Reações Químicas: Ácidos, Bases, Redox e Estequiometria
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Reações em Meio Aquoso
Conceito de Ácido e Base segundo Brønsted-Lowry
Ácido: Toda substância capaz de doar prótons. Base: Toda substância capaz de aceitar prótons. Como para que uma substância possa atuar como ácido, ela tem que estar na presença de outra que atue como uma base e aceite os prótons doados. Em meio aquoso, a água desempenha o papel de ácido e base (anfótera). O ácido, ao doar prótons, torna-se uma espécie química capaz de aceitar prótons, chamada de base conjugada. A base, ao aceitar o próton cedido pelo ácido, converte-se em uma espécie química capaz de doar prótons, ou seja, o ácido conjugado.
Equilíbrio de Dissociação da Água e Conceito de pH
A água comporta-se como ácido e base segundo a reação: 2H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻. Isto é, ela se dissocia em íons hidrônio (H₃O⁺) e íons hidróxido (OH⁻). É o chamado produto iônico da água, com a constante Kw = [H₃O⁺] × [OH⁻]. A 25 °C, o produto iônico da água vale 10⁻¹⁴.
O pH de uma dissolução é o logaritmo negativo da expressão numérica da concentração molar de íons H₃O⁺:
- pH = -log [H₃O⁺]
- pOH = -log [OH⁻]
- pH + pOH = 14
As concentrações de H₃O⁺ e OH⁻ em solução aquosa são quantidades muito pequenas e de manejo desconfortável. Por isso, utiliza-se uma maneira rápida e prática de medir a acidez e a basicidade destas soluções: a escala de pH.
- Dissolução ácida: pH < 7
- Dissolução neutra: pH = 7
- Dissolução básica: pH > 7
Conceito de Oxidação e Redução Eletrônica
Na definição, do ponto de vista eletrônico, considera-se que uma reação é de oxidação-redução quando ocorre uma transferência de elétrons.
- Oxidação: É a reação química na qual uma substância perde elétrons. Quando uma substância perde elétrons, diz-se que ela foi oxidada. A substância que perde elétrons é chamada de redutor.
- Redução: É a reação química na qual uma substância ganha elétrons. Quando uma substância ganha elétrons, é considerada reduzida. A substância que ganha elétrons é chamada de oxidante.
Ninguém pode falar de processos de oxidação ou redução de forma isolada, porque se uma substância perde elétrons, outra tem que ganhar; portanto, falamos de reações de oxidação-redução ou reações redox. Nelas, há uma transferência de elétrons da substância oxidada para a que se reduz. O oxidante é a substância química (átomo, íon ou molécula) que provoca a oxidação da outra e, portanto, tem que ganhar os elétrons perdidos por esta substância e se reduz. O redutor é uma espécie química que provoca a redução de outra e, portanto, deve ceder elétrons e é oxidado.
Nota sobre processos eletrônicos: Os elétrons são ditos ser oxidados quando perdidos. A substância que perde elétrons é chamada de redutor. A redução é a reação química na qual uma substância ganha elétrons. Quando uma substância ganha elétrons, é considerada reduzida. A substância que ganha elétrons é chamada de oxidante. Ninguém pode falar de processos de oxidação ou redução de forma isolada, porque se uma substância perde elétrons, outra tem que ganhar e, portanto, falamos de reações de oxidação-redução ou reações redox. Nelas, há uma transferência de elétrons da substância oxidada para a que se reduz. O oxidante é a substância química (átomo, íon ou molécula) que provoca a oxidação da outra e, portanto, tem que ganhar os elétrons perdidos por esta substância e se reduz. O redutor é uma espécie química que provoca a redução da outra e, portanto, deve ceder elétrons e é oxidado.
Parte 2, Item 4: Unidades de Concentração
- Molaridade (M): Quantidade de soluto, em moles, por litro (L) de solução.
- g/L: É a quantidade de soluto, expressa em gramas, por litro de solução.
- Gramas: Quantidade de soluto contida em 100g de solução.
- Molalidade (m): A quantidade de soluto, em moles, por quilograma (kg) de solvente.
- Fração Molar: É o número de moles de um componente dividido pela soma dos moles de todos os componentes.
Estequiometria: Reagente Limitante
Quando ocorre uma reação, os reagentes provavelmente não estão na razão estequiométrica exata (que é sempre constante), mas podem estar em excesso de um ou mais reagentes. Neste caso, haverá um reagente que será consumido na sua totalidade e irá limitar a reação. Dito reagente é chamado de reagente limitante.