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Title: Reações em Solução I
Description: A ionização da água é entendida como sendo a transferência de um próton (H+) de uma molécula de água para outra molécula, resultando um íon hidrônio ou hidroxônio, que é o íon hidrogênio hidratado (H3O+) e um íon hidroxila
Description: A ionização da água é entendida como sendo a transferência de um próton (H+) de uma molécula de água para outra molécula, resultando um íon hidrônio ou hidroxônio, que é o íon hidrogênio hidratado (H3O+) e um íon hidroxila
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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DA AMAZÔNIA
INSTITUTO SÓCIO-AMBIENTAL E DE RECURSOS HÍDRICOS
DISCIPLINA: QUÍMICA
PROFESSORA: RUTH GRANHEN TAVARES
ASSUNTOS:
I –
II –
EQUILÍBRIO IÔNICO DA ÁGUA – ESCALA DE pH
pH DE ÁCIDOS E BASES FORTES E FRACOS
PARTE I: EQUILÍBRIO IÔNICO DA ÁGUA – ESCALA DE pH
1
...
Esta é, naturalmente, uma maneira simplificada de dizer o que realmente ocorre,
porém, salienta o fato de que o íon hidrogênio, em solução aquosa, não é um íon simples, mas
está firmemente ligado a uma molécula de água
...
O cátion hidrônio, por sua vez,
se deixa hidratar por três moléculas de água
...
Assim, consideraremos, apenas, que a água é um eletrólito
fraco, que se ioniza de acordo com a seguinte equação simplificada:
H2O H+ + OH
...
Para todo equilíbrio, existe uma constante
...
[OH ]
[H2 O]
K
...
[OH-]
Considerando que a ionização da água é extremamente pequena, a [H2O] é
constante
...
[H2O] é, também, constante
...
Assim:
Kw = [H+]
...
Medidas experimentais demonstram que, a 25 oC, Kw = 1,0 x 10-14
...
Disciplina: QUÍMICA / ISARH / UFRA
Assunto: Equil
...
RUTH GRANHEN TAVARES
2
...
A água pura é neutra e
toda solução que apresenta [H+] = [OH-] é chamada “solução neutra”
...
[OH-] = 10-14, para as soluções neutras
[H+]2 = 10-14
[H+] = [OH-] = 10-7 M
...
[H+] = 10-14, ou,
Quando um ácido é adicionado à água, irá liberar íons H+
...
Quando uma base é adicionada à água, irá liberar íons OH-
...
Como já mencionamos anteriormente (apostila eletrólitos / não eletrólitos –
equilíbrios), a lei de equilíbrio só é válida para soluções diluídas
...
É comum, para evitar manipulação de números muito grandes (expoentes
positivos), ou de números muito pequenos (expoentes negativos), trabalhar-se com os logaritmos
desses números
...
Assim, surgiu o pH:
pH = – log [H+],
e o pOH:
pOH = – log [OH-]
...
:
pKa = – log Ka
pKb = – log Kb
pKw = – log Kw
pCl = – log [Cl-],
enfim, p“qualquer coisa” = – log “qualquer coisa”
...
SOLUÇÕES
NEUTRAS
[H+] = [OH-]
[H+] = 10-7 M
[OH-] = 10-7 M
pH = pOH
pH = 7
pOH = 7
SOLUÇÕES
ÁCIDAS
[H+] > [OH-]
[H+] > 10-7 M
[OH-] < 10-7 M
pH < pOH
pH < 7
pOH > 7
SOLUÇÕES
BÁSICAS
[H+] < [OH-]
[H+] < 10-7 M
[OH-] > 10-7 M
pH > pOH
pH > 7
pOH < 7
2) como pH = – log [H+], então
[H+] = 10-pH
3) como pOH = – log [OH-], então [OH-] = 10-pOH
3
...
Para facilitar a
compreensão da extensão dessa escala, observemos as seis questões a seguir
...
3
Disciplina: QUÍMICA / ISARH / UFRA
Assunto: Equil
...
RUTH GRANHEN TAVARES
1ª) Em que circunstância o valor de pH será mínimo? Resp
...
2ª) Qual o valor mínimo de pH? Resp
...
Como – log 1 = 0, então, o valor mínimo de pH é 0 (zero)
...
Quando a [OH-] for máxima
...
