Desde
os tempos dos alquimistas, observou-se que certas substâncias apresentavam
comportamentos peculiares quando dissolvidos na água. Entre tais propriedades
destacavam-se o sabor, semelhante ao do vinagre; a facilidade de atacar os
metais, dando origem a um gás inflamável; e o fato de produzirem espuma quando
em contato com calcários. Essas substâncias foram denominadas ácidos.
Definição.
Os critérios inicialmente usados para caracterizar os ácidos baseavam-se nas
propriedades de suas soluções aquosas. Dizia-se que ácidos eram substâncias que
apresentavam sabor azedo ou ácido e produziam mudança de cor dos indicadores.
Evidentemente, essas propriedades não são completas nem específicas, pois
outras substâncias podem também apresentá-las. Com o passar do tempo, foram
estabelecidos conceitos mais definidos para a caracterização dos ácidos, tais
como o de Arrhenius, o de Brönsted-Lowry e o de Lewis.
Na
segunda metade do século XIX, Arrhenius definiu ácido como um composto que,
dissolvido em água, libera íons hidrogênio. Essa definição, no entanto, tem sua
aplicação limitada às soluções aquosas. Para superar essa restrição, o químico
dinamarquês Johannes M. Nicolaus Brönsted e o inglês Thomas Lowry elaboraram a
teoria protônica, segundo a qual ácido seria toda substância íon ou molécula
capaz de doar prótons, partícula subatômica de carga positiva. Essa teoria pode
aplicar-se a qualquer tipo de solvente, e não somente à água, como no caso do
critério de Arrhenius.
Baseando-se
em critérios distintos, o americano Gilbert Lewis definiu ácido como uma
substância que pode aceitar um par de elétrons, partículas subatômicas de carga
negativa, que giram em torno do núcleo atômico.
Alguns
átomos apresentam maior tendência a ceder elétrons e se convertem em íons positivos
ou cátions, enquanto outros tendem a aceitar pares de elétrons, e se convertem
em íons negativos ou ânions. Em toda reação química ocorre esse processo
simultâneo de doação e recebimento de elétrons, no qual Lewis se baseou para
formular sua teoria.
Propriedades.
Os ácidos possuem sabor azedo ou cáustico, facilmente identificado em frutas
cítricas, como limão, laranja e maçã. Têm a capacidade de alterar a cor de
certas substâncias orgânicas, denominadas indicadores. Assim, em presença de
solução aquosa ácida, o papel azul de tornassol passa para vermelho; o papel
vermelho-do-congo passa para azul e uma solução básica de fenolftaleína passa
de vermelho para incolor. Em soluções aquosas diluídas, os ácidos são bons
condutores de eletricidade.
Os
ácidos apresentam, em solução aquosa, diferentes graus de ionização, isto é,
uma relação variável entre o número de moléculas ionizadas e o de moléculas
dissolvidas. Dessa forma, por meio do valor da constante de ionização, pode-se
medir a força de um ácido. Quanto mais elevado for o valor dessa constante,
maior será a força do ácido e maior a concentração de íons hidrogênio.
Outro
artifício utilizado para avaliar o poder dos ácidos é o conceito de pH.
Definido como o logaritmo negativo da concentração de íons hidrogênio em
solução aquosa, o pH varia entre zero e 14. Todos os ácidos apresentam pH entre
zero e 7, sendo que, quanto menor esse valor, mais elevada é a força do ácido.
Além
disso, os ácidos reagem com os metais colocados acima do hidrogênio na série de
atividade dos metais ou na tabela de potenciais de oxidação, liberando
hidrogênio e formando o sal correspondente.
Por
outro lado, os ácidos oxidantes, isto é, aqueles cujos íons negativos têm
capacidade de realizar reações de oxidação, não libertam hidrogênio e reagem
até com os metais abaixo do hidrogênio na tabela de potenciais.
Os
ácidos reagem com os óxidos (exceto os neutros e os anidridos) formando sais e
água, e com os carbonatos e bicarbonatos desprendendo CO2. Os ácidos reagem com
as bases, formando sais e água. Daí dizer-se que a reação de ácidos com bases é
de salificação (devido à formação de sal) ou de neutralização (devido à
anulação do caráter básico da solução), tornando o meio neutro.
Nomenclatura.
A denominação dos ácidos obedece aos seguintes princípios: nos hidrácidos, à
palavra "ácido" segue-se o nome do elemento ou radical
eletronegativo, com o sufixo "ídrico": HCL, ácido clorídrico; HCN,
ácido cianídrico; H2S, ácido sulfídrico etc. Nos oxiácidos, à palavra "ácido"
segue-se o nome do radical eletronegativo com a terminação "ico":
H2CO3, ácido carbônico; HCNO, ácido ciânico etc.
