210
Undôde5 - Os íonsno âquríbÍiô
Copílulo2
O meiooguoso Aocidezeobosicidode Considereum recipientecontendoágua püra.Aágua, comosabemos, é formadapor moÌérulasHrO. Mds, sení que a ógua só ë íormada por Não, pois as moléculasno líquido estão em constantemovimento;por isso, é lógico espeíarque ocoÍarn entre elas os mais variâdos tipos de colisões.Quando duas dessasmoléculascolidemcom orientação adequadae com suficienteenergìa, ocorre uma ransferêncìade próton (H') de uma para outra molécula.Essatransferênciapode ser representada assjm: HzO+HrO-HrO'+OH (ion hidrôúio) (ion hidróxìdo)
w,';,, H,o'
Veja, então,qüe houvea formaçãode íons.PoÌ isso,chamamosesseprocessode ionl zaçãods águ!1.Os íons formadossofrematraçãoe reagem,Íegenerandoas moléculasde água.Dessemodo, chegâmosao equllíbrio: H,O+H,O=H3O"+OH _ Então, a águaé constìtuidapor moÌéculâsHrO e por íons HrO e OH . 0 íonHj0'nlda ÍBisé queump.ólon frpeiên {il')hidhtado. que0 gmudehidmtaçã0 cias,contudo, moslram dopÌólon ó muito ÌÌEior. ohssn,dois dolonìiddnioH!0i: 'nodrlos
c"pÍt,|"2 - o mêìô "q,.."
211
Como o ion HrO' nada mais é que um próton (H*) hidraúado,Dodemosfazer uma simplificaçãona €quaçâoda ionização: H,O
+ H-fi
+ ,HrO' + OH H. . H10 (equaçãosimplificada)
Como setraía de um eqÌrìlíbrioiônico, pod€mosestâb€lecer, paraa ionizaçãoda água, a suâconÍante de ionização(Xr): H,O +
H*+OH
Para lL de água,a massaó de apÍoximadamente I 000g. Como a ionizaçãosedá ap€nas com aÌgumasmoìéculasHrO, podemosdizer que essamassacorrespondesomenteàs moléculâs. Então: I 000
55,5 moÌ+ tH,ol= 55,ifl"1= 55,5 M
Dessemodo, para a água pura e soluçõesdiluidas,consideramos a concentraçãode H2O constante: lH,Ol = 5s,5M (constaÌÌte) Retomandoa expressão da constantede ionizaçãoXr, temos:
lH-l loH-l
IH,o]
+
K, . [H,o] = [H+] [oH-]
A nova constante KN recebeo noÌÌ-e de prcduto iônìco da ágús. Examìnandoa equaçâo: H,O+H'+OH, vocêpeÍcebeque a cadaion H* corresponde um íon OH . Issosignificaquetais ions estão presentes na âguanâ propoÍçãocleI : I e, portanto, as suasconcentrações sâoiguais.
l H . l = IoH- l + K- = [H.][oH ] + K - - IH . llH+ l + K -:
[ Hr] ,
212
unid.d.5
os íonsnoéquilibtoquimico
De acordo com métodosexperimentaispara a que determinação Ìruméricad€ K", ficou estabelecido a 20'C seuvalor é sensiveÌmente igLrala l0-r4. Note, no entânto,queo valor de K"€Íá na dependêncja da temperatuÌa,pois, à medidaque aumentaa tempeÍâtura, as moléculasde HlO passama ter uma erergia ciDéticamaior. Com isso, torna-semaìs intenso o processoda ionizaçãoe, conseqüentemente, há um dos iorìsH'e OH . aìrmentodasconcertrações observea tabelaao lado: Note qu€, à medidaqlÌe aumentaa temperaturâ, â conslanteX.também aumenta. Logo, para a ágüaa 20'C, temos: K* = 10 '' *
0,8E 10 *
t,0l . r 0 " 5,50. 10 '|4 19,00. 10 *
48,00 l0-''
K" = [H+]: +
= , 0 , , = 1 H .1 ,+ l H 'l = vïd Í
0,l l . 10 11
_
como lH'l = [oH ], t€mos: Assim,podemos dizeÍque:
Mas, e se a ágüa não for pura? queé dissolvidana águâ,podeocorrerou não alteraçãonas Dependendoda sübstância concentrações de H ' e OH . Dessemodo, pode acontecero seguinte: . Sea concentração de H * sofÍeum aüm€nto,é sinalquea substância,ao serdissolvidanâ água,sofreionizaçãoproduzindoíonsH'. Nessecaso,a solüçãoformadaê ácída.CoÍt1o os ions H* € OH- estãoem equilíbriocom as moléculasHzO: H,O =
H.+OH,
para a esquerda.Em conse então o aumentodos ions H* pÍovoca um deslocamento qüência,há uma diminuiçãodos íorÌsOH , de modo que o produto dascon€entrações desses íonscontinuaconstante:
l H .l l o H I = K,,: l0- ' "
capiiúo 2
o meioâquôsô 213
Enlão,temos: Asuapura(meioneutro)
I lH I = l0 moÌ.{] IOH l= 10rÌnoL/L +
= i i H . l t o HI r o' I lH.] > 10'-ol,r
tH.l = IOH l
+ [H.] >[oH ] Solução ácida(meioácido) J loH l<10'mol/L i4 : l0 _ '_ I t lH.lloH
. Sea concentração de OH sofreum aumento,é sinâlquea subslânciadissolvidasofreionizaçãolìbertandoions OH . Nessecaso,remosuma solução,ásicí. Mas, lembre,sede que, devidoao deslocamento do equilibrio, se a concentraçãode OH aumenta)a con, centraçãode H- diminui. Com isso, o produto de ambasas conc€nrrações mantém,se
I [H.] loH I = K" = r0-
,, _ rl\-_ pnÍa qus0prodúrocon. i
jl
L'":'T!I" I LH l< l0 m o lt Soluçáo ba.ica bà'ico) {meìo 1 LoH , > l0 mol|
- tH t< IOH l LIH l LoHr - lo '
. Se as concentÌações dos ions Hr € OH não sofremalterâção,é sinal que a substância dissolvidanão sofreionizaçãoou, €ntão,que o proc€ssode ionizaçãosofrido p€lasubs tâncìaÍesultaem ions que nâo sejamnem H'nem OH . Nessecaso,a soluçãofoÌmada co[tintJ sendomeio neutro. Assim, podemosconcluirque:
4.:lsvatut!,o,u,eat+,*t.c-:,4!o.toú-*;.lrr;!!;! .W.ú!u:''F,:.:,,,.._9.4..:;",,,;,,, Agorâ, vocêpode compÍeenderqueo valor da conceÍtraçãodosions H* de uma solu, constitui um critériobastantesatisfatóriopaÍa a determinação daacidez,basicidadeoÌr ção neutraÌidadedo meio. Resumindo,temos: t0 4
7 ì 0 3 t 0 ! t0 ì010 r' 10 r, t0 Í
i
i 10 ' r 1 0
i 3 t0 í,1 0
ttiii
t 0ir 10 j 1 t0
1 Ít0 r 1 0 r 1 0 i 10i 10{ l 0 110 310, 'i10
t0 I 10.
iti rt0 1 r1 0 ,1 1 0i ,1 0 rl 0 rr10
l H 'l>r0 ,
[oH]< 10 l
i r10 rt0 i r10 rt0
[]0
Ir1.l< t0 l lo Hl> ro ' .
1110
214
Undôde 5
os Íons no êquilbÍio químico
desôÍensen A confÍibuiçco Uma maneiramaispráticade hdicaÍ a acidezou a basicidadede um meio foi propoÍ. peloquimìcodinamarquêsPet€rLauritz Sõrenser,atravésdo uso de loga{itmos.Surge,âs sim, uma nova grandeza:o poíencial.
