7.2.1: Arrhenius de Ácidos e Bases

No modelo de Arrhenius, ácido é definido como um composto que dissocia quando dissolvido em água para produzir um próton (H+) e uma maneira negativa, carregada de íons (um ânion). Na verdade, prótons nus (h+) não vagueiam em solução. Eles sempre se associam com pelo menos uma, e provavelmente múltiplas, moléculas de água.,127 geralmente, os químicos usam uma estenografia para esta situação, ou referindo-se ao h+ em solução aquosa como um íon hidrônio (denotado como H3O+) ou ainda mais simplesmente como H+, mas não se esqueça, esta é uma mão curta., Um exemplo de um ácido de Arrhenius reação é:

HCl(g) + H2O ⇄ H3O+ (aq) + Cl– (aq)

ou, de forma mais simples (e mais fiel à teoria original):

HCl(g) ⇄ H+ (aq) + Cl– (aq) ou HCl(aq)

Mas esse é realmente muito estranha forma de apresentar a situação real, porque a molécula de HCl não interagir com uma única molécula de água, mas interage com a água como solvente. Quando o gás cloreto de hidrogênio (HCl) é dissolvido em água, ele se dissocia em H+(aq) e Cl–(aq) quase completamente., Para todos os efeitos, não existem moléculas de HCl na solução. Uma solução aquosa de HCl é conhecida como ácido clorídrico, que a distingue do gás, cloreto de hidrogênio. Esta dissociação completa é uma característica dos ácidos fortes, mas nem todos os ácidos são fortes!

uma base de Arrhenius é definida como um composto que gera íons hidróxido (–OH) quando dissolvido em água., Os exemplos mais comuns de Arrhenius bases são o Grupo I (metais alcalinos) hidróxidos de ferro, tais como hidróxido de sódio:

NaOH(s) + H2O ⇄ Na+(aq) + OH(aq) ou NaOH(aq)

Novamente, esta é uma reação do sistema que envolve tanto o hidróxido de sódio (NaOH e água líquida. O processo de formação de uma solução de hidróxido de sódio é exatamente como o envolvido na interação entre cloreto de sódio (NaCl) e água: os íons (Na+ E –OH) se separam e são solvados (cercados) pelas moléculas de água.,

como veremos em breve, alguns ácidos (e bases) não ionizam completamente; algumas das moléculas de ácido permanecem intactas quando se dissolvem na água. Quando isso ocorre, usamos setas de duas cabeças ⇌ para indicar que a reação é reversível, e ambos os reagentes e produtos estão presentes na mesma mistura de reação. Teremos muito mais a dizer sobre a duração e direção de uma reação no próximo capítulo. Por enquanto, é suficiente entender que as reações ácido-base (de fato, todas as reações) são reversíveis a nível molecular., No caso de simples ácidos e bases de Arrhenius, no entanto, podemos assumir que a reação prossegue quase exclusivamente para a direita.

uma reação ácido–base de Arrhenius ocorre quando um ácido dissolvido (aquoso) e uma base dissolvida (aquosa) são misturados. O produto de tal reação é geralmente dito ser um sal mais água e a reação é muitas vezes chamada de uma reação de neutralização: o ácido neutraliza a base, e vice-versa., A equação pode ser escrito desta forma:

HCl(aq) + NaOH(aq) ⇄ H2O(l) + NaCl(aq)

Quando a reação é escrita nesta forma molecular é muito difícil ver o que está realmente acontecendo., Se podemos reescrever a equação para mostrar todas as espécies envolvidas, e suponha que o número de HCl e NaOH moléculas são iguais, temos:

H+(aq) + Cl–(aq) + Na+(aq) + OH(aq) ⇄ H2O(l) + Na+(aq) + Cl–(aq) Na+(aq) e Cl–(aq)

aparecem em ambos os lados da equação; eles são inalterados e não reagir (eles são muitas vezes chamados de espectador íons porque eles não participam da reação)., O único real a reação que ocorre é a formação de água: H+(aq) + OH(aq) ⇄ H2O(l)

A formação de água (não a formação de um sal) é a assinatura de um ácido de Arrhenius–base de reação. Um grande número de ácidos fortes, incluindo o ácido clorídrico (HCl), ácido sulfúrico (H2SO4) e ácido nítrico (HNO3), reagir com uma base forte, como NaOH ou KOH (que, como ácidos fortes, dissocia-se completamente em água) para produzir água.,

tais reações ácido–base são sempre exotérmicas e podemos medir a variação de temperatura e calcular a variação de entalpia correspondente (ΔH) para a reação. Independentemente de qual ácido forte ou base forte você escolher, a mudança de entalpia é sempre a mesma (cerca de 58 kJ/mol de H2O produzido)., Isto é porque a única consistente net reação que ocorre em uma solução de um ácido forte e uma base forte é:

H+ (aq) + OH (aq) ⇄ H2O(l)

Um outro fator a se observar é que, de modo geral a reação envolve um novo vínculo a ser formado entre o próton (H+) e o oxigênio do hidróxido (OH.) Faz sentido que algo com uma carga positiva seria atraído para (e ligação com) uma espécie negativamente carregada (embora você deve se lembrar por que a Na+ e Cl-não se combinam para formar cloreto de sódio sólido em solução aquosa.,) Se as ligações se formam ou não depende da natureza exata do sistema, e as mudanças de entalpia e entropia que estão associadas com a mudança. Voltaremos a esta ideia mais tarde no capítulo 8.

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