Quando
um mesmo elemento forma dois oxiácidos, usa-se o sufixo "oso" para o
menos oxigenado: HNO2, ácido nitroso; HNO3, ácido nítrico. Numa série de
oxiácidos de um mesmo elemento, usa-se o prefixo "hipo" e o sufixo
"oso" para o ácido menos oxigenado, e o prefixo "per" e a
desinência "ico" para o mais oxigenado: HClO, ácido hipocloroso,
HClO3, ácido clórico; HClO4, ácido perclórico.
A
nomenclatura oficial UIQPA (União Internacional de Química Pura e Aplicada)
consiste em substituir o "o" do hidrocarboneto correspondente pelo
sufixo "óico". Nos ácidos ramificados, a cadeia principal é a mais
longa que contenha o grupamento funcional (-COOH), ponto a partir do qual a cadeia
é numerada. Os átomos de carbono da
cadeia principal podem também ser designados por letras: o carbono de carboxila
é ômega, e os seguintes, alfa, beta, gama etc.
Tipos
de ácidos. Os ácidos se dividem fundamentalmente em orgânicos e inorgânicos ou
minerais. Os ácidos orgânicos são compostos
que contêm em sua estrutura o grupamento carboxila, composto por um
átomo de carbono ligado a um átomo de oxigênio por ligação dupla e a um grupo
de hidroxila, por ligação simples. Entre os milhares de ácidos orgânicos
conhecidos, alguns são de enorme importância para o homem.
O
ácido fórmico, primitivamente obtido de certa espécie de formiga, é atualmente
produzido a partir da reação do monóxido de carbono com hidróxido de sódio sob
pressão (sete atmosferas), na temperatura de 120 a 150o C, obtendo-se
formiato de sódio, que, tratado por ácidos minerais, libera o ácido fórmico. É
usado em corantes de tecidos, para formar a solução ácida, sendo que, no final
do processo, o ácido que fica na fazenda se evapora. Preferido para a
coagulação do látex de borracha, é também usado na neutralização da cal, que é
empregada no processamento do couro.
O
ácido acético, o mais importante dos ácidos carboxílicos, forma-se a partir de
soluções diluídas de etanol por ação de microrganismos, sendo esse o processo
de preparação de vinagre de vinho; é utilizado em grandes quantidades como
solvente e como meio não aquoso, em reações. Tem também uso importante na
neutralização ou acidulação, quando não são aplicáveis ácidos minerais (por exemplo,
no processamento de filmes e papéis fotográficos).
Os
ácidos graxos, presentes nas gorduras animais e vegetais, ocorrem, normalmente,
combinados com glicerina ou glicerol, sob a forma de triésteres chamados
glicerídeos, dos quais são obtidos por saponificação. São utilizados na
produção industrial de ceras, cosméticos e pinturas.
Os
ácidos inorgânicos são de origem mineral e dividem-se em hidrácidos, quando não
apresentam oxigênio em sua combinação, e oxiácidos, quando esse átomo faz parte
de sua estrutura. Entre eles, os mais utilizados industrialmente são o ácido
clorídrico, o nítrico, o fosfórico e o sulfúrico. O ácido clorídrico ou cloreto
de hidrogênio é um gás incolor, de odor irritante e tóxico. Tem ponto de fusão
-112o C e de ebulição -83,7o C. É muito solúvel em água, solução chamada de
ácido clorídrico. Ácido forte é quase totalmente ionizado, e emprega-se na
síntese de diversos compostos orgânicos de interesse.
O
ácido nítrico é um líquido incolor, de cheiro irritante e tóxico; tem ponto de
ebulição 86o C e ponto de fusão -41,3o C. É miscível com a água em todas as
proporções. Suas soluções aquosas são incolores, mas se decompõem com o tempo,
sob a ação da luz. É utilizado como matéria-prima na indústria de plásticos,
fertilizantes, explosivos e corantes.
O
ácido ortofosfórico é um sólido incolor, muito higroscópico e muito solúvel em
água. Aplica-se na indústria de fertilizantes, nos processos de estamparia nas
indústrias têxteis e na síntese de inúmeros compostos de interesse.
O
ácido sulfúrico é um líquido oleoso, com densidade de 1,84g/cm3. Tem ponto de
fusão de 10o C e de ebulição de 338o C. Embora muito estável quando aquecido,
sua solução diluída perde água, gradualmente, com o aquecimento. Durante o
aquecimento, o ácido puro perde SO3. É utilizado como matéria-prima na produção
do sulfato de amônio, intermediário da elaboração de fertilizantes, de
detergentes, explosivos, pigmentos e corantes, entre outros produtos.
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