Potenciol hidrogsniônico por pH, é o logaritmodecimâldo inversoda Potencialhidrogeniônico, representado molardosíonsH': concentração pH - loe
HT
p H-
-
-lo 8 lH I
Potonciol hidÍoxiliônico por pOH, é o logaÍilmodecimaldo inversoda representado Potencialhidroxiliônico, concenúaçâo molardosíonsOH : pOH
UAo lerrno
,
lop
é
rOL I
pOH - -los IOH I
[H.] = IoHl=
10'' rno l/ L
pn = roe
= r.g = loelor= 7 ì= ,or = logror = 7 ;--
Eh poH = los lõàJ Loso:
poH =7
e
F.tt=?
re I lH.l > l0 [oH ]< 10
oH= roe1"f Meio ácido
poH = log Logo:
lo;J
= loc>+= <7 = loc<
. pH <7 .
t0-7
>7
e
lH.l < l0 'e [oH-]> l0 'i
pH = roe
6h
= roe
.{=
>I
= r"e;fr- < z poH= los 1of,1 Loeo:
pH > 7
capitúo2
o meioâqu6o
215
Os químicosem laboÍatóriosdispõem de aparelhosque medema condutividade elétricadassoÌuções.Essesaparelhosapreseltam üma escalaque fomecediretamente o valor do pH dassolnções.Tâis âparelhos sãodenominadosp?agâmeIros QtHmeíros\. Resumindo,temos:
t4
13 t2
11 10
I
liii r l i l pÌr. útl
l{
0
7
I
I
t0
8
/
ô
5
{
3
2
r1
14
ì4
14
t4
l4
14
13 t4
1
0
ii
t4
t{
l{
14
l{
pH<7 p o H >7
t{
l{
íÌ
fi";"-l] l fttl!1
pH > / p0H < 7
pH+ potló sBmpu oteque,p.Íaquâlqun meio, a soÌna iqual.14,à tompoÍatun amhienre 120.CÌ.
ffii ËxercÍciosresorvdos ÊR7ì Calcularo pH de um meio cuiã conc€ntrãçãohìdroseniônicãé de 0,Ol mot/l.
[H+] = o,o1 = 1o 'z
EB8ì
Oual é o pOH de uma soluçãocuja concentraçãohidroxiliônicaé ds O,l mol/t?
loH-l = 0,1 = 10 , Respost.: pOH :
oon= roo,fr
= rosì;= = rosro = r
1
EBg) Detemìnãf o pH de uma soluçãoque ãprêsêntaIOH ] = 10 3 motL.
loHI
10 s
pon ros +E
Como pH + pOH = 14, vem: pH= 6 Rosposta: pH = 6.
losros 8
216
unidâdê5 - os ronsno eouirÍbioourmico
ER1Oì Umê soluçãoaprcsentaconcêntraçãohidrogeniônicaigual a 10 rr mol/1. Oual é o seu poH? il lH. l = lo
pH = log 1 ()Com opH + p OH = 1 4 . v e m: poH= 3
= l og ìOrr:
1l
Rêspostá: pOH = 3. ERl1) A concenÍação dê íons H+ de uma soluçãoé de O,O2mol/l.
[H*]= o,o2= 2. 1o-2pH=
"n zL^-
= nn I
Determinãro sêu pOH, : log 1O2- log 2 = 1,7 2
0,3
Com o pH + p O H = 1 4 , v e m: pO H = 12, 3 R€sposta: pOH = 12,3. EB12ì Temos uma soluçãoo,o4 M d€ HCl. Descobir o pH e o pOH dessasolução
ffi*E-E .,
Então: lH+ l = o, o4 = 4 . ]O-' ! pH = log a. 1 O r-
,,t
=lo9
1 ,4 : 1 2 ,6 Rês po3r â:pH = l ,4 e p o H pO H = 14
1 0 2 = l o 9 ' l O,- l og 4 = pH = 1,4 4 0,6 2 = 1 2 ,6 .
ERl3) Prêpârs:sêumã solugãoO,8 M de NãOH. DescobÍìro pH ê o pOH dessa solução.
ffiffiÌ-M . tõ;fl t o,aM
0 ,a M
'-==.:L----'
Lr = 1oo%|
o ,8 M
capíÌuro2
o meioâqloso
217
E nt ão: loHl= 0, 8= 8. 1 Oi pOH - los o _ì-
log 1O- log I
-
\- !!+
pOH = O.'l
1 0 ,9 pH = 14- O , 1 = 1 3 ,9 B es pos t a:pH = 1 3 ,9 e p O H = O ,1 .
ER14l Umâ soluçãode ácido acótico (HAc) é prêpaÍadade talmodo quê sejaO,OO4M. DetemÈ nar o pH e o pOH dessa solução, sabendoque o ácido se encontra 25% ionizado.
lEA.rì- E
|:'r!çid
.l{
I
4.1O-3
25 100
4.rc1.^2L
Então: [ H. ] = 4. 1O -r
1 Oã
= rO .
pH = log
+ pH
l o g l O' = 3 10r poH = 14- 3 = ' ,l ' ,l B ês pos t . : pH:3 e p OH
3
= 11.
ERl5) Temos uma solucão 0,05 M de ácido acético (HAcÌ. Cãlcularo pH ê o pOH dessa sotu ção, sabendoque â constantê dê ionizaçãodo ácìdo ê 2 . 'tO 5.
2. 10- ò-
O .O5 ,/
o, o5 M
-,.-
-"
[FÌ9
+
4 .1 04+ o
À;
ac
o ,o 5 . 2 . 1 0 2 M
Então: lH+l = o,05 2. 1O-2= 1o3 mot/L pH = los =3 ìõ= pH : 3epOH ='11. B€sposta:
2.1o2-úe._2%
218
os r onsno s qu"bnoqu' m . o
U.dè des
0s poliücidos Quandotemosuma soluçãode um poliácido(ácidocom 2 ou maishidrogêniosionizáveis),o cálculodo pH deveser feilo levando-seem conta a força do ácido. Dessemodo,
Íroco Poliócido Para um poliácidofíaco, levamosem conta a concenlÍaçãodos ions H'provenientes da primeiraetapade ionização,pois as etapasseguintesoriginamions H* em quantidades desprezíveis em reÌaçãoà daprimeiraetapa.Então, tudo sepassacomo seo ácidoapÍesen tass€âpenasum hidrogênioionizáveÌ. Obsefte o pÍobÌema: CalcuÌaro pH de uma solüção0,1 M de ácidosuÌfídrico(H?S),sabendoquea constan. dâ primeiraerapaè i8uala I l0 -. le de ionizaçào R€solução:
H,s
no equ ibno concentraçôes
+ ,)
M(l
K " Mo + t 4 r [H.] = M a = l0-r' lo = l0 *.- I,
j"
I
pH - ìoc
lH l
H'+HS
L. ^, - l.r Ìi.
r0-
r0 o ' , o -- r0 ó = o
ro '
los I0' - 4
Logo, pH = 4.
Poliócido ÍoÍte Para um polìácidoforte, d€vemosconsiderarâ ionizaçãototal (d% = 100q0).Desse . Diácido forte: . Monoácidoforte: H,SOI 2H. + SOH'+ NO; HNOr M 2M M MMM
-Drodlz--
Observeo problema: AchaÌ o pH de uma soÌuçao0,02 M de àcido suÌfúÌico(H,SOa). Resolução: 2H. + SO: H,SOa 0,02
2 ,0.42
lH.l =2
0,02:0,04 = 4
pH - log -
'-
4 . Ìu .
