UNIVERSIDADE FEDERAL DO ACRE PROGRAMA DE EDUCAÇÃO TUTORIAL PET/Agronomia. TUTOR: Dr. Ribamar Silva PETIANO: Rafael de Melo Clemêncio

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Otávio Isaque Wagner de Almada
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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO ACRE PROGRAMA DE EDUCAÇÃO TUTORIAL PET/Agronomia TUTOR: Dr. Ribamar Silva PETIANO: Rafael de Melo Clemêncio

2 Estabelecido entre uma substância e seus íons; Reação reversível Reagente Produto d AB A + + B - Produto [Reagentes] e [Produtos] Constantes; V reação direta = V reação inversa zero; Lei de Ação das Massas: V d = K d. [AB] [A + ].[B - ] K = V i = K i. [A + ]. [B - ] [AB] i Reagente

Constantes; V reação direta = V reação inversa zero; Lei de Ação das

3 Velocidade V d [AB] V eq eq = V i = V d 0 V eq Equilíbrio [A + ].[B - ] 0 V i Tempo

4 Constante de Ionização de Ácidos Ka Ácidos com apenas uma etapa de ionização: Ex: HCN (aq) H + + CN - (aq) (aq) (aq) Quanto > K a > força do Ácido K a = [H + ].[CN - ] [HCN]

5 Constante de Ionização de Ácidos Ka Ácidos com mais de uma etapa de ionização: Ex: H 2 S H + + HS - 1ª Etapa K 1 = [H + ].[HS - ] [H 2 S] HS - H + + S 2-2ª Etapa K 2 = [H + ].[S 2 - ] [HS - ] K a = K 1.K 2 K 1 > K 2

6 Constante de Ionização das Bases Kb Ex: NH 4 OH NH 4+ + OH - K b = [NH + 4 ].[OH - ] [NH 4 OH] Quanto > K b > força da base (+ Forte) Qual a base mais forte? A K b = 1,8 x 10-5 B K b = 1,8 x 10-4 C K b = 3,2 x 10-6 Resp.: Base B tem maior K b

7 Grau de Ionização Alfa (α) O grau de ionização porcentagem ionizada quantidade de mols. Ex: Em um béquer contendo água dissolvem-se se 2 mols de um ácido qualquer. Quando o equilíbrio se estabelece, verifica-se que houve a ionização de 0,3 mol do ácido. Pergunta-se se: Qual o grau de ionização desse ácido? 2 mols 100 % 0,3 mol x % x = α = 15 % ionizado 85 % não ionizado

Quando o equilíbrio se estabelece, verifica-se que houve a ionização de 0,3 mol do ácido.

8 Grau de Ionização Alfa (α) De outro modo: α = in. 100 α = 0,3 2, = 15 %

9 Lei da Diluição de Ostwald Legenda V = 1 litro M = mol/l 1 V = M Reação AB A + + B - Início 1 mol 0 0 Equilíbrio (1 α) α α 1 Relações v 1 v.α 1 v.α M.(1-α) M.α M.α

10 Lei da Diluição de Ostwald [AB] = M.(1-α) [A + ] = M.α [B - ] = M.α K = [A + ].[B - ] K = [Mα].[M ].[Mα] [AB] [M(1-α)] (1-α) 1 1 K = M. α 2 K =. α 2 v

11 Exercícios ) Prepara-se uma solução de HNO 2 e, após atingido o equilíbrio iônico, verifica-se que as concentrações das espécies envolvidas são: [H + ] = 6, mol/l; [NO 2- ] = 6, mol/l e [HNO 2 ] = 0,1mol/L mol/l. Monte a equação e calcule a K a. HNO 2 H + + NO - 2 K a = [H + ].[NO 2- ] [HNO 2 ] K a = (6, ).(6, ) 0,1 = 4, mol/l

são: [H + ] = 6,5.10-3 mol/l; [NO 2- ] = 6,5.10-3 mol/l e [HNO 2 ] = 0,1mol/L mol/l.

