pH, pOH
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EQUILÍBRIOS IÔNICOS
São os equilíbrios químicos que envolvem a participação de íons, normalmente obtidos pela ionização de um composto covalente como a água ou um ácido ou pela dissociação de uma base ou de um sal em meio aquoso.
EQUILÍBRIO NA ÁGUA PURA E PRODUTO IÔNICO DA ÁGUA.
A água pura sofre o processo de auto-ionização, gerando íons de mesmas concentrações, e o equilíbrio químico conforme a equação simplificada,
a qual de modo mais completo e mais atual, segundo Brönsted-Lowry e Lewis seria representada por:
Utilizaremos a 1ª equação para próximas explicações a fim de facilitar o entendimento do aluno.
Experimentalmente detectou-se que a concentração de e
derivadas dessa ionização, a 25ºC, são infinitamente pequenas, da ordem de
, geradas por baixíssimo grau de ionização
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Eu queroPodemos montar então uma expressão para a constante desse equilíbrio, em função do KC.
Cálculo da concentração da água pura antes da ionização:
A quantidade de água que ioniza é tão menor (107 mol/L) que não tem sentido diminuirmos da inicial para se achar a concentração da água no equilíbrio.
Diremos então que a [H2O] é constante, logo se decidiu incorporá-la ao KC, como o mostrado:
, gerando uma nova constante denominada Kw.
, que a
(Produto iônico da água).
Podemos implementar o conceito de acidez e basicidade ao adicionarmos ácidos, bases e até certos sais em água e provar que o Kw se manterá constante em função do deslocamento do equilíbrio da água após essas adições.
Quando ocorrer:
ADIÇÃO DE UM MONOÁCIDO FORTE (
) EM ÁGUA
___________________
Esclarecimentos importantes sobre a ação acima:
Só haverá o equilíbrio iônico da água, pois o ácido está 100% ionizado.
O íon Cl-1 não perturbará o equilíbrio e [H+] = [Cl–].
O equilíbrio da água será deslocado para a esquerda, fazendo a diminuir abaixo de 10-7 mol/L e portanto mantendo o produto iônico da água constante
(Kw = 10-14)
Restabelecido o equilíbrio, teremos onde se justifica meio aquoso ácido.
A existente no equilíbrio agora, será a do ácido
ADIÇÃO DE MONOBASES FORTES
EM ÁGUA.
___________________
Esclarecimentos importantes sobre a ação acima:
OBSERVAÇÃO I
Caso sejam misturadas soluções ácidas (µ = 100%) com soluções básicas
(µ = 100%), a solução resultante será neutra quando o número de mols de H+ for igual ao número de mols de OH–. Caso contrário, após a neutralização parcial, o íon que sobrar irá dar o caráter ácido ou básico à solução resultante da mistura.
OBSERVAÇÃO II
Para a adição de ácidos e bases com µ < 100% teremos o mesmo tipo de deslocamento do equilíbrio da água e Kw constante, porém outros equilíbrios iônicos serão considerados nos próximos módulos .
pH E pOH
O bio-químico dinamarquês Sörensen criou o conceito de pH, a fim de se trabalhar com as potências de 10 negativas, na maioria das vezes, utilizadas para expressar as concentrações de [H+] e [OH–] dos meios aquosos. Para chegar a valores positivos, ele definiu:
Potencial hidrogeniônico e potencial hidroxiliônico
A partir do produto iônico, a 25º C, podemos chegar a uma relação geral entre pH e pOH, em soluções aquosas neutras, ácidas ou básicas, veja:
(aplicando log antes e log depois)
(aplicando uma propriedade de log)
(multiplicando-se a expressão por -1)
pH + pOH = 14
Conclusão geral, a 25º C:
meio neutro:
meio ácido:
meio básico:
Exercícios resolvidos
01) Considere a tabela abaixo:
Valores de pH de uma série de soluções e substâncias comuns, a 25°C.
Pode-se afirmar que:
A) a cerveja tem caráter básico.
B) o suco de laranja é mais ácido, do que o refrigerante.
C) a água pura tem [H+] igual a [OH–].
D) o amoníaco de uso doméstico tem [OH–] menor do que [H+].
E) o vinagre é mais ácido do que o suco de limão.
RESPOSTA: C
Resolução:
A) Errado, pois o pH da cerveja esta entre 4 e 5 (pH<7), sendo então um produto ácido.
B) Errado, pois quanto menor o pH, mais ácido o produto será.
C) Correto, pois para a água pura teremos [H+]=[OH–] em qualquer condição.
D) Errado, pois o amoníaco apresenta caráter básico (pH>7), logo [H+]<[OH–].
E) Errado, pois o suco de limão apresenta pH entre 2 e 3, mais baixo que o pH do vinagre como mostra o quadro. Portanto o suco de limão é mais ácido.
02) O valor do pH de uma solução aquosa de hidróxido de sódio (NaOH), totalmente dissociada, de concentração 0,002 mol/L, é:
Dado : log 2 = 0,3
A) 2,7
B) 11,3
C) 6,0
D) 7,0
E) 12,0
RESPOSTA: B
Resolução:
Esta monobase forte liberará OH– em água, na concentração 0,002mol/L, portanto teremos que calcular o pOH primeiro.
pOH = – log [OH–] ; pOH = -log 2.10-3 à pOH = – (log 2 + log 10-3) à pOH = – (0,3 – 3.log 10)
pOH = -0,3 + 3 à pOH = 2,7.
Como temos pH + pOH = 14, vem
pH + 2,7 = 14 à pH = 11,3
03) Para neutralizar 50L de solução aquosa de HCl, 100% ionizado, a qual apresenta pH = 2, quantos gramas de NaOH são necessários?
Resolução:
Primeiro transformaremos o pH para concentração de H+:
pH = -log [H+] à -log [H+] = 2 à log [H+] = -2 à [H+] = 10-2 mol/L
Acha-se agora o total de mols de H+ (=HCl) existente em todo o volume da solução:
10-2 mol de H+ ——————– 1L de solução
x ——————— 50L de solução
x = 0,5mol de H+
Para ocorrer tal neutralização da solução, vem:
mols de H+(do HCl) = mols de OH– = mols de NaOH, portanto 0,5 mol dessa base será o necessário;
1mol de NaOH ————– 40g
0,5 mol ————– m
m = 20g de NaOH (resposta final)
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