Identificação da Acidez e Basicidade de Soluções

IDENTIFICAÇÃO DA ACIDEZ E BASICIDADE DE SOLUÇÕES

Autores: Adriano Luiz, Amanda Rosa, Beatriz de Oliveira.

Orientador: Jorge Almeida

Resumo

Este artigo consiste numa revisão bibliográfica, trazendo informações sobre a acidez e basicidade de soluções. Os experimentos aqui abordados caracterizam a acidez e basicidade de soluções através de indicadores, assim como atuação forte dos ácidos sobre as bases. Os experimentos estão divididos como Parte I – Indicadores ácida-base - Parte II – Ação de ácidos fortes sobre bases, metais e carbonato e Parte III – Medida do pH de soluções.

Palavras chave: Soluções, Ácidos, Bases, pH.

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Trataremos nesse artigo, de algumas soluções que caracterizam certos elementos químicos. O químico Arrhenius, no final do século XIX, propôs uma definição para ácidos e bases já que existia a necessidade de se identificar se os compostos eram ácidos ou básicos. Segundo ele, os ácidos são substâncias que, em solução aquosa, são ionizadas, desprendendo H+, enquanto as bases são substâncias, que em solução aquosa, passam por uma dissociação iônica, lançando o radical OH- como único ânion. As soluções ácidas e básicas apresentam diferentes níveis de acidez e basicidade. Para representar essas funções inorgânicas, é utilizado o potencial hidrogênico, conhecido como escala de pH, que é uma escala numérica apresentando valores que variam de 0 a 14 determinando assim a concentração de H+ em uma solução. A escala de pH é formulada a partir de cálculos matemáticos que expressam a concentração do íon na solução. Nessa escala, as substâncias cujo pH é menor que 7 são classificadas como ácidas, aquelas que apresentam pH maior que 7 são classificadas como básicas e aquelas que apresentam pH em torno de 7 são consideradas neutras. As propriedades físico-químicas que apresentam a capacidade de mudar de cor na presença de um ácido ou de uma base podem ser denominadas de indicadores ácido-base, sendo que possuem comportamentos diferentes. Então, o indicador muda de cor de acordo com o pH da solução, sendo que essa mudança de cor é chamada de viragem. A maioria das reações químicas entre um ácido (hidrácido ou oxiácido) e um metal, irá liberar gás hidrogênio (H2) e formar um sal correspondente. Algumas reações também liberam outras substâncias, em sua maioria tóxica. Comumente se estabelece na química inorgânica uma regra em relação a reações entre ácidos e metais. Essa regra sugere que: metais reagem com ácidos, liberando gás hidrogênio. Entretanto, tal regra torna-se válida quando se tem um metal mais reativo do que o hidrogênio, conforme a ordem de reatividade mostrada abaixo:

(+) Li > Cs > Rb > K > Ba > Sr > Ca > Na > Mg > Be > Al > Zn > Cr > Fe > Cd > Co > Ni > Pb > H > Sb > Bi > Cu> Hg > Ag > Pd > Pt > Au (-)

Dessa forma, pode-se observar que os metais zinco (Zn) e níquel (Ni) são mais reativos do que o hidrogênio, logo, podem reagir quimicamente com ácidos e descolar esse elemento em sua forma gasosa. No entanto, o mesmo não se pode falar dos metais cobre (Cu) e prata (Ag), sendo ambos menos reativos do que o hidrogênio e, portanto, não reagindo quimicamente com ácidos. Os metais mais reativos são aqueles que possuem grande tendência a perder elétrons, logo, formam íons positivos com mais facilidade.

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Parte 1        

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Parte 2

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Parte 1 - Indicadores ácido-base

As reações químicas são evidenciadas a partir de alguns critérios: mudança de cor, temperatura, desprendimento de gás, formação de precipitado. Na prática referende a identificação da acidez e basicidade de soluções, foi necessário analisar a existência de algumas das evidências já mencionadas acima. Essa análise foi observada em soluções de ácido clorídrico (HCl), ácido nítrico (HNO3) e hidróxido de sódio (NaOH), (todos com concentração de 0,5 mol/L), adicionando 2 gotas dos indicadores ácido-base (Fenolftaleína, Alaranjado de Metila e Azul de bromotimol).

Foram numerados 9 tubos de ensaio, sendo que nos tubos 1,4 e 7 foram adicionados a fenolftaleína, nos tubos 2,5 e 8 o alaranjado de metila e nos tubos 3,6 e 9 o azul de bromotimol. Nos tubos 1e 4, onde foram adicionados a fenolftaleína, foi observado uma mudança na sua coloração, que passou a ser esbranquiçada, a ter um aspecto leitoso nos 2 casos.Esse critério indica uma solução ácida, pois ela não interage com outros ácidos, aumentando somente a concentração de íons H+.  No tubo 7, a fenolftaleína estava em um meio básico, daí a solução que antes era incolor passou a ficar roxa caracterizando uma base forte, essa coloração ocorreu porque os íons hidroxilas consumiram os íons H+ fazendo com que a concentração  do mesmo diminuísse.

Para melhor explicar, a fenolftaleína é um indicador de pH com a fórmula C20H14O4. Apresenta-se normalmente como um líquido incolor, sendo ele um indicador que ao ser adicionado a água se ioniza gerando íons, que podem ser H+ ou OH- que estabelecem um equilíbrio em um meio aquoso. É normalmente utilizado em reações ácido-base, sendo que sua coloração muda de incolor em meio ácido, isso por que há um aumento na concentração de H+, e em meio básico ela torna-se rosa. Em casos especiais, onde a concentração do indicador é bastante forte, ela pode apresenta-se com uma coloração púrpura. E em soluções básicas fortes que tenham seu pH maior que 12, a coloração rosa da fenolftaleína passa por uma nova reação bem lenta de descoloração, tornando-se incolor novamente. Essa reação mais lenta, produz o íon InOH3− . Já o alaranjado de metila, que foi utilizado nos tubos 2, 5 e 8 é um indicador de pH frequentemente usado em reações. Normalmente é escolhido para ser usado em reações na faixa de pH ácidas por causa da sua rápida mudança na coloração de substâncias mesmo não tendo um diverso espectro de cores. Em uma solução começando a se tornar menos ácida, o alaranjado de metila tornar-se de vermelho para laranja, e caso o processo continue, para amarelo. Esse processo inverso ocorre para uma solução aumentando sua acidez. Então no Tubo 2, foi observada uma coloração rosa/avermelhada, pois mesmo sendo adicionado o HCl, a quantidade de H+ aumenta, sinal de que a solução continua ácida.
No tubo 5 , a solução ficou com sua coloração vermelha, tendo a mesma explicação que o tubo 2 e no tubo 8, a coloração ficou alaranjada, por a solução estar em um meio básico.