Equilíbrio Iônico Professor Fernando Farah 2012. Considere o eletrólito AB em solução aquosa:...

Equilbrio Inico Professor Fernando Farah 2012

Considere o eletrlito AB em soluo aquosa: AB A + + B Sua ionizao (se AB for molecular) ou sua dissociao (se AB for inico) tambm um fenmeno reversvel e, assim sendo, atingir, aps determinado tempo, o equilbrio qumico. Este equilbrio ser agora chamado de equilbrio inico porque aparecem ons. Importante ressaltar que, no caso de bases fortes e sais solveis, no podemos falar em equilbrio inico, j que a reao inversa no se processa (a dissociao no reversvel). Exemplos HCN H + + CN - NH 4 OH NH 4 + + OH - NaOH Na + + OH - (no reversvel) Se considerarmos a ionizao do HNO 2 : HNO 2 NO 2 - + H + A exemplo de equilbrios anteriores, podemos escrever que sua constante de equilbrio :

Esta constante de equilbrio, Kc, recebe agora o nome particular de constante de ionizao ou constante de dissociao inica e representada por Ki, Ka (no caso de cidos) ou K b (no caso de bases).

OBSERVAES a) K i varia com a temperatura. b) Quando a ionizao de um eletrlito apresentar vrias etapas, temos para cada etapa uma constante de ionizao: Observe que a primeira constante de ionizao de cido fosfrico maior que a segunda, que, por sua vez, maior que a terceira, indicando que a primeira ionizao de um eletrlito ocorre mais intensamente que as outras subsequentes. c) Valores altos de Ki indicam eletrlitos fortes que so, portanto, muito dissociados ou ionizados; enquanto valores baixos indicam que o eletrlito fraco.

Na tabela seguinte, temos valores de Ka de alguns cidos:

9. Lei da Diluio de Ostwald Chamamos o grau de ionizao de um eletrlito, que pode ser definido como a frao do mol que est ionizada na soluo. Portanto, para cada mol que foi inicialmente dissolvido, representa a parte que se ionizou. De forma geral, temos:

1) X, Y e Z representam genericamente trs cidos que, quando dissolvidos em um mesmo volume de gua, temperatura constante, comportam-se de acordo com a tabela. Nmero de mol dissolvidosNmero de mol ionizados X 20 2 Y 10 7 Z 5 1 Analise as afirmaes, considerando os trs cidos. I X representa o mais forte II Z representa o mais fraco III Y apresenta o maior grau de ionizao Est(o) correta(s): a)apenas Ib) apenas II c) apenas III d) apenas I e II e) I, II e III Faa este exerccio...

Exemplo: Uma soluo aquosa 0,045mol/L de cido actico (CH 3 COOH) apresenta o cido 2% dissociado em H + e CH 3 COO -. A concentrao de cada um dos ons na soluo : a)9.10 -6 mol/Lb) 9.10 -4 mol/Lc) 9.10 -3 mol/L d) 9.10 -2 mol/Le) 9.10 -1 mol/L

Considere o equilbrio: AB A + + B A partir da concentrao molar (m) e do grau de ionizao ( ), podemos relacionar Ki e :

Esta frmula a Lei da Diluio de Ostwald e permite concluir que, quanto menor a concentrao de um eletrlito, maior ser seu grau de ionizao, o que significa dizer que o grau de ionizao aumenta medida que se dilui a soluo. Para eletrlitos fracos, nos quais os valores de so muito pequenos, podemos considerar 1 como sendo praticamente 1, o que simplifica a equao de Ostwald para:

Tente fazer a! 1)Utilizando os dados da questo anterior (grau de dissociao 2% e 0,045mol/L), conclumos que o valor da constante de ionizao (Ka) do cido actico : a)1,8.10 -6 b) 1,8.10 -5 c) 9,0.10 -8 d) 9,0.10 -4 e) 2,0.10 -2 2) Um monocido fraco tem constante de ionizao igual a 10 -8, em temperatura ambiente. Esse cido, numa soluo molar, ter grau de ionizao aproximadamente igual a: a)10% b) 1%c) 0,1% d) 0,01% e) 0,0001%

10. Efeito do on Comum Efeito do on comum o nome que se d aplicao do princpio de Le Chatelier (deslocamento do equilbrio) para equilbrios inicos. Ex.: Considere o equilbrio que se estabelece quando HCN colocado em gua: HCN H + + CN Vamos supor agora que se adicione soluo cianeto de sdio (NaCN). Como NaCN inico, sua dissociao total: NaCN Na + + CN O on CN oriundo do cianeto de sdio comum ao equilbrio do cido; logo, sua concentrao aumentar, o que provocar o deslocamento do equilbrio para a esquerda, no sentido de formar HCN, diminuindo, portanto, a ionizao do cido.

