Direto ao assunto
Resumo rápido
Ácidos são substâncias que, em água, liberam íons hidrogênio, \( \mathrm{H^+} \), ou, de forma mais completa, íons hidrônio, \( \mathrm{H_3O^+} \), e que têm sabor azedo, reagem com bases formando sal e água, e mudam a cor de indicadores. No ENEM e no vestibular, o estudo dos ácidos aparece em classificação, nomenclatura, ionização, força, reações com metais, com carbonatos e com bases, e em usos do cotidiano: vinagre, limão, refrigerante, ácido do estômago e ácido da bateria. A definição mais usada em prova é a de Arrhenius: ácido é toda substância que, em solução aquosa, libera \( \mathrm{H^+} \) como único cátion. Exemplos: \( \mathrm{HCl \rightarrow H^+ + Cl^-} \), \( \mathrm{H_2SO_4 \rightarrow 2\,H^+ + SO_4^{2-}} \). Já a definição de Brönsted e Lowry é mais ampla: ácido é doador de próton, e base é receptora de próton, o que permite explicar reações sem água. A de Lewis é ainda mais ampla: ácido é receptor de par de elétrons. Para o ensino médio, Arrhenius resolve a maioria, e Brönsted ajuda nas questões de pares conjugados. Outro ponto central é a força: ácido forte ioniza muito, quase totalmente, como o clorídrico, o nítrico e o sulfúrico; ácido fraco ioniza pouco, como o acético do vinagre e o carbônico do refrigerante. Força não é concentração: um ácido forte diluído pode ter menos \( \mathrm{H^+} \) que um ácido fraco concentrado, mas por molécula ele ioniza mais. Guardar os ácidos fortes clássicos e a regra de classificação por oxigênio economiza muito tempo em prova.
Classificação dos ácidos
Quanto à presença de oxigênio, há oxiácidos, que têm oxigênio, como \( \mathrm{H_2SO_4} \), \( \mathrm{HNO_3} \), \( \mathrm{H_3PO_4} \) e \( \mathrm{H_2CO_3} \), e hidrácidos, que não têm oxigênio, como \( \mathrm{HCl} \), \( \mathrm{HBr} \), \( \mathrm{HF} \) e \( \mathrm{H_2S} \). Quanto ao número de hidrogênios ionizáveis, há monoácidos, com um hidrogênio, como \( \mathrm{HCl} \) e \( \mathrm{HNO_3} \), diácidos, com dois, como \( \mathrm{H_2SO_4} \) e \( \mathrm{H_2CO_3} \), e triácidos, com três, como \( \mathrm{H_3PO_4} \). Cuidado: nem todo hidrogênio da fórmula é ionizável. No ácido acético, \( \mathrm{CH_3COOH} \), só o hidrogênio do grupo \( \mathrm{COOH} \) ioniza, então ele é monoácido, mesmo tendo quatro hidrogênios na fórmula. Quanto à força, em geral, hidrácidos fortes são \( \mathrm{HCl} \), \( \mathrm{HBr} \) e \( \mathrm{HI} \); o \( \mathrm{HF} \) é fraco, apesar do flúor ser muito eletronegativo, porque a ligação hidrogênio-flúor é muito forte e ioniza pouco; os demais hidrácidos são fracos. Para oxiácidos, há uma regra prática: subtraia o número de hidrogênios do número de oxigênios. Se o resultado for 2 ou mais, o ácido é forte; se for 1, é moderado ou fraco; se for 0, é fraco. Exemplos conferidos: \( \mathrm{HClO_4} \) tem 4 menos 1, igual a 3, forte; \( \mathrm{HNO_3} \) tem 3 menos 1, igual a 2, forte; \( \mathrm{H_2SO_4} \) tem 4 menos 2, igual a 2, forte na primeira ionização; \( \mathrm{H_3PO_4} \) tem 4 menos 3, igual a 1, fraco; \( \mathrm{H_2CO_3} \) tem 3 menos 2, igual a 1, fraco.
Nomenclatura que cai em prova
Para hidrácidos, o nome é ácido mais o nome do elemento com o sufixo ídrico: \( \mathrm{HCl} \) é ácido clorídrico, \( \mathrm{HBr} \) é ácido bromídrico, \( \mathrm{HF} \) é ácido fluorídrico, \( \mathrm{H_2S} \) é ácido sulfídrico, \( \mathrm{HCN} \) é ácido cianídrico. Para oxiácidos, o sufixo depende do número de oxidação do elemento central. Com um único oxiácido, usa-se ico, como \( \mathrm{H_2CO_3} \), ácido carbônico. Com dois, o de maior número de oxidação leva ico e o de menor leva oso: \( \mathrm{HNO_3} \) é ácido nítrico e \( \mathrm{HNO_2} \) é ácido nitroso; \( \mathrm{H_2SO_4} \) é ácido sulfúrico e \( \mathrm{H_2SO_3} \) é ácido sulfuroso. Com quatro, usam-se os prefixos per e hipo: \( \mathrm{HClO_4} \) é ácido perclórico, \( \mathrm{HClO_3} \) é ácido clórico, \( \mathrm{HClO_2} \) é ácido cloroso e \( \mathrm{HClO} \) é ácido hipocloroso. Essa sequência, per, ico, oso, hipo, do maior para o menor número de oxigênios, é uma das decorebas mais úteis da Química. Um exemplo resolvido: dê o nome de \( \mathrm{H_2SO_3} \). O enxofre está com número de oxidação menor que no sulfúrico, então é ácido sulfuroso. Outro: \( \mathrm{HClO} \) tem menos oxigênio que o cloroso, então é hipocloroso. Na sala de estudo, treine escrevendo a fórmula a partir do nome e o nome a partir da fórmula, nos dois sentidos, pois a prova cobra os dois.
