A fórmula de ácidos e bases pode ser identificada, no estudo das funções inorgânicas, pela presença de íons característicos quando a substância está em água. Em geral, os ácidos liberam cátions H+, enquanto as bases liberam ânions OH−. Para escrever corretamente essas fórmulas, é necessário observar as cargas elétricas dos íons e a proporção em que eles se combinam.
Esse conteúdo aparece com frequência no ensino médio e em questões de vestibulares porque envolve classificação, nomenclatura e transformações químicas. Embora existam diferentes teorias para explicar ácidos e bases, a mais usada na introdução às funções inorgânicas é a de Arrhenius. Ela se aplica especificamente a soluções aquosas e orienta a leitura das fórmulas mais comuns.
O que são ácidos e bases?
Segundo a teoria de Arrhenius, ácido é a substância que, em água, sofre ionização e produz como cátion exclusivamente o H+. Já a base é a substância que, em água, sofre dissociação iônica e libera o ânion OH−, chamado hidróxido.
Ionização e dissociação não são exatamente o mesmo processo. Muitos ácidos são substâncias moleculares: antes de entrar em contato com a água, não possuem íons livres. Ao reagirem com a água, formam íons. As bases inorgânicas mais estudadas, por sua vez, são compostos iônicos e já apresentam íons organizados em sua estrutura sólida; em água, esses íons se separam.
Na classificação de Arrhenius, a identificação depende do íon produzido em solução aquosa: H+ para ácidos e OH− para bases.
Em água, o H+ não permanece isolado de maneira estável: ele se associa a moléculas de água, formando H3O+, o íon hidrônio. Entretanto, nas equações e fórmulas introdutórias, é usual representar a acidez pelo H+. Essa convenção facilita a compreensão das reações e da nomenclatura.
Como reconhecer a fórmula dos ácidos
Na maior parte dos exemplos escolares, a fórmula de um ácido começa com H. O hidrogênio aparece ligado a um ânion, que pode conter ou não oxigênio. Por isso, uma representação geral simplificada é HxA, em que A representa o ânion e x indica quantos hidrogênios ionizáveis existem na molécula.
Hidrácidos e oxiácidos
Os ácidos podem ser separados em dois grandes grupos. Os hidrácidos não apresentam oxigênio em sua fórmula, como HCl, HBr, HI, HF e H2S. Já os oxiácidos apresentam oxigênio, como HNO3, H2SO4, H3PO4 e HClO.
O índice colocado depois do H mostra quantos hidrogênios podem ser liberados em determinadas condições. O HCl, por exemplo, produz um H+ por fórmula e é chamado monoácido. O H2SO4 possui dois hidrogênios ionizáveis e é um diácido. O H3PO4 é um triácido. Essa classificação considera o número de H ionizáveis, e não apenas a quantidade total de átomos de hidrogênio existente em qualquer composto.
É importante não concluir que toda fórmula iniciada por H corresponde a um ácido de Arrhenius. A substância deve produzir H+ em água. Compostos como H2O e CH4, por exemplo, não são classificados como ácidos inorgânicos nesse critério.
Como reconhecer a fórmula das bases
As bases inorgânicas mais frequentes têm a forma geral M(OH)n, em que M é um cátion, geralmente metálico, e n corresponde à carga desse cátion. O grupo OH é o hidróxido e possui carga −1. Assim, a quantidade de grupos hidróxido deve compensar a carga positiva do cátion.
NaOH é o hidróxido de sódio. Como o sódio forma Na+, basta um OH− para que a fórmula seja eletricamente neutra. O Ca(OH)2 é o hidróxido de cálcio: o cátion Ca2+ exige dois grupos OH−. Já Al(OH)3, o hidróxido de alumínio, apresenta três hidróxidos porque o alumínio forma Al3+.
Os parênteses são indispensáveis quando há mais de um grupo OH. Em Ca(OH)2, o índice 2 se aplica ao grupo inteiro: existem dois oxigênios e dois hidrogênios. Escrever CaOH2 mudaria a organização indicada pela fórmula e não é a forma correta de representar o hidróxido de cálcio.
Atenção: uma fórmula com OH nem sempre representa uma base de Arrhenius. Nos álcoois, como o etanol, o grupo OH está ligado a carbono e não se dissocia como OH− em água. O contexto e a estrutura da substância são determinantes.
Cargas: a regra essencial para escrever fórmulas
Uma fórmula química de composto eletricamente neutro deve apresentar soma total das cargas igual a zero. Essa é a regra que permite definir os índices. Para usá-la, primeiro identifique o cátion e o ânion; depois, escolha a menor proporção inteira que neutralize as cargas.