12 Exercícios ) O grau de dissociação de uma determinada base BOH em solução 0,05 05 mol/l é de 4 %. Qual a concentração de íons hidroxila (OH - ) nessa solução? BOH B + + OH - M(1-α) Mα Mα [OH - ] = M.α [OH - ] = 0,05 x 0,04 = mol/l

13 Exercícios ) Calcule a concentração de íons H + numa solução de HClO 0,5 mol/l sabendo que o ácido se encontra 2 % ionizado. HClO H + M(1-α) Mα + ClO - Mα [H + ] = M.α [H + ] = 0,5 x 0,02 = 0,01 mol/l

14 Equilíbrio Iônico da Água Moléculas energia cinética ruptura ionização da água. movimento H 2 O + H 2 O + H 2 O H 3 O + + OH - H 2 O Íon hidrônio Íon hidróxido

15 Equilíbrio Iônico da Água H O H H + + O H - Representação da ionização de uma molécula de água Simplificando: H 2 O H + + OH -

16 Temos: H O + H 2 O H 3 O + OH H 2 O H + OH K i = [H 3O + ]. [OH - ] [H 2 O] 2 K i = [H + ]. [OH - ] [H 2 O] K i. [H 2 O] = K w = [H + ]. [OH - ]

17 Produto Iônico da Água: K W = [H + ]. [OH - ] Experimentalmente K W = 1,0 x (mol/l) 2

18 Considerando: Produto iônico da água (K W ) a 25 C Pergunta-se: [H + ] =? íon g/l e [OH - ] =? íon g/l H 2 O H + + OH - 1 : 1 [H + ] = [OH - ] K W = [H + ]. [OH - ] = [H + ]. [H + ] = [H + ] = 10-7 íon g/l [OH - ] = 10-7 íon g/l [H + ] = 10-7 mol/l [OH - ] = 10-7 mol/l

19 O produto iônico da água varia com a variação da temperatura. Pode-se observar isso na tabela abaixo: Temperatura [H + ] [OH - ] ( C) (mol/l) (mol/l) K W (mol/l) 2 0 0, , , , , , , , , , , , Fonte: FILHO, [H + ] = Acidez e [OH - ] = Alcalinidade A água é neutra: [H + ] e [OH - ] = 1, mol/l.

0,34.10-7 0,34.10-7 0,11.10-14 25 1,00.10-7 1,00.10-7 1,00.10-14 40 1,73.10-7 1,73.10-7 3,02.

20 Meios Ácidos, Neutros e Básicos Solução ácida [H + ] > [OH - ] Solução neutra [H + ] = [OH - ] Solução básica [OH - ] > [H + ] Kw = [H + ].[OH - ]

21 Exemplo ) Identifique se o meio é ácido, neutro ou básico. [OH - ] a.[h + ] = 10-5 mol/l 10-5 > 10-9 b.[oh - ] = 10-5 mol/l 10-5 > 10-9 c.[h + ] = 0, mol/l 10-7 = 10-7 [H + ] [OH - ] ácido básico neutro

22 Exercício ) Considere que o suco de laranja apresente [H + ] = 1, mol/l, a 25ºC ºC. K W = 1, (mol/l) 2. a. Determine a concentração molar dos íons OH - presentes nesse suco. K W = [H + ]. [OH - ] 1, = 1, [OH - ] 1, [OH - ] = 1, [OH - ] = 1, [OH - ] = mol/l

23 Exercício b. Demonstre que o suco de laranja é uma solução ácida. [H + ] = 1, mol/l [OH - ] = 1, mol/l [H + ] > [OH - ], logo o suco de laranja é ácido.

24 Exercício ) Um comprimido antiácido, que contém bicarbonato de sódio (NaHCO 3 ), origina uma solução em que a concentração de íons OH - = 1, mol/l, a 25ºC ºC. Demonstre que [OH - ] > [H + ]. (Dados: a 25ºC, Kw = 1, (mol/l) 2 ) K W = [H + ]. [OH - ] 1, = [H + ].1, , [H + ] = 1, [H + ] = 1, mol/l

25 Exercício [OH - ] [H + ] 1, mol/l > 1, mol/l Logo: [OH - ] > [H + ]

26 Exercício ) A análise de uma amostra de água demonstrou que a 25ºC, a [H + ] é 2, mol/l. Qual a concentração de íons OH - nessa água? K W = [H + ]. [OH - ] 1, = 2, [OH - ] [OH - ] = 1, , [OH - ] = 0, mol/l ou 5, mol/l

