Os ácidos e as bases são compostos químicos já conhecidos há muito tempo. O termo “ácido” já era empregado desde a Antiguidade, enquanto o termo “álcali” data da Idade Média e “base” é usado desde o século XVIII. Além disso, os ácidos e as bases são as substâncias mais comuns em laboratórios e em nosso cotidiano; até mesmo os equilíbrios entre os ácidos, as bases e a água nas células vegetais e animais são vitais para a sobrevivência desses organismos.
Tendo em vista esses fatores, tornou-se necessário criar uma teoria ácido-base, isto é, teorias que procuram explicar o comportamento dos ácidos e das bases baseando-se em algum princípio mais geral.
Ao longo do tempo várias teorias ácido-base foram criadas, mas três delas, criadas no século XX, recebem especial atenção nos estudos químicos, que são as teorias de Arrhenius, protônica ou de Brønsted-Lowry e eletrônica ou de Lewis.
Vejamos cada uma delas:
- Teoria ácido-base de Arrhenius:
O químico sueco Svante August Arrhenius propôs em 1887 a sua teoria de dissociação iônica, que levou ao conceito de ácido, base e sal. Ele trabalhou com diversas soluções e descobriu que as que eram eletrolíticas (conduziam corrente elétrica) faziam isso porque havia espécies químicas transportadoras de cargas, que eram os íons. Já as soluções não eletrolíticas não produziam íons em meio aquoso.
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Arrhenius conseguiu identificar os íons presentes nas soluções eletrolíticas e isso o levou ao desenvolvimento de sua teoria ácido-base, que dizia o seguinte:
Exemplos:
Ácido Água Cátion Ânion
HC?(g) + H2O(?) → H3O+(aq) + C?-(aq)
HCN(g) + H2O(?) → H3O+(aq) + CN-(aq)
H2SO3(g) + 2 H2O(?) → 2 H3O+(aq) + SO32-(aq)
H3PO4(s) + 3 H2O(?) → 3 H3O+(aq) + PO43-(aq)
Observação: Pode-se dizer também que o cátion liberado pelos ácidos é o hidrogênio, H+:
Exemplos:
Para Arrhenius, a neutralização seria a reação entre esses dois íons, o cátion hidrogênio liberado por um ácido e o ânion hidroxila liberado por uma base:
H+(aq) + OH–(aq) → H2O(l)
A teoria de Arrhenius ajudou a explicar um grande número de fenômenos e até hoje é usada em diversos casos. Porém, ela apresentava uma série de limitações, veja algumas:
- Limitações da Teoria de Arrhenius:
1- É restrita a soluções aquosas. Não é possível aplicá-la em sistemas sólidos. Além disso, muitas reações orgânicas ocorrem com outros solventes diferentes da água;
2- Existem outros solventes diferentes da água que podem ionizar ácidos e dissociar bases;
3- Não permite prever o caráter ácido de espécies químicas que não possuem o hidrogênio e o caráter básico de espécies que não possuem a hidroxila.
- Teoria ácido-base de Brønsted-Lowry;
Essa teoria, também chamada de Teoria Protônica, foi criada em 1923 de forma independente por Johannes Nicolaus Brønsted, da Dinamarca, e por Martin Lowry, da Inglaterra.
Segundo essa teoria, temos:
Veja um exemplo:
A amônia reage com o ácido clorídrico, recebendo um próton (H+) e formando o íon amônio e o íon cloreto:
NH3 + HC? → NH4+ + C?-
base ácido ácido base
forte forte fraco fraca
Essa teoria é bastante utilizada e atual, além de resolver o problema da limitação da teoria de Arrhenius, porque ela não precisava que houvesse a presença de água. No entanto, ainda assim, ela também apresenta uma limitação: depende da presença de hidrogênio.
- Teoria ácido-base de Lewis;
Outra teoria ácido-base foi proposta no mesmo ano, 1923, por Gilbert Lewis. Também conhecida por Teoria Eletrônica, ela elimina todas as limitações mencionadas anteriormente, abrangendo qualquer espécie química.
Segundo Lewis:
Exemplo: A amônia possui um par de elétrons isolado e, por isso, atua como uma base, pois pode doar esses elétrons para um ácido de Lewis e estabelecer uma ligação covalente, conforme mostrado na reação abaixo:
H F H F
? ? ? ?
H ? N: + B ? F → H ? N : B ? F
? ? ? ?
H F H F
amônia trifluoreto de boro composto neutro
base de Lewis ácido de Lewis formado pelo
fornece o par recebe o par compartilhamento
de elétrons de elétrons de elétrons
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