Considere o íon magnésio Mg2+ e o hidróxido OH−. Um Mg2+ precisa de dois OH−, resultando em Mg(OH)2. No caso do ferro(III), Fe3+, são necessários três hidróxidos: Fe(OH)3. O número romano no nome informa a carga do metal, pois o ferro pode formar mais de um cátion.
Nos ácidos, o mesmo raciocínio funciona ao relacionar o H+ com o ânion. O sulfato é SO42−; portanto, são necessários dois H+ para formar H2SO4. O fosfato é PO43−; consequentemente, a fórmula do ácido correspondente é H3PO4.
- Escreva os íons e suas cargas.
- Determine quantas cargas positivas e negativas são necessárias para totalizar zero.
- Use os menores índices inteiros possíveis.
- Coloque parênteses em um íon poliatômico quando ele aparecer mais de uma vez.
- Confira se a soma das cargas na fórmula final é nula.
Nomenclatura de ácidos e bases
A fórmula e o nome estão diretamente ligados. Nos hidrácidos, usa-se em geral a estrutura “ácido” seguida do nome do elemento com terminação ídrico. Assim, HCl é ácido clorídrico, HBr é ácido bromídrico e H2S é ácido sulfídrico.
Nos oxiácidos, a terminação depende do nome do ânion. De modo geral, ânions terminados em ato originam ácidos terminados em ico, e ânions terminados em ito originam ácidos terminados em oso. Nitrato dá ácido nítrico, HNO3; nitrito dá ácido nitroso, HNO2. Sulfato dá ácido sulfúrico, H2SO4; sulfito dá ácido sulfuroso, H2SO3.
Para as bases, a regra mais comum é “hidróxido de” seguido do nome do cátion. NaOH é hidróxido de sódio e Ba(OH)2 é hidróxido de bário. Quando o metal apresenta mais de uma carga possível, acrescenta-se um algarismo romano: Fe(OH)2 é hidróxido de ferro(II), enquanto Fe(OH)3 é hidróxido de ferro(III).
Diferenças e exemplos importantes
A tabela reúne fórmulas frequentes e mostra como os índices se relacionam com os íons produzidos em água. Ela também ajuda a evitar a confusão entre o número de átomos da fórmula e a carga elétrica dos íons.
| Substância | Fórmula | Classificação | Íons característicos em água |
|---|---|---|---|
| Ácido clorídrico | HCl | Hidrácido | H+ e Cl− |
| Ácido sulfúrico | H2SO4 | Oxiácido | 2 H+ e SO42− |
| Hidróxido de sódio | NaOH | Base | Na+ e OH− |
| Hidróxido de cálcio | Ca(OH)2 | Base | Ca2+ e 2 OH− |
Quando um ácido e uma base reagem em proporções adequadas, pode ocorrer uma neutralização. Nela, H+ e OH− formam água, enquanto os outros íons podem constituir um sal. Por exemplo, HCl reage com NaOH produzindo NaCl e H2O. A equação evidencia por que o conhecimento das fórmulas é necessário para ajustar reagentes e produtos.
Também é útil distinguir força de concentração. Um ácido forte ioniza-se intensamente em água; um ácido fraco ioniza-se apenas parcialmente. Isso não depende simplesmente da quantidade de H na fórmula. Além disso, uma solução concentrada contém grande quantidade de soluto por volume, mas pode ser formada por um ácido fraco. São conceitos diferentes.
Pontos de revisão
Para reconhecer ácidos e bases, comece verificando o comportamento em água, e não somente a aparência da fórmula. Ácidos de Arrhenius liberam H+; bases de Arrhenius liberam OH−. Em fórmulas escolares, os ácidos usualmente começam por H, e as bases inorgânicas geralmente contêm o grupo OH associado a um cátion.
- HCl, H2SO4 e H3PO4 são exemplos de ácidos.
- NaOH, Ca(OH)2 e Al(OH)3 são exemplos de bases.
- Os índices garantem a neutralidade elétrica da fórmula.
- Parênteses indicam a repetição de um grupo, como OH.
- Na nomenclatura, observe o ânion do ácido ou a carga do cátion presente na base.
Ao resolver exercícios, escreva os íons, suas cargas e a relação necessária para neutralizá-las antes de montar a fórmula. Esse procedimento reduz erros com índices, parênteses e nomes, além de preparar o estudo de sais, reações de neutralização e equilíbrio químico.
