 mostra a reação ocorrida:
CaO (s) + H2O (l) Ca2+ (aq) + 2 OH- (aq) (equação 3)
Ao adicionar pentóxido de fósforo na água, a reação gerou uma solução que, em contato com o alaranjado de metila, adquiriu uma coloração avermelhada, enquanto adquiria uma coloração amarela em contato com o azul de bromotimol. Equacionamos a reação ocorrida (4):
P2O5 (s) + H2O (l) 2 H3PO4 (aq) 6 H+ (aq) + 2 PO43- (equação 4)





VI – Conclusão
VI.A
Analisando a coloração de cada indicador, podemos nos basear na tabela 1 para classificar qualitativamente nossas substâncias. O papel tornassol azul manteve sua cor, enquanto o rosa se tornou azul, o que mostra que NaOH é uma base. Quando molhamos o papel tornassol rosa em uma solução de HCl, ele continuou da mesma cor, enquanto o azul se tornou rosa, comportamento que nos indica uma substância ácida. Em HC2H3O2, o alaranjado de metila adquiriu uma cor vermelha, característica que indica um meio ácido, enquanto que, em NH4OH, ele adquiriu um tom laranja, indicando solução básica.
Ao pingar fenolftaleína em H2SO4, concluímos que é uma substância ácida, afinal não houve alteração na coloração (o sistema se manteve incolor). Diferente do que aconteceu ao gotejar esse indicador em NaOH, que adquiriu uma coloração rosa, indicando que aquela era uma solução básica.
VI.B
Testando a condutividade de todas as soluções contidas em cada um dos béqueres, podemos afirmar que são fortes (muito ionizadas) as soluções de HCl e de NaOH, que conduziram eletricidade e acenderam a lâmpada. HCl é então um ácido forte e NaOH é uma base forte.
As soluções de HC2H3O2 e NH4OH não conduziram eletricidade o suficiente para acender a lâmpada, dizemos então que são fracas, pouco ionizadas. HC2H3O2 é um ácido fraco e NH4OH é uma base fraca.
VI.C
De acordo com a equação 1, após a reação da água com o gás carbônico, são liberados íons H+ que conferem o caráter ácido da substância que alterou a cor do indicador para amarelo.
Quando o sódio metálico reage com a água, libera H2, um gás inflamável, além de ter como outro produto o NaOH, que ionizado libera íons OH- e conferem à solução um caráter básico que fez a fenolftaleína adquirir coloração rosa.
A reação de óxido de cálcio com água também libera íons OH- (equação 3), fazendo com que a fenolftaleína se tornasse rosa, indicando a basicidade.
VII – BibliografiaÁcido, de Lucas Martins. Disponível na internet em: http://www.infoescola.com/quimica/acido/ Acesso em 21 ago. 2013Bases, de Líria Alves. Disponível na internet em: http://www.brasilescola.com/quimica/bases.htm Acesso em 21 ago. 2013VII – BibliografiaÁcido, de Lucas Martins. Disponível na internet em: http://www.infoescola.com/quimica/acido/ Acesso em 21 ago. 2013Bases, de Líria Alves. Disponível na internet em: http://www.brasilescola.com/quimica/bases.htm Acesso em 21 ago. 2013O pentóxido de fósforo se ioniza em contato com a água, liberando íons H+ (equação 4), caracterizando uma substância ácida. Confirmamos isso qualitativamente quando o azul de bromotimol adquiriu uma coloração amarela e o alaranjado de metila uma coloração avermelhada em contato com a solução.
VII – Bibliografia
Ácido, de Lucas Martins. Disponível na internet em: http://www.infoescola.com/quimica/acido/ Acesso em 21 ago. 2013
Bases, de Líria Alves. Disponível na internet em: http://www.brasilescola.com/quimica/bases.htm Acesso em 21 ago. 2013
VII – Bibliografia
Ácido, de Lucas Martins. Disponível na internet em: http://www.infoescola.com/quimica/acido/ Acesso em 21 ago. 2013
Bases, de Líria Alves. Disponível na internet em: http://www.brasilescola.com/quimica/bases.htm Acesso em 21 ago. 2013



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