Teorias ácido-base

As teorias ácido-base foram desenvolvidas ao longo do tempo para explicar o comportamento dos ácidos e das bases. Assim, buscam não só definir o que são essas substâncias, mas também trazer informações acerca do seu comportamento químico. Hoje em dia, diversas são as substâncias que possuem tal comportamento, fazendo com que a compreensão do tema seja fundamental.

As teorias ácido-base mais conhecidas são a de Arrhenius, a de Brønsted-Lowry e a de Lewis. A primeira foi desenvolvida ainda no século XIX, tendo sido fundamental para avanços importantes na Química Analítica. A de Brønsted-Lowry começou a romper com a dependência da água para a definição dessas substâncias, até que a teoria de Lewis buscou a criação de uma ideia mais universal de ácidos e de bases.

Leia também: Ácidos e bases — mais detalhes sobre essas funções inorgânicas

Resumo sobre as teorias ácido-base

• As teorias ácido-base foram desenvolvidas com o intuito de explicar o comportamento de ácidos e de bases.
• Boa parte das substâncias conhecidas atualmente pode ser compreendida por tais teorias, tornando essencial o conhecimento destas.
• As teorias mais conhecidas são a de Arrhenius, a de Brønsted-Lowry e a de Lewis.
• A teoria de Arrhenius serviu como base para avanços importantes na Química Analítica.
• A teoria de Brønsted-Lowry quebrou a dependência dos sistemas aquosos, ao passo que a de Lewis buscou criar um conceito universal de ácidos e de bases centrado nos elétrons.

O que são as teorias ácido-base?

As teorias ácido-base foram desenvolvidas para explicar o comportamento ácido-base, ou seja, buscam explicar o que é um ácido, o que é uma base e como se comportam quimicamente. Atualmente, com o desenvolvimento da Química, grande parte das substâncias conhecidas apresenta esse comportamento, o que torna esse tema interessante e fundamental.

Embora a discussão aqui se inicie com a teoria da dissociação eletrolítica, de 1887, do químico sueco Svante Arrhenius, o comportamento ácido-base já é percebido na Ciência desde muito tempo. Alguns ácidos, como o ácido sulfúrico, o ácido nítrico e o ácido clorídrico, já eram conhecidos desde a Idade Média, por exemplo. Podemos destacar, também, algumas tentativas de explicar-se o comportamento ácido-base das substâncias, como os trabalhos de Otto Tachenius e de Robert Boyle no século XVII. Outros cientistas famosos e históricos que também se debruçaram sobre o tema foram Antoine Lavoisier, além de Humphry Davy, de Pierre Louis Dulong e de Justus von Liebig.

Atualmente, para os estudos básicos de Química, três teorias ácido-base são discutidas: a de Arrhenius, a dos cientistas Brønsted e Lowry, além da teoria de Lewis.

Teoria ácido-base de Arrhenius

A teoria ácido-base de Arrhenius é, na verdade, uma definição derivada da sua teoria da dissociação eletrolítica, a qual foi apresentada em 1887. Segundo esta, um ácido é uma substância que, em água, produz íons H⁺, ao passo que base é uma substância que, em água, produz íons OH⁻. Complementarmente, Arrhenius propôs que cada reação entre um ácido e uma base era equivalente sempre à mesma reação, a qual conhecemos como reação de neutralização:

H⁺ (aq) + OH⁻ (aq) → H₂O (l)

A teoria de Arrhenius foi muito importante e basilar para a Química Analítica, permitindo, por exemplo, grandes conquistas, como:

1. a aplicação da lei da ação das massas a equilíbrios iônicos;
2. a obtenção da lei de diluição de Ostwald;
3. o desenvolvimento da equação de Nernst, a qual relaciona a força eletromotriz das pilhas com a concentração dos íons;
4. o efeito tampão;
5. a determinação da constante de dissociação da água;
6. o conceito de pH;
7. o desenvolvimento do eletrodo de hidrogênio e a determinação da concentração dos íons H⁺;
8. o primeiro estudo indicativo de um indicador.

Mesmo assim, tinha a limitação de ser restrita à água, mesmo com alguns ajustes para aplicá-la a outros solventes não aquosos, dada sua dependência do íon H⁺ (presente apenas na água). Também não era possível aplicar a teoria de Arrhenius em sistemas sólidos.