- log -:
*
Logo, PH = 2-0,6 = 1,4.
lo'? l0' -- Iog _ :_
los4
;;
câpíturo2_omsioêquGo 219
ffi fxercíclosde oqendizogem {W Nosexercicios as€suir, considen log2= 0.30iÌog3= 0,4?elos5= 0,?0. f,A2s) Quâlé o pH dem meiocüjaconceEçaohidlo' é de0,001nol4,? seniônica
f,A3t Quâléo pH e o pOHdema solugão 3 . l0 aM de(OH?
f,42ó) DeÌerÍnine o pH deumasoìüção eÍ quer = 0,000,notl? lH'l
[A]ó) Considere as soluçoes abaixoe €hule o pH e o pOHdecâdaumadeÌas: Ar 0,012M deHCI soÌução olü9eoB: 5 10 r M deHNOr bl ugãoC 2,5.l 0 rMdeN aOH D: 0,0036M deKOH solução
DA27)Calculeo pOH de umâ soÌüçâoqüe apEsnla
loH I = 0,0rmot{,.
EA2E)DesobÌao pOHdassgúnts slüçoes: solugão Â: [oH ] = 0,0001 oolrt olDçãoD: [oH-] = 0,ü10001 moI/L sôlução c: [OH ] = l0 rornol,L solugão D: loH I = l0 óno,r
EA3?)Qualé 0 pH deuna solüçao 0,5M deácidoacerico, sabeidoque0 sÌaü de ionizaçãô do ácidoé de20170?
EA29)Qualé o pH deumneio cujâconcerâÉohidÌonÌiônicaè de0,m01 mol/I,?
f,A3S)TenosunasolüÉo1,2M deHNO:.Sabendo que o gÌaüdeiodzaçãodest ácidoia soluÉoé 0,05, delemineo pH e õ conenlraqoes hidÌoseniônica e hidÍordliônica.
[430) Caìcuko pH dosssuinl€smeios: meioA: [oH ] = t0 !noì/X meioBr [oH ] = 0,01moL/Ì,
I"{39) Teúosuna solução 0,08M deNHTOH.Derúmine quea bâÉscenonüa o pH dessa solução, saheado
I-{11) A conc€rtração de ionsH* de unâ blugãoé de l0 r?nìol{-. calcìleo reupoH. EA32)Detonineo poH dâssoluÉes: soluçào I: [H.] = 0,0001rnotl solução Il: [H'] = l0 I nolÌ, lA33) CaÌcuko pH e o DOHd6 Rsuinles soÌuçõs; soluçãoÂ: [H'] = 0.05moll soìüção B: IH'l = 0,006 noì,L s oì üÉ ocÍ oH l= 0 ,0 8 m o t' ], soÌu9ão D: [oH ] = 0,00012 moYL solugão [: [H'] = 9 lo-anolilsolução t [OH ] = 1,8. lP ?mol,ll
f,434) Calcuho pH e 0 pOHdeuna solü9ão 0,01M de HNO3.
EA40)Calcule o pH e o pOHdas$lu9..s: soÌuçãoI: 0,02M deHCN1,5%ionizado II: 1,4M deNHaOH3q0dìssociado solüção III: 0,1 M d€HAc l0q0ionizâdo solüção I"{41) A mnsranre deioDnaçào deHCIOé 3 . 10-3.De teÌnineo pH deüna soluçào 0,75M dessrácido. E{42) Calcule o pH deumasolução deHClo,, sabeid0 qüea constank deionização é 10-re queo ácidose enmntm l0% ionizado. [443) Prelâ!â-seunrâsoÌução0,8 M de hiúóxido de anônio.DeteÍmine o DHdasolugâo, que sabendo a consrãnte dã baleé 2 . l0-). EA44)A co!ímle de disociaçãodo hidóxido de etil amônio(c:Hrì,lHroH)é 6 . l0 1. Derennine o pH dÈumasolução 1,5M dessa bas.
ãÊffiFxercíc,bsde tixaçõo W Nosexercícios á s6gun,considere log 1,2=0,10;log 2 = 0,30;tog3 = 0.47;tog5= O,7O; tog5,4=0,73e rogI = 0,90. ÊFg) Um ceÌto monoácidoapresentaconsrante 1,8 . 10 7. Câtcuteo pH de uma sotucãodes, sê ácido, sabendoque se encontÍa 3 . 1O z o/aionizado. EFIO) A constânte de ionizacãode um monoácidoé 5 . 10 e. Determineo pH dê uma sotucão 0. 5 lú des s eáci d o .
220 Efll)
Unldadë5
os Íond noequirbÍio quÍmico
A constantede ionizaçãodê uma monobãsêé 4,5 O,O45 Ìú dessa base.
IO ô Descubrao pH de uma solução
EF12) Preoarcse u ma soluçãodê cena monobasê Sãbendoque o pH des$ soluçãoé 1o e que a base se enconÍa 2,5% dissociada,descubÍaa molâidade da solução EFl 3ì I em osLr m as o l u c ão d e u md mo n o b a s e2 c ão. s endoq u e a c o n s ra n t€d a b a s eé 2 4
l O r% di ssoci ãdaC al cul eo pl l dessasol L l 0 r.
EFl4) Classafiqueem ácidas, básicasou neuÍas as seguintessoluções: sol uçãoc: pH = 12 s oluç ãoA :[ H + ] = 1 0 3 m o l /L soi ucãoD : pOH = 7 s oluç ãoB : [ O H -] = 1 0 ro mo u l EF15) S abendoquê o p H d e u m a s o l u ç ã oé i g u a l a 3, dêscubraàs concenÍaçõesdos íonsH * e OH dessasolução. EF16) PrcpãÉ-seuma soluçãoO,5 Ìú de hidróxidode amônio-Ache o pH dâ sol'rção,sabendo quê o NH.OH se encontra 2 10 '?%dìssociado. EF17) Prêpã.a'seumã soluçãox molar de um monoácidoHA. Sabendoque o HA se encontÉ 4% Ìonirado e que o pH da soluçãoé igual a 2, descubrao valor de x EFla) A constântê de ionizaçãodo ácÌdo hipobromoso{HBlo) é isuâlâ 2 pH dê uma solução0,2 M dêsseácido.