Considerando que pOH se origina de uma lei de
equilíbrio, que só é válida para soluções diluídas (concentrações até 1M), a máxima [OH-] em uma
solução será 1M
...
5ª) Em que circunstância o valor de pH será máximo, e qual é esse valor? Resp
...
Como pH + pOH = 14, então, o valor máximo de pH é 14
...
Quando o
valor de pH for mínimo (zero)
...
Assim, o pH e o pOH variam numa escala de 0 a 14
...
CÁLCULO DE pH EM SOLUÇÕES DE ÁCIDOS E BASES FORTES
Para calcular os valores de pH de soluções de ácidos é necessário o conhecimento
da [H ], já que pH = – log [H+]
...
+
Para calcular os valores de pH de soluções de bases é necessário o conhecimento
da [OH-], já que pOH = – log [OH-] e pH + pOH = 14
...
Exercício 1
...
(log 5 = 0,70)
[H+] = 0,05 M = 5 x 10-2 M
pH = – log 5 x 10-2 = 2 – log 5
pH = 2 – 0,70 = 1,3
Resp: pH = 1,3
...
Iônico Água – Escala pH – pH ácidos e bases
Exercício 2
...
RUTH GRANHEN TAVARES
Calcular o pH de uma solução a 0,001M de Ba(OH)2
...
Dissolvem-se 1,12g de KOH em 500ml de solução
...
(PM = 56 ; log 4 = 0,60)
Solução:
1M
56 g
1000 ml
xM
1,12 g
500 ml
x
...
500 = 1
...
1000
x
...
Solução:
1120
28000
pOH = 1,4
pH = 14 – 1,4 = 12,6
Resp: pH = 12,6
Calcular o pH de uma solução a 1,2% de NaOH
...
40
...
1,2
...
[OH-] = 4 x 10-2 M
pOH = – log 4 x 10-2 = 2 – log 4 = 2 – 0,60
0,04 M = CKOH
1M
x
CKOH = 0,04 M = 4 x 10-2 M
1200
4000
CNaOH = 0,3 M = 3 x 10-1 M
[OH-] = 3 x 10-1 M
pOH = – log 3 x 10-1 = 1 – log 3 = 1 – 0,48
pOH = 0,52
pH = 14 – 0,52 = 13,48
Resp: pH = 13,48
0,3 M = CNaOH
2
...
Esses valores serão encontrados considerando-se suas
constantes de ionização, Ka e Kb
...
[A ]
[HA ]
Como só existe o ácido em solução, pode-se afirmar que [H+] = [A-], pois o ácido é
a única fonte desses dois íons, e, cada vez que ioniza, libera um cátion e um ânion (OBS: a água
também libera H+, mas, por ser um eletrólito muito fraco, o valor de sua concentração pode ser
desprezado em relação ao valor do que é liberado pelo ácido)
...
No entanto, em algumas situações, como é o caso
de ácidos muito fracos, a [H+] é muito menor que a CHA, e seu valor pode ser desprezado, em
relação ao último, ficando a concentração de equilíbrio do ácido praticamente igual à sua
concentração analítica
...
5
Disciplina: QUÍMICA / ISARH / UFRA
Assunto: Equil
...
RUTH GRANHEN TAVARES
Assim,
[H+] = [A-] e [HA] = CHA
Ka
[H ]
...
Para uma base fraca, BOH, um raciocínio semelhante pode ser desenvolvido:
BOH B+ + OHKb
[B ]
...
A concentração de BOH no equilíbrio ([BOH]) é a concentração total, ou analítica,
de BOH (CBOH), menos a concentração dos íons liberados, que podem ser representados pelos íons
hidroxila ([OH-]), ou seja, [BOH] = CBOH – [OH-]
...
Assim,
[OH ]
...
Um outro parâmetro envolvido com os cálculos de pH de ácidos e bases fracos é o
grau de ionização, , já visto anteriormente, e a porcentagem de ionização, que é x 100
...
Solução:
=
[H ]
C HA
[H ]
...
10 5
...
=
[OH ]
CBOH
CHAc = 0,1 M = 10-1 M
[H ]
...
Dados: Ka=1,75x10-5 ; (1,75)1/2= 1,32 ; log 1,32 = 0,12
pH = - log 1,32x10-3 = 3 – log 1,32 = 3 – 0,12
HAc H+ + AcKa
e,
[H ]2
C HA c
Ka
...
10 6
Resp: pH = 2,88
=
[H ]
1,32
...