Teoria ácido-base de Brønsted e de Lowry

Também conhecida por teoria protônica, a teoria ácido-base Brønsted-Lowry foi proposta pelos cientistas Johannes Nicolaus Brønsted, na Dinamarca, e Thomas Martins Lowry, na Inglaterra. Segundo essa teoria, o ácido é um doador de prótons, e a base é um receptor de prótons (seria o mesmo que um núcleo de hidrogênio, H⁺, mas é usado o termo “próton” para diferenciar-se da teoria de Arrhenius). Dessa forma, a reação de neutralização seria uma transferência de prótons entre um ácido e uma base:

AH + B ⇌ BH + A

Brønsted propôs a ideia de um par ácido-base conjugado que, de maneira simples, pode explicar diversas reações importantes, como a neutralização, a hidrólise, as reações com indicadores, entre outras. Segundo essa ideia, um ácido, ao doar seu próton para uma base, torna-se uma base conjugada. Isso porque a base conjugada podr receber novamente o próton e, assim, restabelecer o ácido original.

No exemplo anterior, por exemplo, o ácido “AH” doa seu próton para a base “B”, formando a espécie “A”. A espécie “A” pode receber o próton da espécie “BH”, restabelecendo, assim, o ácido “AH”. Como “A” recebe um próton, “A” é uma base. Como “A” é uma base originada a partir do ácido “AH”, pode-se dizer, portanto, que “A” é a base conjugada do ácido “AH”. De maneira semelhante, como a espécie “BH” doa um próton, pode-se dizer que se comporta como um ácido. Como “BH” é um ácido originado a partir da base “B”, pode-se dizer, da mesma forma, que “BH” é o ácido conjugado da base “B”. Por isso, também é possível formular a teoria de Brønsted-Lowry como:

(Ácido)_X + (Base)_Y ⇌ (Ácido)_Y + (Base)_X

Uma importante contribuição de Lowry foi o emprego do íon hidrônio, H₃O⁺, ao invés do íon H⁺. Isso porque, segundo Lowry, um ácido necessita estar misturado para se ionizar. Assim, por exemplo, isoladamente, o ácido clorídrico, o HCl, só se torna um ácido quando misturado em água. Não à toa, existe uma dificuldade de o íon H⁺ existir isoladamente. Assim, na ionização do HCl, a água atua como um aceitador do íon H⁺, podendo ser descrita da seguinte maneira:

HCl (g) + H₂O (l) → Cl⁻ (aq) + H₃O⁺ (aq)

Ainda assim, o conceito de ácidos e de bases trazido por Brønsted e por Lowry independe do seu comportamento em água, bem como da natureza do solvente. Isso porque essa teoria é centrada na capacidade e na extensão da transferência do íon hidrogênio do ácido para a base. Foi essa teoria que também permitiu a explicação de espécies anfóteras, além do chamado efeito do íon-comum.

Embora, por simplificação, utilize-se o verbo “doar”, o ácido não doa, de fato, o íon H⁺ para a base, como se uma força interna e oculta expulsasse esse íon da sua estrutura. Quimicamente, na verdade, a base possui a capacidade de quebrar a ligação entre o hidrogênio e o restante da substância ácida. Assim sendo, a base é uma espécie capaz de remover o próton do ácido.

Teoria ácido-base de Lewis

A teoria ácido-base de Lewis é também conhecida como teoria eletrônica e foi desenvolvida pelo cientista estadunidense Gilbert Newton Lewis, a partir do ano de 1923. Essa teoria é consequência da sua teoria do par eletrônico para explicar as ligações químicas, levando a um esquema de classificação mais amplo de ácidos e bases no ano de 1938.

Assim, Lewis definiu que ácido é toda e qualquer molécula ou íon com um agrupamento incompleto de elétrons em torno de um de seus átomos. Nesse estado, o átomo adquire a propriedade de aceitar um par de elétrons de outro átomo, sendo que o átomo doador estará presente em um íon ou em uma molécula, sendo denominado como base de Lewis. De maneira simples, a reação entre um ácido e uma base de Lewis pode ser representada como:

A + :B → A:B

“A” é o ácido de Lewis, “:B” é a base de Lewis (com o par de elétrons disponível para doação) e “A:B” é comumente conhecido como aduto, sal, complexo, entre outros nomes.

O conceito de ácidos como receptores de elétrons incluiu, assim, espécies químicas que não tinham o hidrogênio. Segundo Lewis, restringir os ácidos ao hidrogênio seria como restringir os oxidantes como substâncias que possuem o oxigênio. Assim, Lewis buscava uma definição geral de um ácido e de uma base, algo que se aproximasse de uma definição universal e aplicável em qualquer ambiente químico. A seguir, destacam-se algumas reações de neutralização propostas dentro da teoria de Lewis:

            SiO₂ + K₂O ⇌ 2 K⁺ + SiO₄²⁻

            HCl + NH₃ ⇌ NH₄⁺ + Cl⁻

            BF₃ + :NH₃ ⇌ H₃N:BF₃

Relação entre as teorias de ácido-base

Podemos dizer que, em termos de abrangência, as teorias ácido-base podem ser postas da seguinte maneira em um diagrama de Venn:

Dessa maneira, entendemos que todos os ácidos e bases compreendidos pela teoria de Arrhenius também estão contidos dentro da teoria de Brønsted-Lowry. Da mesma forma, todos os ácidos e bases compreendidos pela teoria de Brønsted-Lowry também estão contidos dentro da teoria de Lewis.