1O " Determineo
es EFl 9l P r epar as eO,O3 L d e u mrs o l u c ã o O ,2 Mdeácdocl o;i d' i co{o*- tOOoõr'A -seS u,r' sa soluçãoé diluída,por âdicão de á9u4, até que o volumê sê lolnê 5OOcm3 Calculeo pH dâ soluçãoobtida. EF2OI Uma soluçãoaprcsentapH = 3,7. Cãlcule: a) o pOH dessê solugãoi b) a concentraçãode íons H+ des$ solucão, c) a concentraçãodÊ íons OH dessã solucão EFz 1) P r 6par ã' s e u m a s o l u ç ã o , a 2 5 ' c , d i ssol vendo_seO,45 g dê ácrdo acéti co ( HA c = HCr OrH 3 )e m á g u a ,d e mo d oq u ê o vol umedã sol uçãosei ade 0,5 L. C al cul eo pH da solução,sâbêndoque nessãtêmperaturaâ constante de ionizagãoé 2 10 " EF22) Dissolvê-se5,6 . 1O ? g de hidróxidode potássio {KoH) em dbua suficientepara se ter 1 L de solução.Determineo pH da solução,supondoque a basese encontrdgo% disso-
EF23) Ache o pH das seguintessolugõesl s oluç ãoA : O ,O4M d e H rSOa(d %= 1 OO% ) s oluc ãoB : O,o 1 tú d e H ,S e o a(a %= 1 O0 % ) s oluç ãoc : o .' 1M d e H c l o a (a * = 1 o o % ) EF24l A constantê de ionizaçãoôê um monoácidoHA.é isual a 2 a) o pH dê uma solução 2 . 10 2 M dêsseácidoi b) a concenúaçãohidroxiliônicadêssasolução
10-6. Determine:
\
^\
cêpltulo2
o moioâq!@o
221
p.6 obtsÍmos Eoll A 5 nLdeumasolu9ão 1 M deácido cloíidÍico Í0iadicionsda ásuadeslilada suficieme 500nL desolução. Admirindo ionn8ção toraldoHCl,mhuleo pHdas0luçã0 de500 . l02l ÌemosI t doroluiõodshidÍórido desódio d0pH- 12.0. essar0luçã0 sãoâdicihnadü {l'{a0Hì, 99 L de áqüã. 0úálo pHd. sluçãoresllante? sãoadici0nados ED3l Ìemos100nlda umasolutão aqu0sa 0,20M deKoH. esâ soluÉo 50mLdeum soluçã0 0 pHdasohção rcsullad.. aquosa 0,40M deHN0x.Detemine quedeve Eo{l T0mos 100nLdEumâsoluqã0 0,5M deHrsor.00alovolume dèuÍrEsolução 0,5M d€Na0H seÍ adiciomdo à solução deH,S0rpamque0 pHdasoluçâo í€sultanl€ seiaiguala 7?
Hitlrõlise O teímo hidrólise pÍoyêm de üse = quebra e àidro = áCua.Entào, sig]difica qaebr: pro|ocada pela água. Assìm, podemosdefinir hidtólise como sendaa rcoçàoentre uma espéciequímico qualObserve: . Hìdrólíse do óxido de ctâlcio: CaO
+ H:O
(óxido de cálcio)
*
Ca(OH), (hiúóxido dc cáìcio)
Hìdrólìse da sacarose: C 1 rH, O 1Ì + H, O
-
c6H1'06 + cóH1'06 (slicose) (irutose)
Muitas vezesocorreumaagregação de molécuÌasde águana sÌrperficiede uma espéci€ qüimica.EssefenômenoÍecebeo noínede hiüaíação.
HìdrataÇão de íons Cu!' : Cu'* + 4H,O
-
Cu(H,O)3t
HidÍsÍação de íons Mg'*: Ms'* + 6H:O
-
Mg(H:o)ã-
Hidratação deío s Soi :
soi + H,o -
[so.H,o]'
222
Unldade5
Os rons no €quiibfo qlrm co
Vamosestudar,agora,as r€açõesde hidrólìseque ocorremcom ions (cationse anionsJ iônicade um sal dissolvidoem ágüa provônjentes da dissociaçào podem do seguintemodo: seresquematizâdas Essasreações
c*+H*
COH+H' Note que a hidrólise do calion libera ionsH'. OH
A + H' O H
-
HA + o H
Note que a hidtólise do anion libera íonsOH .
Mas, quatquer catíon ou aníon reagecom áqua, ou seja' hìdrolisa-se? Náo. Então, como saberseum determinadocation ou anion sofre hidróÌise? casos: Âcompanheos segulntes l?) Soluçaoaqüosade cisnetode sódio (NaCN): iônicado sal: Dissolvendocianetode sódio€m água,ocorreinicialmentea dissociação Na'+CN Os ions Na* e CN €stão,agora,em contatocom a águâ Então, seráque o Na* Íeagecoü a águu? Seo Na* reagircom a água,o fará de acoÍdocom a equaçao: NaCN
\aOH H Nole que há a lormaçãode NaOH, q]deê üfia baseíc)rte Entrelanto,essabase,€m água,enc;ním-setotdtmenleìonizads,or seja,íão existea espécieNaOH em água,e sim os ions Na' e OH . Logo: Na,HOH
'\{" + H. ou --l--5aon' i H.
l
j!..Neel- ----|Â t
lsso nos mostra queo cationNa'nao
+OH
H+OH -._H
Assim,podemosalìzerque:
E, conseqüentemente: Ilm catíon de baseÍruco let4e com a águtt' ou seja, hidrolisa-sè. E o CN. , senáque reagecom a á8üa? Seo CN- ÌeagiÍ com a águâ,o fará de acordocom a equação: cN
+ H*oH
,i
116y 1611-
_*__T'!_ c.pÍtutô2 - o moioáqu@
223
Note que há a foÍmação de HCN, que é um.ócrdofruco. E esseâeidtonão se encõníra. em água, totalmente iou?ado, ou seja, existe a especieHCN em água. Issonosmostrâquea reaçâoanteriorocorre.Logo:
Assim, podemosdizer que:
29, SolWAo aquosa de cloreto de amônio (NHaCl): Dìssolvendo o cìoÌeto de âmônio em água, ocorre inicialmente a dissociaçâoiônica do sal: \H.Cl
*
NH4 rCl
Ma$ seró que o NH; rcage com a ógua? E o Cl ? Vâmos responder a essasperguntascom baseno qìso anterior: NH4Ct
cl
- NHi+ O caúon NHa" é de base ,Ìaca (NH4OH); loso, rcace @^âcüâ.
O dlon Cl- é de áci do foí€ (tÌCl); loso, não rcaEecom r água.
Então, temosa seguintehidrólise:
Concluindo,podemosestabelecer o seguinte: Hidrólise do catíon:
Esta hidrólise somenteocorre quando COH é uma basefraca. Hidrólise do aníon:
;i{spirï;i,H Esta hiaróIse somenteocoÍe qüarldo HL ê rm ócido ftaco.
I
ts-"-
224
urj'tade5
os íônsno €quiibio qlrmico
tr*ffiExercíciorcsolvido ERl6l Veificãr se é ácida, básicaou neutra a soluçãoaquosade nitÍito de potássio{KNOrl. Besolugáo: K NO r *K + + N O , O catíonK' é de basefone IKOH)j loso,nãose hidroiisa.
O aníonNO, é dê ácidoÍ.aco(HNo2)i ogo,hidrolisa-s€.
Logo, ocoíe hidrólisesomente do aníon NOr: NO t + H+ O H H N O2+ O H Note que, ocorendo a hidrólìsedo NO;, há a liberaçãode íons OH- na solucão. lsso faz com que nessã solução a concentragãode Íons oH sejs maior que a concentraçãode
I o Hl > t H .l Então, a soluçãoé óáslca.
Sffi Exercíclosde oprendizogem !ffiffiffi EA45ìli(flâ â equâçào dehidÍólke, caso elâo$râ. dos a) Nol
c) K'
b) Not
d)s-
e)Hsot t Hcot
c) ca} h) znb
ou neutns: EA4ó)SâopÌepaÌadas soludesdossai!dadora segnir.vdÌique seeì6 sãoácidas,básicas e) NazS a) I(cN c) NH.CI s) NaCl l) xHcol h) K,sol b) NaNOr d)câ(Not'
i) NaHs j) NaNo:
A consfonle dohidÍôliso A reaçãode hidÍólise,tanto do cationcomo do anion, constituium sistemade equili bdo, de modo que podemosaplicara Ìei da açào dasmassas(lei de cuÌdberg Waage). Obserye: 1?) Hidrólise do catíon: Na hidrólisedo catíonNHa*, por exeÍpÌo, estabelece-se o seguinteequilibrio: NHi + H-OH
+
NH4OH + H'
Aplicandoa lei da açãodasmassas,temos:
capíiurô2
o mêioaquôso 225
Para soluções dilujdas,â concentraçãoda água é coffiderada constante.ou seia. lH:Ol = 55,5M Enrào. ., INH.OH]IH-I _ lNH4oHl [H'] + K= . . - :_ ..: K . lH,Ol lNHl- l.[H:o],
EÍe pfodulo de duasconÍanresconstiÌüiuna ou rra, chanadaconÍanÌe de hìdróìise(rh).