Ionização, reações e usos
Ionização é a formação de íons quando o ácido se dissolve em água. O grau de ionização, representado pela letra grega alfa, \( \mathrm{\alpha} \), é a fração de moléculas ionizadas. Ácido forte tem alfa alto, perto de 100%, ácido fraco tem alfa baixo. A primeira ionização do sulfúrico é: \( \mathrm{H_2SO_4 \rightarrow H^+ + HSO_4^-} \), e a segunda é: \( \mathrm{HSO_4^- \rightarrow H^+ + SO_4^{2-}} \). A reação mais importante é a neutralização com base, formando sal e água: \( \mathrm{HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O} \), equação balanceada. Com carbonatos, o ácido libera gás carbônico: \( \mathrm{2\,HCl + CaCO_3 \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2} \), equação conferida: 2 hidrogênios, 1 cálcio, 1 carbono, 3 oxigênios e 2 cloros dos dois lados. É por isso que vinagre faz efervescer em casca de ovo e em mármore. Com metais reativos, como zinco e magnésio, o ácido libera hidrogênio: \( \mathrm{2\,HCl + Zn \rightarrow ZnCl_2 + H_2} \), equação balanceada. É por isso que ácido corrói metais e que o ácido sulfúrico da bateria é tão perigoso. No cotidiano, o ácido acético está no vinagre, o ácido cítrico no limão, o ácido carbônico no refrigerante, o ácido clorídrico no suco gástrico, ajudando a digestão, o ácido sulfúrico na bateria e na indústria, o ácido nítrico em fertilizantes e explosivos, o ácido fosfórico em refrigerantes de cola e fertilizantes. Na matéria sobre água e sais minerais, o ácido do estômago aparece ligado à digestão de proteínas.
| Ácido | Fórmula | Tipo | Força | Uso ou ocorrência |
|---|---|---|---|---|
| Clorídrico | \( \mathrm{HCl} \) | Hidrácido, monoácido | Forte | Suco gástrico, limpeza |
| Sulfúrico | \( \mathrm{H_2SO_4} \) | Oxiácido, diácido | Forte | Bateria, indústria |
| Nítrico | \( \mathrm{HNO_3} \) | Oxiácido, monoácido | Forte | Fertilizantes, explosivos |
| Fosfórico | \( \mathrm{H_3PO_4} \) | Oxiácido, triácido | Fraco | Refrigerante de cola, fertilizante |
| Acético | \( \mathrm{CH_3COOH} \) | Oxiácido, monoácido | Fraco | Vinagre |
| Carbônico | \( \mathrm{H_2CO_3} \) | Oxiácido, diácido | Fraco | Refrigerante, chuva normal |
| Fluorídrico | \( \mathrm{HF} \) | Hidrácido, monoácido | Fraco | Gravar vidro, perigoso |
| Reação do ácido | Equação conferida | Produto marcante |
|---|---|---|
| Com base | \( \mathrm{HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O} \) | Sal e água |
| Com carbonato | \( \mathrm{2\,HCl + CaCO_3 \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2} \) | Gás carbônico, efervescência |
| Com metal reativo | \( \mathrm{2\,HCl + Zn \rightarrow ZnCl_2 + H_2} \) | Gás hidrogênio |
| Ionização do sulfúrico, etapa 1 | \( \mathrm{H_2SO_4 \rightarrow H^+ + HSO_4^-} \) | Íon hidrogenossulfato |
Erros comuns que derrubam nota
Primeiro erro: confundir força com concentração. Ácido forte diluído pode ser menos concentrado que ácido fraco concentrado. Segundo erro: contar todos os hidrogênios da fórmula como ionizáveis. No acético, só um ioniza. Terceiro erro: achar que \( \mathrm{HF} \) é forte porque o flúor é eletronegativo. Ele é fraco. Quarto erro: trocar oso por ico na nomenclatura. Lembre: mais oxigênio, ico; menos oxigênio, oso. Quinto erro: achar que ácido só existe em laboratório. Vinagre, limão e suco gástrico são ácidos do cotidiano. Para revisar a lista completa, visite a página de Química.
