Atividade ATIVIDADE = CONCENTRAÇÃO X COEFICIENTE DE ATIVIDADE. - a AB = [AB]. AB - = [B - ]. B. dissociaçã o
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- Maria Eduarda Branco Monteiro
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1 Recapitulando... 1) O ph de várias soluções foi medido em um laboratório de um hospital. Converta cada um dos seguintes valores de ph para molaridade de íons H 3 O + : (a) 5,0 (o ph de uma amostra de urina); (b) 2,3 (o ph de uma amostra de suco de limão); (c) 7,4 (o ph do sangue) e (d) 10,5 (o ph do leite de magnésia) 2) 13,6 mg de NaOH (P. M. = 40 g mol -1 ) foram dissolvidos em 0,350 L de solução. Qual o ph da solução resultante? 3) O ácido lático é produzido nos músculos durante exercícios. Calcule o ph e o poh da solução de 0,12 mol L -1 de ácido lático, CH 3 CH(OH)COOH, em água. Dado: pk a = 3,08. 4) O ácido cacodílico, (CH 3 ) 2 As(O)OH, é usado como desfolhante de algodão. Uma solução 0,0110 mol L -1 de ácido cacodílico está 0,77% ionizada em água. Qual é o ph da solução? Qual é o K a do ácido cacodílico?
2 Atividade Na dedução da lei da ação das massas parte-se do princípio de que as concentrações efetivas ou massas ativas dos componentes podem ser expressas pelas concentrações estequiométricas. De acordo com a termodinâmica, isso não é rigorosamente verdadeiro. A equação exata para o equilíbrio de um eletrólito binário é: AB A + + B - (a A +.a B -) / (a AB ) = K dissociação CONSTANTE DE DISSOCIAÇÃO ATIVIDADE = CONCENTRAÇÃO X COEFICIENTE DE ATIVIDADE a A + = [A + ]. A + a B - = [B - ]. B - a AB = [AB]. AB [ A ].[ B ]. LEI DA AÇÃO DAS MASSAS A B. K APLICADA A ELETRÓLITOS [ AB] dissociaçã o AB FRACOS (coeficiente de atividade) varia com a concentração!!!!!!
3 Atividade É utilizada para contabilizar os efeitos de eletrólitos sobre os equilíbrios químicos. Soluções diluídas a força iônica é mínima e o coeficiente de atividade tende a 1, portanto a atividade é aproximadamente igual a concentração em mol L -1. A atividade ou concentração efetiva, de uma espécie X depende da força iônica do meio.
4 Força iônica A atividade é função da força iônica que é uma medida do campo elétrico existente na solução e é designada por: cizi µ = força iônica c = concentração iônica z = carga do íon É uma medida da concentração total de íons em solução. Quanto mais carregado for um íon, maior será a sua participação no cálculo.
5 Exercícios Calcule a força iônica de: a) Uma solução de HNO 3 0,1 mol L -1 b) Uma solução de H 2 SO 4 0,1 mol L -1 Qual é a força iônica de uma solução 0,05 mol L -1 em HNO 3 e 0,1 mol L -1 de H 2 SO 4? Use as atividades para calcular a concentração de íons H 3 O + em uma solução de HNO 2 0,120 mol L -1 que também tem NaCl 0,05 mol L -1. Qual o erro relativo porcentual provocado por desconsiderar-se as correções devido às atividades? Dados: αh 3 O + = 0,9 nm, αno 2- = 0,3 nm e Ka = 7,1x10-4
6 Bases fracas Bases fracas são apenas parcialmente ionizadas em solução. Reagem com o solvente (H 2 O) retirando um próton. Existe um equilíbrio entre a base e os íons resultantes, com quantidades significativas de ambos. B(aq) + H 2 O(l) B + (aq) + OH - (aq) K b [ B ][ OH [ B] ] [ BH C ] TOTAL [ BH ] [ B] [ BH ]
7 Bases fracas - tipos As bases geralmente têm pares solitários ou cargas negativas para atacar os prótons. As bases fracas mais neutras contêm nitrogênio. As aminas estão relacionadas com a amônia e têm uma ou mais ligações N-H substituídas por ligações N-C (por exemplo, CH 3 NH 2 é a metilamina). Os ânions de ácidos fracos também são bases fracas. Exemplo: OCl - é a base conjugada do HOCl (ácido fraco): ClO - (aq) + H 2 O(l) HClO(aq) + OH - (aq) K b = 3,3x10-7
8 Usando K b para calcular o ph A cocaína é um exemplo de base fraca com K b = 2,6 x 10-6 mol L -1. Calcule o ph de uma solução desta base a 0,0372 mol L -1.. CH 3 O H N + CH 3 C N OCH 3 H O C H O O C OCH 3 H O C H O + OH - (aq) K b [ BH ][ OH [ B] ] 2,6x10 2 x 0,0372 x 2 6 x 0,0372 0,0372 / 2,6 x 10-6 > 10-2 SIM [OH ] 3,11 moll 4 1 x10 3, 51 poh ph 10, 49
9 Exercícios Calcule a concentração de OH - em uma solução de 0,15 mol L -1 de NH 3. K b = 1,8x10-5 Qual dos seguintes compostos deve produzir o maior ph como uma solução de 0,05 mol L -1 : piridina (K b = 1,7x10-9 ), metilamina (K b = 4,4x10-4 ) ou ácido nitroso (K a = 4,0x10-4 )? A efedrina, um estimulante do sistema nervoso central, é usado em borrifadores nasais como um descongestionante. Esse composto é uma base orgânica fraca: C 10 H 5 ON(aq) + H 2 O(l) C 10 H 5 ONH + (aq) + OH - (aq) Uma solução de 0,035 mol L -1 de efedrina tem ph de 11,33. a) Quais são as concentrações no equilíbrio de C 10 H 5 ON, C 10 H 5 ONH + e OH -? b) Calcule K b para a efedrina.