O fato de o grau de ionizao de um eletrlito diminuir pela adio, na soluo, de outro eletrlito que possua um on igual a um dos ons do 1 o eletrlito recebe o nome de EFEITO DE ON COMUM. importante lembrar que h ons que, apesar de no serem comuns ao equilbrio inico, tambm podem desloc-lo. Tomemos, por exemplo, a dissociao de NH 4 OH: Se a esta soluo adicionarmos um cido qualquer, estaremos adicionando H +, que reagir com os ons OH da base, formando gua. A concentrao de ons OH ir diminuir e, portanto, o equilbrio ser deslocado para a direita, aumentando a dissociao da base.

11. Indicadores cido-Base Indicadores cido-base so substncias qumicas, geralmente cidos ou bases fracas, que mudam de cor, dependendo de o meio estar cido ou bsico. Esta mudana de cor decorrncia do deslocamento do equilbrio qumico. Tomemos, por exemplo, o indicador cido-base genrico HI n : Se adicionarmos ao equilbrio um cido qualquer, haver um aumento na concentrao de ons H +, o que provoca um deslocamento para a esquerda, fazendo com que a soluo se torne amarela.

No entanto, se adicionarmos uma base, h uma diminuio dos ons H + (que so captados pelo OH da base formando gua) e, portanto, o equilbrio se desloca para a direita, tornando a soluo vermelha.

12. Equilbrio Inico da gua (Kw) A gua um eletrlito extremamente fraco, que se ioniza segundo a equao: H 2 O + H 2 O H 3 O + + OH ou simplesmente: H 2 O H + + OH Como toda ionizao, a da gua tambm atinge um equilbrio, chamado equilbrio inico da gua. Um litro de gua a 25C tem massa igual a 1.000 g. Portanto, em 1 litro, temos aproximadamente 55,5 mol de gua: Destes 55,5 mol, constata-se experimentalmente que apenas 10 7 mols sofrem ionizao. A constante de ionizao da gua pode ser determinada pela equao:

No entanto, a 25C, a quantidade de gua que fica sem se ionizar assume o valor de (55,5 10 7 ) mol/L, que praticamente o valor inicial de 55,5 mol/L. Podemos ento concluir que a concentrao de gua ([H 2 O]) praticamente constante e, portanto:

O produto inico da gua, K w, tem valor igual a 10 14 a 25 C. K w uma constante de equilbrio e como tal no afetada pela variao na concentrao de H + ou OH , mas varia com a temperatura. Para solues cidas: [H + ] > [OH - ] Para solues bsicas: [H + ] < [OH - ] Para solues neutras (ou gua pura): [H + ] = [OH - ] A 25 C podemos afirmar que: Solues cidas [H + ] > 10 -7 mol/L [OH - ] < 10 -7 mol/L Solues Bsicas ou alcalinas [H + ] < 10 -7 mol/L [OH - ] > 10 -7 mol/L Solues neutras [H + ] = [OH - ]

13. pH e pOH Para no se trabalhar com potncias negativas, como, por exemplo, Peter L. Srensen props uma nova escala para as medidas de acidez e basicidade das solues, utilizando logaritmo segundo as definies: A letra p, minscula, significa potencial. Portanto: pH o potencial hidrogeninico da soluo pOH o potencial hidroxilinico da soluo

13.1. Para solues cidas

13.2. Para Solues Bsicas Exemplo Qual o pH de uma soluo de concentrao hidrogeninica igual a 10 5 ?

Exemplo Portanto, a 25C:

13.4. Relao entre pH e pOH Portanto:

14. Hidrlise de Sais Chamamos hidrlise salina a reao entre um sal e a gua, produzindo o cido e a base correspondentes. A hidrlise do sal , portanto, a reao inversa da neutralizao. Para simplificar a anlise dos fenmenos da hidrlise salina, os sais so divididos em 4 tipos, a saber: 1) Sal de cido forte e base fraca 2) Sal de cido fraco e base forte 3) Sal de cido fraco e base fraca 4) Sal de cido forte e base forte

14.1. Sal de cido Forte e Base Fraca ento ficamos com: Podemos ento observar que quem sofre a hidrlise no o sal, mas sim o on NH 4 + (da base fraca), liberando ons H +, que conferem soluo carter cido com pH menor que 7.