Logo:
29) Hìdrólke do anion: Na hidrólisedo anion CN_, por exemplo,esrabelece-se o seguinteequiljbdo: CN + H'OH
+
HCN + OH
Aplicando a iei da açàodasmassas,temos:
lHcNl [oH ] -
K . [H,o] = [HCN]loH-l ICN ] Kh
NN ExercÍciode oprcndizogem Wffi EÀ47)Esoevaa eipresãodamnstmledehidÌóìiÈpda osequiUbrios: c) znh + Hlo + Zn(oH)' + H' â) N0; + H?o + HNo, + oH b) COj-+ fl,O + Hcot + oH d ) S F+ H rO è H S + OH _
A constonte de hidrõlise emÍunçõo doconstonfe deionizoçõo A constantede hidrólis€podeserexpressa em funçaoda constantede jonizaçãodo fespectivoácido ou basefracos. 1':) Hìdrólìse do catíon: Suponhamosuma soluçãoem que ocorrasomenrea hidrólisedo carionNHa': NHi + H:O
+
NHaÕH + H'
(r)
226
un' dâdê 5 - os r..' .
Considerandoâ ionizaçãoda basefraca NHaOH, temos: NHaOH =
NH4'+ OH +
Kb . [NH4oH] = [NHi]
loH I -
Retomandoa equação(l), +
KÌ, =
l o H -llH' l Kb
A constant?de hìdrotitede um.aIrcn e iguatà ruzàoen!rco produlo iònicodaa|ua; a constanle de ionizaçAo da baseco espondente.
2P, Hìdrólise do aníon: Suponhamosuma soluçãoem que ocorra somentea hidrólisedo aníon CN : CN + H,O
=
HCN + OH (2)
Considerandoa ionizaçãodo ácìdofraco HCN, temos: HCN
+
H.+CN
K. IHCNI- tH.l lcN I Retomardoa equação(2), vem:
..
IH .l l o H l
A constante de hidrólíse de um aníon é ígual à ruzão entrc o prcduto iônXo da áqua e a constante de ionìzação do ,lcido correspondè te.
Câpnúlo2
O mëio€quoso
1?) Hidtóliseconjunladocatrcne doanion: Suponhamosuma soluçãoem que ocorra conjuntamenteâ hidrólisedo cation eaclo anion. Isso acontece,poí exemplo,na dissoluçãode NHaCN em água:
NHi + H,O CN + H,O
+ =
N H 4 OH + H ' HCN + OH
NH.. + cN + 21t.o
+
NH4OH + HCN + H'+
OH
,-P.to"
Então: NHi + CN + H,O
NHaOH + HCN
+
(3)
\OS lt enSant er lO re òv. ìm O 5q u e
lNH4oHl
[oH K"
,r,rt
']
IHCNI = tH.l
K"
lald
(3),vem: Retomando a €quação
..
IoH l
^'=
K"
. [H .]
K.-
*ffi ExercÍcioresolvido ER17) Prepôrase uma solução dê KNO2, a 20"C. Calculara constônte de hidrólise,sabendo que nessatemperêruraâ constante de ionizsçãodo HNO2é 4 1O-'
K NO , -
f:t-:r iK + l
NO ' + Hr O + ._
* "-
K-
ì:
=
Ros poda: K h
II bÈ-i++
i:-::-_l
+iNqjt
H N O , + OH - { h i d ró l i s d ê o a níon) 'lo '4 1 ^ ^, -^ -,^ ro
Zïd"
2 ,5
- +' to-'-
1 0 I.
o.2 5
o -2 5
1 o -rl
228
unidâdâb - os ionsn
ffi Exercíciosde oprendizogem W qüemM lenperatum EA4E)Dssoìvese en ágüa,a 200C.Sahendo cìoretodemôdo (lVHaCÌ) a consrmle deionização do\ HaoHa 2 ì0 ' .c d k u l e ã c o n )rã -e d e h i d ró i " e. [449) Prpda s unã solügâo deciãndodepotásio(KCN),a 200C. Det{nine a constanr€ dehidrólise,sabeÍdoquea constante deioniagãodo HCNá E . 101u,â 20"C f,450) Calcuka constanle dehidiólisedo acerato demôiio (NHrAc),sâbeidoqDeascoústú&sdeionizagão do HAc e do NHIOH são2 . l0 r, m tenp{aluB considqada.
0 gÍoudehidrÕlise Grau de hdúhse(a)êa razàoentle o númerod€ ions ques€€ncontramhidroljsadose o de ions inicialmentedissoÌvidosem ágüa.
n9 Ae ions hidroÌisâdos
'Suponhamos a dissoluçãode n ions NHi em águasuficientepara um volumede V li tros d€ solução: + H ,O
NH ;
E-
N H 4 OH
+ H_
0 i\. \ ro n \N H i sehidrolham
i
Fqú'rúq'
=
i
.1.- ì4ai: Entào, as concentrações em equilíbriosao: dasespécies n-nóo n (l d^) n-x (l M _ _ t.\Fi,t v v \ lNH.OHl :-=
lH'l = v=
:;1 =Mo"
v
=m"
- ah)
càp Ìuro2
o moo ãquoso 229
Dessemodo,
NH;
+ H]O
+
NHrOH + Moh
H' M"n
Aplicandoa lei da açãodâsmassas,vem: lNH4oHl [H.]
INH.-]
ffi
M
(l
aj,)
Exercíciorcsolvido
EFrS)Píêparase ums solugão0,1 M de ãcêtãto de sódio (NaAcì Calculafo pH dêssasoLução, sabendoque ã constante do ácido acétìco (HAc) é 2
NaA c ,
.l i j, Na+ + A c
H A c + OH
+ HrO=
Ac M (1
lO-5
Mon
' h)
|.,=-ïg
r" = lr i
do ani on) { h i d ról i se
=
Kh =
,.1 n j4
+
Kh = 5' 10-ro
=y,,
5.10 ro= o,1a;- dÂ=E. 1O ,=an2= 56.16 ro= ah= v'bo.Tó1-ft+ dh=7.10 5 10d loH-l =[,lah = loH]=0,1 .7 105 = [oH-] :7
o o H r o s, ol i -ro s 7 . ìo - -'" n 19"
6- 0,a4 - 5.16
pH= 14- 5, 16= 8 ,8 4 Bespostã: pH = 8,84,
W Exercíciosde aprendizogem W Noseierciciosa sesüi!,mnsideElos2 = 0,30;log3 = 0,47;log5 =0,70elogT= 0.84. f,451) Calcuho pH deumasolugão 0,2 M dedoElo de môrio (NH{CD,sabmdoquea mnslmlrdeioniuÉo doNHroHé 2 10-r.
EÂ53)Determire o pH deümaroluçâd0,5M debmnelo deio deanôlio (Ì{Hüt, sakido queâ constanle DiaÉodoNHaOHé 1,8. l0 I
EÀ52)Temosuna solução0,05M de cimetode ódjo .rbendo íNaC\. Dsmine o pH da$ roluçào, quea conÍdte dcioúação do HCNé 2 l0 '.
[as4) Sãodissoìvidor 5.J.sdeNH,cl.másÌ]â súc enre quea cons pan obEr500nlde solução. Sabendo lan(edeioúaçáodo NH,OHé 2 l0 . derem.neo pH dasoluqão.