Dados: Ka=6,75x10-4 ; (67,5)1/2= 8,22 ; log 8,22 = 0,91
...
Iônico Água – Escala pH – pH ácidos e bases
CHF = 0,1 M = 10-1 M
Solução:
Ka
HF H+ + F[H ]
...
[F ]
C HF
[HF ]
+ 2
[H ]2
C HF
[H ] =
[H+]= 6,75
...
10 1 =
[H+] = 8,22 x 10-3 M
Exercício 7
...
CHF
67,5
...
[OH ] [OH ]
...
CNH4 OH
[OH-]= 1,75
...
2
...
10 3
=
= 8,22 x 10-2
C HF
10 1
Calcular o pH e a porcentagem de ionização do hidróxido de amônio (NH4OH) que encontrase em solução 0,02 M
...
RUTH GRANHEN TAVARES
=
5,92
...
10
% ionização =
3,5
...
10 8 = 5,92 x 10-4 M
-2
x 100 = 2,96 x 10 x 100
Resp: % ionização = 2,96 %
...
Calcular o pH de uma solução de hidróxido de amônio (NH4OH) em que essa base encontrase 1,32% ionizada
...
= 1,32
= 1,32 / 100 = 1,32x10-2
[OH ]
[OH ]
[OH ]
C NH4 OH =
=
C NH 4 OH
1,32
...
[OH ] [OH ]
...
1,32x10
Exercício 9
...
Dados: Ka = 1,75x10-5 ; (5,92)2 = 35 ; log 5,92 = 0,77
HAc H+ + Ac[H+] = 10-3,23 = 10-4 x 100,77
[H+] = 10-4x 5,92
...
[Ac ]
[HAc]
[H ]2
CHAc=
Ka
[H ]
...
10 4
1,75
...
10 8
1,75
...
10 3
...
Iônico Água – Escala pH – pH ácidos e bases
Prof
...
LISTA DE EXERCÍCIOS (pH DE ÁCIDOS E BASES FORTES E FRACOS)
01
...
a) 7,95x10-4 M ; b) 0,252 M ; c) 2,52x10-10 M
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
02
...
a) 2,4 e 11,6 ; b) 3,64 e 10,36 ; c) 2,52 e 11,48
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
03
...
a) 12,78 e 1,22 ; b) 11,45 e 2,55 ; c) 11,57 e 2,43 ; d) 13,48 e 0,52
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
04
...
a) Qual a constante de ionização do ácido acético nessa temperatura?
Resp
...
2 % e 3,22
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
05
...
5,4 ml
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
06
...
Calcular: a) o pH;
b) o pOH e c) a porcentagem de ionização de uma solução a 10-3 M de hidróxido de amônio nessa
temperatura
...
a) 10,12 ; b) 3,88 e c) 13,2 %
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
07
...
0,46 ml
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
08
...
Resp
...
Qual o pH de uma solução preparada a partir da dissolução de 0,03426 g de Ba(OH)2 (hidróxido
de bário) em 500 ml de solução? Obs: nessa concentração a base ioniza totalmente
...
10,9
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
10
...
3,27
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
11
...
5,57 e 0,0268 %
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
12
...
Qual o pH da solução obtida?
Resp
...
Qual o pH de uma solução a 0,2% de hidróxido de sódio (NaOH)?
Resp
...
(1,75)1/2= 1,32 ;
log1,32
log2,52
log3,70
log5,90
=
=
=
=
0,12
0,40
0,57
0,77
;
;
;
;
log1,37
log2,68
log4,00
log7,16
=
=
=
=
0,14
0,43
0,60
0,85
;
;
;
;
(7,2)1/2 = 2,68 ; (1,3)2 = 1,69 ;
log2,00
log2,80
log5,00
log7,95
=
=
=
=
0,30
0,45
0,78
0,90
(5,9)2 = 34,81
;
;
;
;
Title: Reações em Solução I
Description: A ionização da água é entendida como sendo a transferência de um próton (H+) de uma molécula de água para outra molécula, resultando um íon hidrônio ou hidroxônio, que é o íon hidrogênio hidratado (H3O+) e um íon hidroxila
Description: A ionização da água é entendida como sendo a transferência de um próton (H+) de uma molécula de água para outra molécula, resultando um íon hidrônio ou hidroxônio, que é o íon hidrogênio hidratado (H3O+) e um íon hidroxila