27 ph e poh: A escala de ph (Potencial Hidrogeniônico) e poh (Potencial Hidroxiliônico) Essa escala foi desenvolvida por um bioquímico dinamarquês conhecido como Sörensen. Ele definiu o termo ph pela expressão: ph = - log [H + ] e consequentemente [H + ] = ph

28 ph e poh: A escala de ph (Potencial Hidrogeniônico) e poh (Potencial Hidroxiliônico) O mesmo vale para poh: poh = - log [OH - ] e consequentemente [OH - ] = poh Relação entre ph e poh: ph + poh = 14

29 ph e poh: Assim, temos: Meio ácido ph < 7 poh > 7 Meio neutro Meio básico ph > 7 poh < 7

30 ph e poh: Exercício ) Calcule o ph de um meio cuja concentração Hidrogeniônica é de 0,01 01mol/L mol/l. [H + ] = 0,01 = 10-2 De outro modo: ph = - log [H + ] [H + ] = 10-2 e [H + ] = 10 -ph ph = - log ph = - 2 ph = 2 ph = - (-2. Log 10) = - (-2) = 2

31 ph e poh: Exercício ) Qual o poh de uma solução cuja concentração hidroxiliônica é de 0,1mol/L? [OH - ] = 0,1 = 10-1 poh = - log [OH - ] poh = - log 10-1 poh = 1 De outro modo: [OH - ] = 10-1 e [OH - ] = 10 -poh - poh = - 1 poh = 1

32 ph e poh: Exercício ) Calcule a [H + ] e a [OH - ] de uma solução que possui ph = 5. ph + poh = 14 [H + ] = 10 -ph 5 + poh = 14 [H + ] = 10-5 mol/l poh = 9 [OH - ] = 10-9 mol/l

33 ph e poh: Exercício ) Determine o ph das seguintes soluções: a. 500 ml de solução de HCl 0,001 mol.l - 1. b. 50 ml de solução de H 2 SO 4 0,00005 mol.l - 1. c. 1 L de solução de HCN 0,01 mol.l -1 que se encontra 5 % ionizado.

34 ph e poh: Exercícios Respostas: a. 500 ml de solução de HCl 0,001 mol.l - 1. HCl 1 H Cl - M (1-α) M.α M. α α = 100 % = α = 1 [H + ] = M.α. = 10-3 mol/l Sendo [H + ] = 10 -ph, Temos [H + ] = 10-3 e ph = 3

35 ph e poh: Exercício Respostas: b. 50 ml de solução de H 2 SO 4 0,00005 mol.l - 1. H 2 SO 4 2 H SO 2-4 M (1-α) 2.M. α 1.M. α α = 100 % = α = 1 [H + ] = 2.M.α [H + ] = 2 x ( ) x 1 = 10-4 mol/l Sendo [H + ] = 10 -ph, Temos [H + ] = 10-4 e ph = 4

36 ph e poh: Exercícios Respostas: c. 1 L de solução de HCN 0,01 mol.l -1 que se encontra 5 % ionizado. Dado: log 5 = 0,7 HCN 1 H CN - α = 5 % = α = 0,05 M (1-α) 1.M. α 1.M. α [H + ] = M. α [H + ] = 1, x (5, ) = 5,0 x 10-4 ph = 4 log 5 = 4 0,70 ph = 3,3

37 ph e poh: Exercício ) Dissolve-se se 0,04 04 g de NaOH em água de modo a formar 500 ml de solução. Qual o ph dessa mistura? (Dados: MM 1 = 40 g/mol; log 2 = 0,3) M = m 1 MM 1.V = 0, ,5 = 0,04 20 = mol/l NaOH Na + + OH - M (1-α) M. α M. = 100 % = α = 1 M. α α = 100 % =

38 ph e poh: Exercício M = mol/l [OH - ] = M.α. = x 1 = poh = - log [OH - ] poh = 3 log 2 poh = 3 0,3 = 2,7 ph = 14 2,7 = 11,3

39 Considerações Finais: Mede o grau de acidez, neutralidade ou alcalinidade de um meio; ph baixo desenvolvimento de fungos; ph alto desenvolvimento de bactérias; Conservação de alimentos; Correção do solo; Solubilidade de compostos/elementos químicos.

40 Rafael M. Clemêncio

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