23O
unidádsb
quTmico os rônsno equiríbÌio
EA55)Acheo pH deuna solução 0.8M deaceralô dcúdio (NaAc),sábeidoqüe o srau de hidróke é 7,5 l0 6. [456) Sãodisobidos16,4s deaetatodesódioen áeua sulcienhparaobler500nú de soluÉo.Sabendo que a $nstânlede ioniaÉo do ácidoãetim é
EF25l Dadas ãs equaçôês,veifique a natu rezada espécieX em cada ums delas: a) X + Hr O + H X + O H b) X + Hr O êX OH + H + EFzF) São prepaÍadasquatro solugões,com ã mesmaconcentraçãol r ) s or uç ãod e Ko H ll) soluçãode HNO3 lll) s oluç ãod e N a C N lV ) s oluç ãod e N â C l Agora, rêsponda: a) O ualdela sa p re s e n ta o m a i o Íp H ? b) A ualdêla sa p re s e n tao m e n o rp H ? c) Em quâl dêlas ocoÍe hidrólise do
a) â nol&idadedasoÌuçãoi b) a constanle dehidrólis; c) o slãu dehidÌóÌìse; d) asconceradssdosionsH+ c 0s ; 4 o pH dasoluqão. (Dâdos:acerâto deúd'o (HlC cooNa) e ácido @üm (Hjc - COoH.)
d) Em qual delas ocoÍe hidrólise do e) ouai (i s)dessassol ucõesé (são)áci da(s)?E quat(i s) é (são)bási ca(s)? EF27) Prêpara-seuma soluçãoO,1 M dê bro metode amôni o(N H aB d.S âbêndoque a constante de ionizaçãodo NH4OHé 2 10{ e que ìog 7 = d,84,caìcule: a) a constantê dê hidrólise; b) o pH dã solução. EF28t São prêparados5OOmLde uma solução de ci anetode sódi o (N ãC N ).C al cule a massade NaCNque foidissolvÌ da em água, sabendoque o pH da sol uçãoéi gual a 11 e quê a constânrede i onÌzagão do H C Né 2 . 10 e.
A solubilidode omúguo Solubilidadede um Ínaterialem águaé a quantidademáÌima dessemateriatque sedis(geralmenteI L) de água,numa determinâdatemDeratura. solvenuma quantidade-padrão Exemplo: A solubilidadedo cloÍeto de prata (AgCl) é de 1,6 . 10 rgll,,a 20.C. tsso significe que se dissolvemno máxjÍno 1,6 . 10 'g de AgCi em lL de água,a 20oC.
ffi Exercíclosreso/yldos EB19) A s olubiidã d ed o As C l . a 2 0 ' C , é d e 1 ,6 em m g/ Le m o l /j , a 2 0 ' C .
lo
-
r,o r- o - .g-
looomo ì
-l '='"
-^
1 O 3s/1. D etemi nara sol ubi l i dãde dessesal
1 03.103-x= 1,6mS
capí1uro, o nsio âqu6o
231
Ìlltòrté4! A gCl( A g :
10 8 e C l = 3 5 ,5 ) =
l m ol .
14 3 .5 o
y
-
m o l = 1 4 3 ,5I
1'?ur1,3'= v=o,orrz1 o i-t = r, r2 . 1 0 5
ì
l,6 to:S I ":
Ì1lz:i1o-" *.vir
I :
R€s pos t a:' 1, 6mg /L e 1 ,1 2 ' 1 O-5 mo l /L mol ai es ER2 O)A s olubilids dê d o Í!1 9 (OH ),é d e 1 ,1 6 1o ' zs/ t D etemi nãr as concentraçóes dos íons Mg'z* e OH numa soluçãqsaturadadessecomposto
M s( o H) ,= mol:58s Entãol 1m ol -
x
bBS
_ 1 ,t6.ro,sJ
A solubílidadeé de 2
l. .
l .1 6
lO
bg
"
_ ,^. , " .^-4
10 a mol/l. Dal:
M g( O Hì r - M g 2 ' + 2 OH 2 10 4m or r 2 1o'o
2 2
o'
produz P or t ant o,lM s ' ? * ] = 2
1 0 a m o ttL e l O H l = 4
1o-a mol /1.
ffi Exercícrbsde oprendizogem ffiWW en ns/L e nol/L, dadas EÂ57)Calcul,a! rolubilidades, assolüb'lidadsm sl L. dosssuinles.onposlos: a) AerC'OrP,5 . l0 rsl L) b ) P b3P O r ! 0, 2 .l 0 1 s iL ) . t0 :e /L ) O M 8( O H) ' 0, 16 e'nÌneile gL,dadasâs [AsE)calcukâr lolubüdads, coí postos: $lubilidadam rnol/L, dossscuìnles r-moì/L) (1,47 l0 a) casol b) As,SOr{2.t7. l0 'noli L) c) AsrS(1,5. l0 Ì7nol/ L)
do A8'c'oa é de xÂ59)Sakndo que â solubilidade nolâÌes 2,5 . l0-r g/L, deteminear concentBgo6 satuladâ desse dosionsAe. e cÌoi iüsã solução do F€(OH)r é de4,65 l0 3g/L. EAó0)A soìubilidade caÌcuk âr c0icenhçõesnolaresdosionsFe" e hidónumasolü9ão saluÉ& desse OH- exrstertes f,^ól) caìculeas con@ntÌaFsnolafts dosionsAe. e sâÌuÌada deAs3Poa,cujasoPoj , NDa solução á de6,? 10 rs/L. lubilidade
232
una"a.ç
Produlo de solubilidode Experjmentalm€nte, descobriuseque, em uma soluçàosaturada,a certatemperatura, de um eletróÌi1opouco solúvel,é constanteo produto dasconcentrações molaresdos ions, elevadasa po1ências correspondentes âos coeficientesdessesjoff na equaçàoquimica de dissociação. EssaconÍante recebeo nomede consíantede solubilidade(K,) ou ptoduto de solubilidade (PS). Observe: . AcCl
Ac' + Cl
-
K" = lAg-I lcÌ I ou PS= lAs'l lcl l . Ca:(PoJ: - 3car. + 2Poj K" = lca:'|lPoi l: ou pS = [ca'.]rlpol l: Como vocêjá sabe,a soÌubilidadede uma substância d€pendeda remperarura.lssosig_ niÍica que o valor de X" varia em íunçãoda temperatura.
X,
InteÌpÍetação
2. r o' , r x
5'C K 10"C
. + .l o
25"C
1,6 . 10'
50"cv
r,l .r0" rl z
l;
Qu a n ro mdi o- o K ., md, ,ol uvel e a.uo,rdr) L i " . Inráo. nore qJe a.ol ubìl i dâde do A gC l a u me nracom d remperatuÍd.ou .ej a, o A gcl é m " i . .ol u\el a {0o( do que a 25^(, poÌ
Veja, agora,uma rabelaque apresenta o Xj, à temperâturaambienre,de algumassubs_ lâncias(de acordocom Arthur l. Vogel):
x,
Substâncla AgBÍ
1,5 . l0 ''
AgSCN
l0 'r 7,1 . t0 rr
HgzBÌ!
1,3.10
AgCl
1,2 t0 -
Hg:cl:
2,0
Ag:Cror
1 ,7 . 1 0 i r
H g,l :
1,2 . l 0 r3
Hgs
4,0.10"
KzPtCló
4,9.105
MgCOr
2,6
MgC rOl
8,6 t0 ' 7,0.10'
A gl A gr P O a
Ac,S Al(oH),
3,5
t,7.10'ô 1,8 . r0 '|8 1,6 l0 " 8,5 l0 :,
BaCOr
1,9.10'
BaC:Or
1,7.10r
FeS
MgF.
