QUI219 QUÍMICA ANALÍTICA (Farmácia) Prof. Mauricio X. Coutrim

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1 QUI219 QUÍMICA ANALÍTICA (Farmácia) Prof. Mauricio X. Coutrim

2 SOLUÇÕES AQUOSAS Equilíbrios químicos A água e os eletrólitos (solutos que forma íons quando dissolvidos em água): Ácidos, Bases e Sais Completamente dissociados em água Parcialmente dissociados em água HNO 3(aq) H + (aq) + NO 3 - (aq) H 2 CO 3(aq) H + (aq) + HCO 3 - (aq) HNO 3(aq) + H 2 0 (L) H 3 O + (aq) + NO 3 - (aq) H 2 CO 3(aq) + H 2 0 (L) H 3 O + (aq) + HCO 3 - (aq) 2

3 SOLUÇÕES AQUOSAS Íon hidrônio: H + ou H 3 O + ou? 3

4 SOLUÇÕES AQUOSAS ÁCIDOS E BASES Conceito de BrØnsted e Lowry Ácido: doa próton / Base aceita próton Base conjugada: espécie formada após a doação do próton Ácido conjugado: espécie formada com o próton doado pelo ácido 4

5 SOLUÇÕES AQUOSAS ÁCIDOS E BASES Auto protólise (autoionização) 5

6 SOLUÇÕES AQUOSAS FORÇA DE ÁCIDOS E BASES A tendência para o solvente aceitar ou doar prótons determina a força do soluto (ácido ou base) dissolvido 6

7 SOLUÇÕES AQUOSAS EQUILÍBRIO QUÍMICO Princípio de Le Châtelier: um equilíbrio químico sempre será deslocado na direção que permita uma diminuição da perturbação responsável pela sua alteração. Efeito da ação das massas: Em um sistema em equilíbrio a adição ou perda de reagentes ou consumo de produtos desloca o equilíbrio no sentido de repor a alteração. 7

8 SOLUÇÕES AQUOSAS EQUILÍBRIO QUÍMICO: constante de equilíbrio A equação que expressa o equilíbrio químico não fornece informações sobre a velocidade da reação mas tão somente sobre a variação das concentrações. 8

9 ÁGUA: uma substância única Características especiais da água: 1)Caráter polar 2)Tendência para formar ligação de hidrogênio 3)Capacidade para hidratar íons metálicos

10 ÁGUA: uma substância única A MOLÉCULA DE ÁGUA É POLAR

11 ÁGUA: uma substância única Anomalia em alguma propriedades físicas de compostos que fazem ligação de hidrogênio (p. ex., água)

12 ÁGUA: substância única gelo

13 ÁGUA: uma substância única Formação de complexos: Preferência dos metais pela água como ligante

14 ÁGUA: uma substância única Propriedade Excelente solvente Maior e 0 dentre os líquidos Maior tensão superficial Transparente ao UV-Vis Densidade máx. a 4 o C (liq.) Maior DH vap dentre os mater. Só NH 3 tem maior DH fusão Só NH 3 tem maior Cap. Calorífica Efeito e Significado Transporte de nutrientes e descartes: processos biológicos no meio aquoso Alta solubilidade e ionização de substâncias iônicas Vantagens fisiológicas / gotas e fenômenos de superfície Incolor / fotossíntese em profundidade Gelo flutua / circulação vertical Transferência de calor e moléculas de água entre atmosfera e corpos d`água Estabilização de temperatura no ponto de congelamento Estabilização de temperaturas nos seres vivos e regiões geográficas Fonte: Manahan, S.E. Environmental Chemistry, 6ª ed., p. 26

15 ÁGUA: uma substância única A Solvatação

16 SOLUÇÕES AQUOSAS ÁGUA: autoionização Agua é um importante solvente por causa da sua disponibilidade (o solvente mais abundante na Terra) e por causa das suas propriedades químicas como solvente. 16

17 SOLUÇÕES AQUOSAS ÁGUA: autoionização Calcule [H ], [OH - ], ph e poh numa solução de NaOH 0,200 mol.l -1 a 25 o C. NaOH (aq) Na + (aq) + OH - (aq) [OH - ] = [Na + ] = C NaOH = 0,200 mol.l -1 [H ] = K w / [OH - ] = 1, / 0,200 = 5, mol.l -1 poh = -log[oh - ] = -log 0,200 = 0,699 ph + poh = pk w = 14,0. Então, ph = 14,0 0,699 = 13,301 17

18 SOLUÇÕES AQUOSAS ÁGUA: autoionização A água é um solvente anfiprótico porque pode se comportar como ácido na presença de compostos básicos e como base na presença de compostos ácidos. Íon zwitterion: apresenta ao mesmo tempo carga(s) positiva(s) e carga(s) negativa(s): Ex. + NH 3 CH 2 COO - NH 2 CH 2 COOH (aq) + NH 3 CH 2 COO - (aq) (glicina) 18

19 DISSOCIAÇÃO ÁCIDO/BASE Constante de dissociação de ácido: K a O ácido nitroso (HNO 2 ) é um ácido fraco, então Enquanto que a amônia dissolvida em água atua como uma base fraca, então Assim, tem-se que K a é a constante de dissociação de ácido e K b é a constante de dissociação de base. 19

20 DISSOCIAÇÃO ÁCIDO/BASE Constante de dissociação de ácido e base: K a e K b Generalizando tem-se que Aproximações importantes Considerando que [H 3 O + ] [A - ] e que c HA = [HA] + [A - ], vem: C HA = [HA] + [H 3 O + ] ou [HA] = C HA - [H 3 O + ] C HA O erro na consideração C HA - [H 3 O + ] = C HA será tão menor quanto menor for C HA e maior k a. Assim: Para C HA / K a > 10 4 ou C BOH / K b > 10 4 o erro é menor que 0,5% Para C HA / K a < 10 2 ou C BOH / K b < 10 2 o erro é maior que 5% 20

21 DISSOCIAÇÃO ÁCIDO/BASE Constante de dissociação de Ácido/base conjugados Para a amônia em água (NH 4 OH) K b = 1, Determine o ph de uma solução 0,075 mol.l -1 dessa base. NH 3(aq) + H 2 O (L) NH4 + (aq) + OH - (aq) Sendo [NH 4+ ] [OH - ]; K b = 1, = [OH - ] 2 / (0,075 [OH - ]) Se C NH3 / K b = 0,075 / 1, = 4, (~ 10 4 ; erro ~ 0,5%) Então, considera-se que [OH - ] << 0,075. Assim, ([OH - ]) 2 = 0,075 x 1, = 1, ; [OH - ] = 1, mol.l -1 (Não fazendo essa consideração o erro será menor que 2%) Então, poh = 2,94 e ph = 14,00 2,94 = 11,06 21

22 DISSOCIAÇÃO ÁCIDO/BASE Constante de dissociação de Ácido/base conjugados A amônia dissolvida em água atua como uma base fraca E o íon amônio (NH 4+ ) é o ácido fraco conjugado, então O valor de K do equilíbrio obtido pela soma de dois outros é a multiplicação dos valores de K dos mesmos. Assim, K = = K w 22

23 DISSOCIAÇÃO ÁCIDO/BASE Constante de dissociação de Ácido/base conjugados Para o ácido cianídrico K a = 6, Determine K b para a base conjugada (CN - ) desse ácido. A base conjugada reage com a água conforme 23