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Denominamos classes de substâncias, àquelas que possuem um comportamento químico semelhante. Vimos que na Química Orgânica, as classes de substâncias são caracterizadas por um grupo funcional e são chamadas de funções orgânicas, mas existem classes de substâncias que não apresentam grupo funcional e que são encontradas tanto em substâncias orgânicas, quanto em inorgânicas, como as classes: ácidos, bases e sais. Vamos começar a estudar ácidos e bases. A essas classes estão associadas duas propriedades: acidez e alcalinidade.
A acidez é uma propriedade das soluções aquosas (embora também possa ser considerada para outros solventes diferentes da água) que afeta diretamente toda a vida do planeta. A ela está relacionada outra propriedade: a alcalinidade. Essas propriedades são mutuamente dependentes e inversamente proporcionais. Vamos ver como podemos determinar essas
propriedades.
A palavra ácido vem do latim, acidus, e significa “azedo” ou “picante”. Em geral, as soluções aquosas das substâncias classificadas como ácidas apresentam as seguintes propriedades químicas: reagem com certos metais (ferro, zinco etc.), liberando hidrogênio (H2 ); reagem com bicarbonatos e carbonatos, liberando gás carbônico (CO2 ); neutralizam soluções básicas.
A palavra álcali tem origem árabe e significa “cinzas vegetais”. A partir do século XVI, essas substâncias passaram a ser também denominadas bases, que é atualmente o nome mais difundido. As soluções aquosas de bases apresentam, geralmente, sensação escorregadia ao tato (cuidado: essas substâncias são corrosivas) e neutralizam ácidos.
Para isso, eles desenvolveram uma grandeza denominada pH, a ser estudada adiante, fornecendo medidas em uma escala que varia de 0 a 14. De acordo com essa escala, podemos saber se um material é ácido ou básico.
Materiais que apresentam pH abaixo de 7 são ácidos, a 25 °C, enquanto
materiais com valores de pH acima de 7 são básicos, conforme esquema ao lado.
As propriedades de acidez e as de alcalinidade são opostas, ou seja, quanto maior a acidez, menor será a alcalinidade, e vice-versa. O esquema que ilustra bem essa relação.
Os alquimistas foram os descobridores dos ácidos clorídrico, nítrico e sulfúrico, denominados ácidos minerais por se originar de sais de minerais. A grande reatividade desses ácidos fez deles importantes reagentes para os alquimistas que, segundo relatos, já os utilizavam antes do século X.Já na Idade Média, ao estudar os materiais, os alquimistas perceberam que muitas substâncias e materiais podiam ser classificados quanto à alteração que produziam na cor de certos extratos vegetais. Essa classificação deu origem a dois grupos. Um deles constitui os ácidos e o outro, as bases.
Das ideias do alquimista vitalista belga Johan Baptist van Helmont [1580-1644] surgiu uma teoria ácido-base que classificava as substâncias
de acordo com esse critério. Ele acreditava que poderia unificar a Química e a Fisiologia porque a fermentação de produtos da digestão de seres vivos segrega, ao fim, materiais ácidos ou básicos. Para ele, a relação entre os materiais orgânicos e inorgânicos poderia ser explicada pela teoria ácido-base. Ainda segundo essa teoria, toda substância, independentemente de sua origem, deveria conter um componente ácido ou básico.
Variação de acidez e basicidade de acordo com pH
Antoine Lavoisier considerava que todos os ácidos eram formados pela combinação de oxigênio, sendo este o responsável pela acidez. Para ele, todos os ácidos deveriam conter oxigênio. Historicamente, considera-se que elaborou o primeiro conceito científico para ácidos e bases quando afirmou que “o oxigênio é princípio acidificante”. Anos depois, Humphry Davy [1778-1829] demonstrou que vários ácidos não possuem oxigênio em suas estruturas.
O extrato de beterraba ou de repolho-roxo que utilizamos no experimento anterior é um indicador natural, como os usados pelos alquimistas. Você deve ter notado como variava a coloração das diferentes soluções. Os indicadores são substâncias orgânicas que possuem moléculas grandes que se alteram em função da acidez do meio. Ao ter suas estruturas moleculares alteradas, as substâncias passam a apresentar cores diferentes. Há diversas substâncias que servem de indicadores, atuando em diferentes faixas de acidez.
Diversos frutos e flores possuem substâncias que são pigmentos sensíveis à variação da acidez do meio. Por isso, frutas maduras normalmente apresentam cores diferentes de quando estão “verdes”.
Desde os tempos dos alquimistas, extratos de tornassol (uma espécie de
líquen) e repolho-roxo são usados na química como indicadores. Esse processo de extração de corantes naturais obteve tal desenvolvimento que se afirma terem sido eles os verdadeiros precursores da química dos corantes sintéticos.
Veja, na figura a coloração de alguns indicadores usados em laboratórios.
pH: a escala de acidezA acidez das soluções e materiais é determinada com base na escala de pH. A escala de pH está relacionada à concentração de íons hidrogênio (H+ ou H3O+ ) presentes na solução. Essa escala varia de 0 a 14, embora algumas soluções possam apresentar valores fora dela.
Para uma solução aquosa, a 25 o C e 1 atm, o pH está relacionado à acidez, como mostra a tabela ao lado. Quanto mais ácida (menos básica) a solução, menor será o valor do pH. Quanto menos ácida (mais básica), maior será o valor do pH. Para que você tenha uma boa ideia do que isso significa, saiba que a numeração dos tubos na parte A, do experimento anterior, correspondia aos valores de pH.
Ácidos e suas aplicações
A presença dos ácidos é comum em nosso dia a dia. Eles são encontrados em frutas cítricas, produtos de limpeza, entre outros. Além disso, estão presentes em diversos processos industriais.
