Ácidos e bases Auto-ionização da água

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1 Ácidos e bases Auto-ionização da água

2 Composição química das águas Água da Chuva - a sua composição depende dos componentes do ar que atravessa; normalmente a chuva normal é ligeiramente ácida (ph= 5,6 A 25ºC) devido ao CO 2 existente na atmosfera. Água dos oceanos - são normalmente alcalinas (ph= 8,0) devido à existência de iões carbonato e hidrogenocarbonato. Águas naturais(ex: nascente) - têm variadas composições que depende dos sais minerais dos terrenos, podendo o seu ph variar entre os 5,0 e os 8,5. Água destilada e água pura A água destilada pode obter-se por destilação. Esta água teoricamente pode ser considerada pura, mas pode não o ser se a água tiver dissolvido compostos voláteis com p.e. próximo do da água. A água após a destilação tem valores próximos aos da água quimicamente pura, mas depois de exposta ao CO 2 do ar torna-se ligeiramente ácida. Água quimicamente pura -condutividade de 0,05 µs/cm ; ph= 7,0 a 25ºC

3 Ácidos e bases segundo a teoria protónica de BrÖnsted-Lowry Um ácido É uma espécie química que cede protões (iões hidrogénio: H + ) a uma base Uma base É uma espécie química que recebe protões (iões hidrogénio: H + ) de um ácido Numa reacção ácido-base Ocorre a transferência de um protão (protólise) de um ácido para uma base. H + Ex: HCl (aq) + H 2 O (l) Cl - (aq) + H 3 O + (aq)

4 Ácidos e bases segundo Lewis Um ácido (electrófilo) É uma espécie química que, sendo deficitária em electrões, partilha pelo menos Um par de electrões Uma base (nucleófilo) É uma espécie química que tendo um par de electrões não partilhado, contribui com dupleto para a ligação covalente dativa Todas as bases e ácidos de BrÖnsted-Lowry são bases e ácidos de Lewis. Mas há reacções que são de ácido-base segundo Lewis, mas que não são segundo BrÖnsted-Lowry. EX: NH 3 + BCl 3 NH 3 BCl 3 Base ácido

5 ph, uma medida de acidez, de basicidade e neutralidade Para medir o grau de acidez da água usa-se a escala de ph O Carácter ácido de uma solução aquosa está relacionada com a concentração de iões hidrónio (H 3 O + ) ou iões hidrogénio (H + ) - concentração hidrogeniónica. Quanto maior a concentração destes iões, maior será a acidez da solução. Como em laboratório as soluções são muito diluídas, as concentrações em iões H 3 O + ou OH - são muito pequenas. Foi o químico Sörensen que introduziu um modo prático para indicar a concentração de H 3 O + numa solução aq. - a escala de ph 1 O operador p significa -log O + ] e [HO - ] devem vir em mol/dm 3 ph = "log[ H 3 O + ] # log pho = "log[ HO " ] # log [ H 3 O + ] 1 [ HO " ]

6 Água químicamente pura Auto-ionização da água é a Reacção espontânea entre as moléculas de água: H + R. endotérmica H 2 O(l) + H 2 O(l) " H 3 O + (aq) + HO # (aq) É uma reacção pouco extensa*: apenas 1 em cada moléculas de água está ionizada, por ter cedido um protão a outra molécula de água.! A água é uma espécie química anfotérica ou anfiprótica, porque tanto se pode comportar como um ácido ou como uma base. A qualquer T: O + (aq)] = [HO - (aq)] (sol. Neutra) A 25 ºC, O + (aq)] = [HO - (aq)] = 1,0 x 10-7 mol/dm 3 (sol. Neutra) A constante de equilíbrio para esta reacção chama-se - produto iónico da água ou constante de auto-ionização: Kw = O + (aq)] x [HO - (aq)]

7 Relação entre O + ] e [HO - ] A 25 ºC: K w = O + (aq)] x [HO - (aq)] K w = 1,0 x 10-7 x 1,0 x 10-7 = 1,0 x * mol/dm 3 ph = -log 1,0 x 10-7 ph = 7 poh = -log 1,0 x 10-7 poh = 7 pk w = ph + poh pk w = 14 A 25 ºC, K w = 1,0 x mol/dm 3 O + ] > [HO - ] ph < 7 Sol. Ácida O + ] = [HO - ] ph = 7 Sol. Neutra O + ] < [HO - ] ph > 7 Sol. Básica Importante: pág. 113

8 Relação entre O + ] e [HO - ], para T diferentes de 25ºC Aumento de T Pelo princípio de Le Chatelier a reacção de ionização da água evolui de forma a diminuir a T, ou seja, no sentido de absorver energia do exterior - reacção endotérmica - sentido directo porque há Aumento da O + ] e [HO - ] Aumento de K w K w = O + ] x [HO - ] ENTÃO: A reacção de auto-ionização da água é endotérmica; O ph da água diminui com a temperatura Pág. 140

9 Ao aumentar a Temperatura, aumenta o ph, mas a água permanece neutra ( O + ] = [HO - ]), no entanto a condição de neutralidade deixa de ser ph = 7, para Temperaturas diferentes de 25 ºC (ou seja, é neutra para ph diferentes de 7) -Ex: a 30ºC o ph neutro é 6,92, então ph=7 a esta temp. é básico a 10ºC, o ph neutro é 7,27, então ph=7 a esta temp. é ácido Exercício: qual é o valor de ph neutro, à temp. De 55ºC, se Kw = 7,244x10-14? pkw = -log (7,244x10-14 ) pkw =13,14 pkw = ph + poh e ph = poh ph = pk w /2 ph = 6,57 0u Kw = O + ] x [HO - ] e O + ] = [HO - ] O + ] 2 = 7,244x10-14 O + ] = 7,244x10-14 O + ] = 2,69x10-7 ph = -log (2,69x10-7 ) ph = 6,57