10 Força de ácidos e bases pk a = -log K a ou pk b = -log K b Substância pk a acético 4,76 bórico 9,24 oxálico 1,27 e 4,27 amônia 9,24 Quanto maior pk a, mais fraco será o ácido e mais forte será a base.
11 Relação entre K a e K b Precisamos quantificar a relação entre a força do ácido e a base conjugada. Quando duas reações são adicionadas para produzirem uma terceira, a constante de equilíbrio para a terceira reação é o produto das constantes de equilíbrio para as duas primeiras: Reação 1 + Reação 2 = Reação 3 tem-se então: K K xk 3 1 2
12 Relação entre K a e K b Para um par ácido-base conjugado K K w a xk b Conseqüentemente, quanto maior o K a, menor o K b. Isto é, quanto mais forte o ácido, mais fraca a base conjugada. Tomando o negativo dos logaritimos (p = -log): pk w pk a x pk b
13 Relação entre Ka e Kb
14 Exercícios (Pism 2017) - Na placa bacteriana, as bactérias metabolizam o açúcar, transformando-os em ácidos orgânicos que contribui para a formação de cáries. Dentre os principais ácidos formados na placa estão os ácidos: acético (K a = 1,58 x 10-5 ) e lático (K a = 1,58 x 10-4 ). Qual destes ácidos é o mais fraco? A base quinolina tem a seguinte estrutura: O respectivo ácido conjugado está descrito nos livros de química como tendo um pk a de 4,90. Qual é a constante de dissociação básica da quinolina? a) Dado que o K a do ácido acético é 1,8x10-5 e que K a para o ácido hipocloroso é 3,0x10-8, qual é o ácido mais forte? b) Qual é a base mais forte, o íon acetato ou íon de hipoclorito? c) Calcule os valores de K b para o C 2 H 3 O 2- e para ClO -
15 Reações Se 25,00 ml de NaOH 0,020 mol L -1 clorídrico 0,025 mol L -1, calcule o ph da solução resultante. é adicionado à 10,00 ml de ácido NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H 2 O(l) Início 5x10-4 mol 2,5x10-4 mol - -
16 Reações Se 25,00 ml de NaOH 0,020 mol L -1 clorídrico 0,025 mol L -1, calcule o ph da solução resultante. é adicionado à 10,00 ml de ácido NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H 2 O(l) Início 5x10-4 mol 2,5x10-4 mol - - Reagiu 2,5x10-4 mol 2,5x10-4 mol 2,5x10-4 mol 2,5x10-4 mol
17 Reações Se 25,00 ml de NaOH 0,020 mol L -1 clorídrico 0,025 mol L -1, calcule o ph da solução resultante. é adicionado à 10,00 ml de ácido NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H 2 O(l) Início 5x10-4 mol 2,5x10-4 mol - - Reagiu 2,5x10-4 mol 2,5x10-4 mol 2,5x10-4 mol 2,5x10-4 mol Sobrou 2,5x10-4 mol - 2,5x10-4 mol 2,5x10-4 mol [ OH ] 2,5x10 35x ,1x 10 3 mol L 1 poh 2,15 ph 11,85
18 Exercícios Calcule o ph da solução resultante da adição de 25,00 ml de KOH 0,010 mol L -1 à 10,00 ml de ácido clorídrico 0,050 mol L ,00 ml de uma solução de ácido nítrico 0,6 mol L -1 foi adicionada a 0,2 g de hidróxido de sódio (P. M. = 40 g mol -1 ). O ph resultante da solução final é: Para se obter um ph = 2,0, qual o volume de ácido perclórico 2 mol L -1 deve ser adicionado a 0,4 g de NaOH (P. M. = 40 g mol -1 )? Adicionou-se 50,00 ml de ácido clorídrico 0,6 mol L -1 a um certo volume de NaOH 3 mol L -1 e obteve-se um ph = 12,0. Qual o volume inicial da solução de NaOH?
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