Confira também: Funções inorgânicas — detalhes sobre esses importantes grupos de substâncias

Exercícios resolvidos sobre teorias ácido-base

Questão 1

(Cesmac 2025)

Durante uma aula prática em um laboratório didático, um grupo de estudantes analisa duas soluções aquosas incolores: uma delas contém ácido acético (CH₃COOH) e a outra contém hidróxido de amônio (NH₄OH). Ambas são substâncias de uso comum e apresentam fraca dissociação em água. O professor sugere que os alunos adicionem algumas gotas de suco de repolho roxo — um indicador natural de pH — para identificar a acidez ou a basicidade das soluções. Após a adição do indicador, observa-se que a solução de ácido acético adquire coloração avermelhada, enquanto a de hidróxido de amônio adquire coloração esverdeada.

Assinale a alternativa que descreve corretamente o comportamento dessas substâncias em meio aquoso e o conceito de ácido e de base envolvido na reação de ionização ou de dissociação de cada uma.

A) O ácido acético é uma base de Brønsted-Lowry, por aceitar um próton; e o hidróxido de amônio é um ácido de Arrhenius por doar HO⁻.

B) O ácido acético é um ácido de Brønsted-Lowry, por doar um próton ao solvente; e o hidróxido de amônio é uma base de Brønsted-Lowry, por aceitá-lo.

C) O ácido acético e o hidróxido de amônio são classificados como ácidos e bases apenas segundo Arrhenius, pois liberam íons H⁺ e HO⁻ em água.

D) O ácido acético e o hidróxido de amônio não podem ser classificados por nenhuma teoria ácido-base, pois são substâncias fracas e pouco dissociadas.

E) O ácido acético é um ácido de Lewis, por doar um par de elétrons ao solvente; e o hidróxido de amônio é uma base de Lewis, por doar um par de elétrons ao ácido.

Resolução:

Alternativa B.

A reação entre ácido acético com o solvente é dada por:

CH₃COOH + H₂O ⇌ CH₃COO⁻ + H₃O⁺

Dessa forma, o ácido acético, por doar um próton para a água, é um ácido de Brønsted-Lowry.

Da mesma forma, a reação entre hidróxido de amônio e água é dada por:

NH₄OH + H₂O ⇌ NH₄OH₂⁺ + OH⁻

Vê-se que o hidróxido de amônio, por sua vez, recebe um próton da água, sendo, portanto, uma base de Brønsted-Lowry.

Questão 2

(Ufam 2025) Considere as seguintes afirmativas relacionadas às reações ácido/base:

I. Ácidos doam elétrons.

II. Bases aceitam íons H⁺.

III. Numa reação de neutralização, H₂O é um produto.

Assinale a alternativa CORRETA:

A) Somente a afirmativa II é verdadeira.

B) Somente a afirmativa III é verdadeira.

C) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.

D) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.

E) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.

Resolução:

Alternativa E.

A afirmativa I está incorreta, pois, à luz da teoria de Lewis, os ácidos aceitam elétrons. Quem doa elétrons são as bases.

A afirmativa II está correta dentro da teoria de Brønsted-Lowry, já que as bases são espécies aceptoras de prótons (íons H⁺). A afirmativa III também está correta, pois, segundo Arrhenius, uma reação de neutralização (ácido-base) é do tipo H⁺ + OH⁻ → H₂O.

Fontes

ATKINS, P.; JONES, L.; LAVERMAN, L. Princípios de Química: Questionando a vida e o meio ambiente. 7. ed. Porto Alegre: Bookman, 2018.

CHAGAS, A. P. O ensino de aspectos históricos e filosóficos da Química e as teorias ácido-base do século XX. Química Nova, São Paulo, v. 23, n. 1, p. 126–133, jan./fev. 2000. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-40422000000100023. Disponível em: https://www.scielo.br/j/qn/a/G5nkyTzG45zS5NHzHq3fJkb/.

CHAGAS, Aécio Pereira. Teorias ácido-base do século XX. Química Nova na Escola, [s. l.], n. 9, p. 7-14, maio 1999. Disponível em: https://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc09/historia.pdf.

SOUZA, Cleuzane R.; SILVA, Fernando C. Discutindo o contexto das definições de ácido e base. Química Nova na Escola, [s. l.], v. 40, n. 1, p. 14-18, fev. 2018. Disponível em: https://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc40_1/04-CCD-52-17.pdf.