14.2. Sal de cido Fraco e Base Forte ento ficamos com: Observamos, ento, que quem sofre a hidrlise, neste caso, o on CN (do cido fraco), liberando ons OH que conferem soluo carter bsico com pH maior que 7.

14.3. Sal de cido Fraco e Base Fraca ento ficamos com: Como tanto o cido quanto a base so fracos, ocorre realmente a hidrlise do sal e no apenas de um dos ons (como nos dois casos anteriores). Podemos concluir que quem sofre hidrlise so os ons correspondentes ao cido e/ou base fracos. Neste caso, o meio pode ficar cido, bsico ou neutro. O meio ser ligeiramente cido se a ionizao do cido for maior que a da base (Ka > Kb) O meio ser ligeiramente bsico se a ionizao do cido for menor que a da base (Ka < Kb) O meio ser neutro se a ionizao do cido apresentar mesma intensidade que a da base (Ka = Kb)

14.4. Sal de cido Forte e Base Forte ento ficamos com: Sendo o NaOH uma base forte, os ons Na + no captam os ons OH da gua. Do mesmo modo, sendo o HBr um cido forte, os ons Br no captam os ons H + da gua. Portanto, neste caso, no h hidrlise. A soluo ter carter neutro, com pH igual a 7.

Conclumos que, na soluo salina, predomina sempre o carter do mais forte. Quando o sal formado por cido/base de mesma fora (2 fortes), a soluo final neutra.

Responda agora... 2. No vinagre ocorre o seguinte equilbrio: CH 3 COOH CH 3 COO - + H + Que efeito provoca nesse equilbrio a adio de uma substncia bsica? Justifique a sua resposta. 3. (UFMG) Tem-se notado um abaixamento de pH da gua das chuvas em muitas regies do mundo. Uma das causas a emisso de dixido de enxofre, SO 2, feita por centenas de indstrias, o qual oxidado e hidrolisado na atmosfera. Em relao ao exposto, qual das seguintes alternativas errada? a) Uma chuva com pH=4,6 dez vezes mais cida do que uma chuva com pH=5,6 b) A oxidao e a hidrlise do SO 2 na atmosfera levam formao de cido sulfrico. c) cidos fortes podem dissociar-se na gua das chuvas, abaixando seu pH. d) O abaixamento do pH da gua das chuvas significa diminuio na concentrao dos ons hidrognio. e) Esttuas e monumentos de mrmore, CaCO 3, expostos a chuvas de baixo pH, podem ser eventualmente destrudos.

testando a sua inteligncia!!! Alguns exerccios...

1. Qual o pH de uma soluo cuja concentrao hidrogeninica ([H + ] 10 -8 ? 2. Calcular o pH de um meio cuja concentrao hidrogeninica 0,01 mol/L. 3. Qual o pH de uma soluo cuja concentrao hidroxilinica de 0,1 mol/L? 4. Calcular o pH de uma soluo de cido clordrico HCl 0,1M 5. Determine o pH de uma soluo 0,005M de cido sulfrico? 6. Uma soluo apresenta concentrao hidrogeninica igual a 10-11 mol/L. Qual o seu pOH? 7. Foi preparada uma soluo 0,04M de cido clordrico (HCl). Descobrir o seu pOH. (log 4 = 0,6) 8. Foi preparada uma soluo 0,8M de hidrxido de sdio (NaOH). Qual o seu pH? (Dado: log 8 = 0,9) 9. Qual o pH de uma soluo 0,2M de cido actico (HAc), sabendo que, nessa diluio, o grau de ionizao igual a 0,5%? 10. Em uma soluo aquosa 0,1M, o cido actico (HAc) est 1% ionizado. Calcular a concentrao hidrogeninica e o pH da soluo.

Thank you so much!

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