Sais ácidos: mecanismo de formação
Os sais ácidos formam-se como resultado de uma neutralização parcial de ácidos poli(ponto)básicos. A regra principal deste processo é que a neutralização ocorre em etapas, e o produto final depende inteiramente da proporção molar em que o ácido e a base foram misturados.
Se a base estiver em defeito, a reação não chega ao fim. Como resultado, forma-se um sal ácido ou uma mistura de vários sais na solução.
Vejamos este mecanismo através do exemplo da interação entre o ácido ortofosfórico ($H_3PO_4$) e o hidróxido de sódio ($NaOH$):
- Primeira substituição. Forma-se di-hidrogenofosfato de sódio:
$$H_3PO_4 + NaOH = NaH_2PO_4 + H_2O$$
- Segunda substituição. Com a adição de outra porção de base, obtém-se hidrogenofosfato de sódio:
$$NaH_2PO_4 + NaOH = Na_2HPO_4 + H_2O$$
- Terceira substituição. A neutralização completa conduz à formação de um sal normal — fosfato de sódio:
$$Na_2HPO_4 + NaOH = Na_3PO_4 + H_2O$$
Propriedades e métodos de obtenção de sais ácidos
Devido à sua composição química, os sais ácidos ocupam uma posição intermédia entre um sal normal clássico e um ácido. Isto dá origem a uma dualidade química.
Um exemplo marcante desta dualidade ("sal-camaleão") é o hidrogenocarbonato de sódio ($NaHCO_3$). Sendo o produto da neutralização incompleta do ácido carbónico, pertence formalmente aos sais ácidos. No entanto, em solução, esta substância exibe propriedades de base, criando um meio alcalino.
Além da neutralização parcial direta, os sais ácidos podem ser obtidos através de reações de troca:
- Interação de um sal de um ácido poli(ponto)básico com um ácido forte (desde que este último esteja em defeito):
$$Na_2CO_3 + HCl = NaHCO_3 + NaCl$$
- Interação de um sal de um ácido poli(ponto)básico com o mesmo ácido:
$$Na_2CO_3 + H_2CO_3 = 2NaHCO_3$$
Sais básicos: estrutura e dificuldades de isolamento
Os sais básicos são os produtos da neutralização parcial de bases poliatómicas por vários ácidos.
Na estrutura da molécula de um sal básico, devem estar presentes simultaneamente dois componentes:
- Grupo hidroxilo ($-OH$).
- Anião ácido.
Um exemplo típico deste composto é o hidroxiacetato de alumínio: $Al(OH)(CH_3COO)_2$.
Ao contrário dos sais ácidos, os sais básicos precipitam das soluções na forma de substâncias sólidas individuais com muito menos frequência, embora possam estar presentes em soluções em pequenas quantidades. O principal problema para a sua obtenção reside na insolubilidade da maioria dos hidróxidos metálicos. Sob as condições teoricamente adequadas para a cristalização do sal básico, o próprio hidróxido metálico frequentemente precipita, bloqueando a formação do produto desejado.
Sais duplos e condições para a sua cristalização
Os sais duplos são compostos químicos que contêm dois metais diferentes ligados ao mesmo anião ácido.
A principal condição para a formação desses sais é a diferença de solubilidade. Um sal duplo precipita de uma solução apenas se for menos solúvel do que cada um dos sais simples que participam na sua formação.
Um exemplo clássico são os alúmen de potássio e alumínio. Se misturarmos soluções de sulfato de potássio ($K_2SO_4$) e sulfato de alumínio ($Al_2(SO_4)_3$), ocorre uma interação química que resulta na precipitação de um precipitado branco.
A equação da reação é a seguinte: $$K_2SO_4 + Al_2(SO_4)_3 + 24H_2O = 2KAl(SO_4)_2 \cdot 12H_2O\downarrow$$
O precipitado forma-se precisamente porque a solubilidade do sal duplo obtido é extremamente baixa e não excede 6%.
Resumo: perguntas e respostas sobre o tema
Porque é que a solução aquosa de hidrogenocarbonato de sódio tem um meio alcalino?
A solução aquosa de hidrogenocarbonato de sódio tem um meio alcalino porque as suas propriedades básicas são mais pronunciadas do que as ácidas. Em solução, o ião hidrogenocarbonato participa em dois processos concorrentes. Como base, sofre hidrólise com a formação de iões hidróxido ($HCO_3^- + H_2O \rightleftarrows H_2CO_3 + OH^-$). Simultaneamente, pode comportar-se como um ácido, sofrendo ionização ($HCO_3^- + H_2O \rightleftarrows CO_3^{2-} + H_3O^+$). A predominância da hidrólise sobre a dissociação leva à acumulação de iões $OH^-$, fazendo com que a solução de bicarbonato de sódio atinja um pH = 8,5.
Como se dissociam os sais ácidos em soluções aquosas?
Os ácidos poli(ponto)básicos dissociam-se em soluções aquosas em etapas: primeiro, um protão é dissociado de uma molécula neutra e, em seguida, do anião carregado negativamente resultante. A desprotonação de um anião carregado negativamente ocorre com maior dificuldade do que a partir de uma molécula neutra devido à atração eletrostática. Para os aniões de sais ácidos, as fontes apontam os seguintes processos:
- Ião hidrogenocarbonato ($HCO_3^-$) — exibe propriedades ácidas: $HCO_3^- + H_2O \rightleftarrows CO_3^{2-} + H_3O^+$; simultaneamente, exibe propriedades básicas: $HCO_3^- + H_2O \rightleftarrows H_2CO_3 + OH^-$.
- Ião di-hidrogenofosfato ($H_2PO_4^-$) — dissocia-se de acordo com a equação $H_2PO_4^- \rightleftarrows H^+ + HPO_4^{2-}$.
Assim, para o ião hidrogenocarbonato, a dissociação concorre com a hidrólise.
Os sais ácidos retêm o hidrogénio (H) do ácido, os sais básicos retêm o grupo hidroxilo (OH) da base, e os sais duplos combinam dois metais diferentes sob o mesmo anião ácido.
Questões de aulas e exames
O que significa o termo "sal-camaleão"?
Esta é uma designação informal para sais que exibem dualidade química. Por exemplo, o hidrogenocarbonato de sódio é estruturalmente um sal ácido, mas em solução aquosa exibe propriedades básicas e cria um meio alcalino.
Porque é que os sais básicos raramente precipitam?
O processo de cristalização dos sais básicos é dificultado pelo facto de a maioria dos hidróxidos metálicos ser insolúvel. Em vez da formação do sal básico, o hidróxido correspondente frequentemente precipita.
O que mais estudar sobre o tema
- Reação do di-hidrogenofosfato de potássio com o ácido sulfúrico
- Interação do di-hidrogenofosfato de potássio com o hidróxido de potássio
- Reação do fosfato de potássio com o dobro da quantidade de ácido fosfórico
- Busca de exemplos adicionais de sais duplos na nomenclatura química
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