Mapa mental
- Ácidos: em água liberam H+, sabor azedo, reagem com base, carbonato e metal
- Arrhenius: libera H+ em água; Brönsted: doa próton; Lewis: recebe par de elétrons
- Classificação: oxiácido com O, hidrácido sem O; mono, di, tri pelo H ionizável
- Força: fortes HCl, HBr, HI, H2SO4, HNO3, HClO4; fracos HF, acético, carbônico, fosfórico
- Nomes: ídrico para hidrácido; per, ico, oso, hipo para oxiácido
- Reações: base vira sal e água; carbonato vira CO2; metal vira H2
Perguntas e respostas rápidas (SAQ)
- O que é um ácido, por Arrhenius? É uma substância que, em água, libera íon hidrogênio como único cátion.
- O que é ionização? É a formação de íons quando o ácido se dissolve em água.
- Qual a diferença entre ácido forte e fraco? O forte ioniza muito, quase totalmente; o fraco ioniza pouco.
- Força é o mesmo que concentração? Não. Força é quanto ioniza por molécula; concentração é quanto há dissolvido.
- Como se chama o ácido \( \mathrm{H_2SO_3} \)? Ácido sulfuroso, pois tem menos oxigênio que o sulfúrico.
- Por que o vinagre faz efervescer na casca de ovo? Porque o ácido acético reage com o carbonato de cálcio, liberando gás carbônico.
- Qual ácido está no suco gástrico? O ácido clorídrico, que ajuda na digestão e mata microrganismos.
- Por que o ácido acético é monoácido? Porque, dos quatro hidrogênios da fórmula, só o do grupo COOH ioniza.
Questões comentadas originais, no estilo ENEM
Questão 1. Um rótulo indica ácido clorídrico diluído e outro indica ácido acético concentrado. Sobre força e concentração, é correto dizer que: A) o acético é forte por estar concentrado; B) o clorídrico é forte por ionizar muito, mesmo diluído, e concentração é outra grandeza; C) diluído significa fraco; D) concentrado significa forte; E) os dois são fortes. Gabarito: B. Força é grau de ionização; concentração é quantidade dissolvida.
Questão 2. O nome correto para \( \mathrm{HClO_4} \) é: A) ácido cloroso; B) ácido hipocloroso; C) ácido perclórico; D) ácido clórico; E) ácido clorídrico. Gabarito: C. Com quatro oxigênios, o maior da série do cloro, usa-se o prefixo per e o sufixo ico.
Questão 3. Ao pingar vinagre sobre casca de ovo, observa-se efervescência. O gás liberado é: A) hidrogênio; B) oxigênio; C) gás carbônico, da reação do ácido com carbonato; D) nitrogênio; E) cloro. Gabarito: C. Ácido mais carbonato forma sal, água e gás carbônico.
Questão 4. Qual das substâncias a seguir é um ácido fraco? A) \( \mathrm{HCl} \); B) \( \mathrm{H_2SO_4} \); C) \( \mathrm{CH_3COOH} \); D) \( \mathrm{HNO_3} \); E) \( \mathrm{HBr} \). Gabarito: C. O ácido acético, do vinagre, ioniza pouco, enquanto os outros listados são fortes.
Questão 5. A neutralização de ácido clorídrico por hidróxido de sódio produz: A) só água; B) só sal; C) sal e água; D) gás carbônico; E) gás hidrogênio. Gabarito: C. Ácido mais base forma sal e água, na reação clássica de neutralização.
Questão 6. Um estudante colocou zinco em ácido clorídrico e viu bolhas. O gás e a explicação são: A) oxigênio da água; B) hidrogênio, pois ácido com metal reativo libera \( \mathrm{H_2} \); C) gás carbônico do zinco; D) cloro do ácido; E) vapor de zinco. Gabarito: B. Metal reativo mais ácido libera gás hidrogênio, na equação \( \mathrm{2\,HCl + Zn \rightarrow ZnCl_2 + H_2} \).
Dica do professor
Guarde os fortes de cor: clorídrico, bromídrico, iodídrico, sulfúrico, nítrico e perclórico. Todo o resto, em prova de ensino médio, tende a ser fraco ou moderado. E treine a série do cloro: perclórico, clórico, cloroso, hipocloroso, do maior para o menor oxigênio.
Atenção e cuidado
Ácidos fortes corroem pele, olhos e roupas e nunca devem ser provados ou cheirados diretamente. Em laboratório, use óculos, luvas e jaleco, e em caso de contato, lave com muita água e avise o professor. Ácido fluorídrico é especialmente perigoso, mesmo sendo fraco, porque penetra nos tecidos. Nunca misture produtos de limpeza com ácidos sem orientação.
Conexão com outras áreas
Na Biologia, o ácido clorídrico do estômago, o ácido lático do músculo e o pH do sangue. Na Geografia, a chuva ácida, que depende de ácidos sulfúrico e nítrico. Na indústria, o ácido sulfúrico como um dos produtos mais fabricados do mundo. Na saúde, antiácidos que neutralizam o excesso de acidez, tema ligado aos carboidratos apenas como exemplo de digestão, pois a digestão começa com ácidos e enzimas no estômago.