Ms(NHa)Por
13
r0 rL
r0 !
2,5.10
1
capÍìuro2
Sqb'tânift
l l 0 11
2,3 . 10-to
Ms(oH),
1,5
BaSOa
1,2.10-
Mn(OH),
CaCOI
1,?.10{
MnS
4,0 10 " 1 , 4 1 0ú
CaC,Oa
3,8 . 10j 7,í . t01
Ni(oH),
8,7. 10 D
NiS
t,4. toa
l0 "
PbBr,
'7,9 . 10-
Pbcl,
2,4 . rcn
Pbcor
1,7 10-' 1,8. 10 14
BaCÍOa
CacaHaO6
3,2
CaF,
2,3.104
CaSOa
cds
3,6
l0 z'
Co(OH),
r,6 . 10 '3
PbCrOa
CoS
1,9. 10i'
PbFz
7,0.10'
cr(oH)3
2,9. rlb
Pbt,
1,4 10 "
CuíSCì0:
1,7. l0-'
PbS
4,2 . tO-ü
Cu,Brz
4,t
10 "
Pbso.
2 3 . r0 3
Cu,Ct,
6 1 ,4 . l 0
SrCO3
4,6. tO'
Cn'I,
2,6 t0'"
SrC,Oa
8,5.l0-'
SrSOa
Fe(OH),
1,6 10 "
zÍ\oH),
1,4. i0' 3,6 . toj 1,0 . t0 Ì3
Fe(OH)l
1.1.10-
ZnS
1,0 1040
CUS
W
o n€io aquoso 233
ExeÍcíc,bs/esotuldos
EB2 l ì s abendoquea s o l u b i l ìd a ddeo c ro ma tod e p râ ta(A grcrc4) éde 2,5 mínadatempêÉtum, calcularo s€u K, nessatêmperatura. Em píimeirolugâr, devemos conhec€ra solubilidad€em mol/L:
mol = 332 g Agrcóa Entâo: lmol 332s Ì,-2,5 " x - 2,5.1o'zsí é de 7,5 Portanto,a solubilidade
Agrcrca
10' 332 -x_7,5.1o4 'lO 5 moÌ/1. + CÌO; 2A9*
2
--_-p Í oouz - _
' ,1-
7, 5
10 5m oVL --l
----
7.5
lO-5 mol/L
''/
K": tas*]'zÍcro?I + Ks = 12. 7,5. 1o-5)'z{7,s10 5) : (15 to-5),(7,5 10 5) = 1,7. 1O r,(moVL)3 a€sposta:Ks = 1,7. 10 f lmôVL)3
10 2gl L' aderel
234
un*a.
s
químco os rorc no êquiríbÍiô
ER22l DeterminarãsolubilidadedosutÍ€tode pÉta (AgrS), a celta temperatura,sabendoque o sêu K! nessatemperaturaé 1,6 . 1O 43. A gr S - 2A g+
+ S,
x 2x
" ! 2y 1 . - - - : - - - K":
+
f A s . l' z l s ' z ] +
1 ,6 . 1 0 4 3 = l 2 x l 2 tx)
-
1,6 . 10 43 = 4x3 +
x = 7, 4 . 1 0 1 7m o l l L
Rs s pos t â:A s o l u b i l i d a dêêd e 7 ,4 . 1 0 1 1 md/L.
ffi FxercÍciosde oprendizogem ffiW EA62)Eswva a expftssãoda coNlmle de solubilìdade f,Â67)A solübiìidade docaÍbonalo debáí0 0acon é de oosseguíres conpostos: 1,3. l0 rnol/l. DescubÌa o K, d6s sl, a) Bacor d) Pb3(POr)1 s) Ac,s EA6E)?repaÍa-se I L deumasolução e) Mg(OH), b) Casoa salumdã dectoElo h) Pbcl, (AsCD. de calcuteo seüÌç. sâbendo queroi !Ìara c) À,srcrol ì t€(oH)j i) Zn(oH)' disbÌvìdo 1,7 l0 rs dosal. I"{ó3) Calcüleo IL do fosfalodeprata{AcrPO4),sabeiEAóarSabe r qG 0 tçdo foíamde,Íata(Ágjpo!),a doquea suâsolubiìidade é & 6,t l0 rsll. 2fC, è 1,5ó l0 q. DrLemiie a solubilidade do salnssat€mpeËlun. f,464) A solubilidâde do foslâ1c1de chüúbolPbr{Po4)?l e de1,4 l0 ' g/L. Detnnine o Ì("desse sâI. EÁ70)Calcule a solubilidade emágua,â 180C, do sulfelo téÍÍico(Fe,S,), queíessâlmperaÌurâ sabendo f,Â65)Delemineo lç dodorro dechünbo(PbCl:),cüja o seuK,é 3,456 l0 ,u. solubilidade é dell g/L. f,Aóó)Àcheo I(, do hidrôxidoféÌíco lF(OH)rl, sendo EÂ71)O pÌoduiodesolubiìidade, ã 200C,do hidúxido que.nalenpmturaconsid{ada, a sDasolubilidaféricoIFe(oH)rlé l,tó t0ì6. DescubG a sotudeé de4,E2. l0 3g/1. biÌidade, â 200C,emglt-,dssabde.
ffi Exercíclosde f ixoçõo W EF29Ì Calculêo produtode solubilidadedo Íosiato de cálcio [Ca3(poa)r],sãbendoque a sus so lubilidade,numa certa temperatura,ó de 6,2 . 'lO 6 s/1. EF3 O )S abe- s eque a s o l u b i l i d a ddêo fi u o re tod e c á tci o{C aF,Jé de 2 . tO 4mot/1.Oetermi ne o seu Kr na têmperatuÍaconsiderada. EF31) Ouantosgramasdê sulÍatóde bário (BãSO4)são necessáriospãÉ prepã€r 1 L de sotução s at ur ada,s ab e n d oq u e o p ro d u tod e s o l u b i l i dade dessesal é t,t . 10_1o? Descubrs a massa de sulfeto de fero ll {FeS) necessáriapara que sejam prcparados 5O0cm3 de soluçãosaturadãdesse sal, sabendoqüê o sêu K" é 4 - 1Oj's. Calc ule_a- s o l u b i l i d addoes u l fe tod e m a n s a nêsl MnS ),em g/ L.sabendoque o seu K " é 2. 10 1s .
capftuo2
o môioáquoso 235
EF34ì São preparadasduas solucõêssaturâdasde mêsmovolume: l) s oluc ãode a s 3 P o 4 (K . = 2 1 O 1 3 ) ll) s olugãode Ag rc rc a (K = 2 . 1 0 1 z l " Ouãl das duas apresentaa menoÍ concenÍação de íons Ag'? O!ãÌs são êssasconcen-
Íenômeno doioncomum A precipiloçõo: Preparando,a certa temperatura,uma soluçãosaturadade AgCl, ocoÍre o seguìnte: iônica: . Na soluçãoexistemos ions Ag_ e Cl , provenientes da dissociaçào AgCl
Ae'+ Cl . As conc€ntrações ions sãotaisque o produto delasé constante,na tempe moÌaÌesdesses ratura consideÍada:
lAs.llcl I = K, por exempÌo,de HCI ou NaCÌ, Sevocêadicionara essasoluçãoíonsCl provenientes, ions Ag' e Cl serámaioÍ que o X": produto dos momentaneamente o dasconcentraçôes l{s
lr(l l>K
r
"" -.*.''.---.-.:'_ q:!9:lI.Jl
",..ì."
,*.
+l,o. "ì.r.
l
EntÍetanto,devidoao principiodo equilibrio,algode Ag ' e algode Cl devemunir'se, de Ag' lormandoaÌgode AgCl sólidoquesedeposita,atéqueo produtodasconcentrações de ions Ag' e Cl- na soluçãosetorne novamenteigual ao X,. Dessemodo, a concentração será,agora,nessasolüção,menordo qÌreera na soluçãode AgCì inicialmentepreparada. A deposiçãode AgCl sóljdo, d€vidoâo acÍéscimode ions Cl , constiÌuium fenômeno denom\nadop rccip i Íaçao. EssaprecipiÌaçãoocorÌe porquea adiçãodo íon com,rmC/ (comum,pois ele foi adi cionadoaiÍavésdo HCl ou NaCI e tambén já existiana soluçào)provocaum deslocament, do €quiÌibriono sentidodo AgCl para que semantenhao K": O ion comum Cl forçâ a precipitação. dosdois ions devemobedeEntão, numa soluçãosâturadade um sal,âs concentrações ions au cer à conslanled€ solubilidade(., de modo que, se a concentÍaçãode um desses a menlar (por adiçãode uma substânciasolúvelque conienhâesseion), em conseqüênciâ concenúaçãodo outro ion ìrá diminuir, atravésdo fenômenoda precipitaçào. Concluindo,podemosdizôÍ que a adiçãode ion comumprovocaa precipiiaçãodo €l€trólito na suasoluçãosaturada-
tompõo Soluçüo Vamos,inicialmente,analisaras seguÌnÌesperguntas: O que oco e com o pH da águo pun1, quando se adiciona um íIcido?
U n i d a d e5 - os o n s n o e q ! /b r o
Como a águapura consrituium meio neutro, o seupH é igüal a 7; e selor adicionado üm ácido, o pH irá diminuiÍ. Essadiminuiçãoserámaior ou menor, dependendo da força do ácido e da suacoÌÌcenÌração.
Concentíaçãoda solução
0,000001 M
ConcentÌaçâode ions H'
lH.
I
0,00001M
0,0001 M 0,001M
!r
rM
Concentmçãoda solução
0.or M o.o8 M
6
= l0'
5
lH. l H . : l0'
3
= l0'
2
lH.
"l
"I
r-11-
= l0l
Concenlraçâode íons H*
PH 3,4
lFl
lHl=7.104
3,2
ffi
l H 'l = r,2 . r 0' l H .l = r,3 . r 0 r
0,10M xqr
m
r
lH. = 1 0 ,
lH'l = I.101
tJ
o.o3 M
= 106
= l0 I
0,01M 0,1 M
PH
2.8
w âJ \z
O que ocorre com o pH da águlzpurí1, quanclose adiciona uma base? Ao seadicjonaruma baseà água,o pH sofreum aumenlo.Esseaumentoserámaior oÌr menor,dependendoda forçâ da basee da suaconcenlração.
l Concentração da solüção
groooqol M rt 0,00001 M
li
ConcentÍação dê ions OH-
Conc€nÍração de íonsH*
l o H l =1 0 Á l o H l =l 0 ,
lH. =10s
0,0001M
1 loH-l = l0
0,00tM
[oH ] = ro!
0,01M
tr loH-l = 10
0,1 M
rM
l o H l =l o r
v
loH I = 100
lH. lH- = 1 0 , , , lH. =10" lH. = 1 0 " lH' = l0 , lH. = 10-^
PH 8 l0
l
,:r 1
ll
t2 l3 14\
7
capíturo,
o,orM rãï
2.10"
5 .1 0 4 I
0,04 M
9 .1 0
0,08M
1,2.10'
0 ,10M
Concentração de íons tI'
ConcentÍaçÍo de íons oH
Concenlraçáo da soluçâo
\lU'
1 ,4 . l 0
r0.? Çl 10,9
10 '
I 1.1
'7,1 t0 "
237
pH
1.1 .10 " 8,3
j
o meioêqloso
]1 .]\F
Vocêviu queo pH da águapìrrâsofrevâriaçãointensaquandoseadicionaum ácidoou quemanlêmo seupH, mesmocom a adiçãode áciuma base.No entanto,existemsoÌuçõ€s nomedesoluçõesíampãool soluÇões rcguladora" recebem o dosou de bases.Tais soluções ou, ainda, buííer. Então: Soluçôeslsmpilo são soluÇõesqüe montêm o pH aprcxìttladitnenÍe constante, mesno rcccbendodrido\ ou ba\e\ fortc\. As soluçôestampãosãogeralmenteformadaspoÍ rm ácidofraco e um sald€sseácido, ou, então,por uma basefraca e um sal dessabase. Exemplos: l) Soluçãode ácido acético(HAc) e acetatode sódio (NaAc). 2) Soluçãode hidróxido de amônio (NH1OH) e cloretode amônio (NH4CI). de sódio (NaHCor). l) Soluçãode ácidocarbônico(HrCO.) e hidrogenocarbonato Vejamoso que ocorrenessassoluções: l!\ TampãoHAc/NaAc: total em íons Na* e Ac . Devidoao efeilo do ion comum O sâÌNaAc sofredissociação no sentidodasmoÌéculasnão ioniza(Ac ), o ácjdo,quejá é fraco, solre um deslocamento dasHAc. Observe: Na' + NaAc +
,,'l"' '.,
bâsÌanle
HAc +--
H' pouco
+
., ^cd)
,l
Note que a soluçãoterá bastanteioff Na* e Ac- e basiantemoléculasHAc não'ioni AgoÍa.!eja por queo pH des'aroìuç;onáovaria: . Seadicionássemos â essasoluçãoHCl, poÍ ex.'mplo,o pH dereriadìmlrrli, pois o HCI liberamuilosionsH': HCI H'+ Cl baíante
238
unidadês - os Íônsnoeouiriboauíhico
Entretanto,essesions H* sãoretiradosda soluçãopelosíonsAc-, formandomolécuias não-ionizadas HAc; com isso,o pH da soluçãosemantém: H*+Ac
HAc . Se adicionfusemos a essasolução NaOH, por exemplo, o pH devefia aumentar, pois o NaOH liberâ muitos íons OH-: NaOH*Na++OH b4tanlE
No entanto,essesíonsOH sãoretiradosda soluçãopelasmolêcuÌasnão-ionizadas HAc, mantendo-se, assim,o pH da solução: HAc + OH
H,O + Ac 29, Tsnpão NHaOH/NHaCl: O saÌ NHaCI sofÍe disso{riação total em íons NHa*e Cl-. Devido ao efeito do íon comum (NH;), a base,quejá é fraca, sofreum deslocamento no sentidodasmoÌéculasnão, ìonizadasNHaOH. Observe: ...-.....................-/'NHi\\,,
NHICI
cÌ
+ \.
NHaOH --r\.NHu
OH
\ _j",, ion comun
Note que a solução terá bastântesíons NHa* e Cl e bastantesmoléculasnão-ionizadas NH4OH. Agora, vejâ por que o pH dessasoluçãonão varia: . Se adicionfusemosa essasolução HCl, por exempTo,o pH aleyefiadiminril, pois o HCI libeÍa muitos íonsH*: HCÌ+H++Cl bastanle
Entretanto,esses ions H* sãoretiradosda soluçãopelasmoléculasNH4OH não-ionizâ_ das,manúendo-se, assim,o pH: NH4OH + H*
NHi + HzO . Se adicionássemosa essasolução NaOH, poÍ exeÍnplo, o pH deyeia aumentar, pois o NaOH liberamuitos íons OH-: NaOH-Nâ*+OH hâqbnie
Entretanto,essesíons OH_ sãoretiradosda soluçãopelosÍons NHi, formanaloa base fraca NHaOH; mantém-se,dessemodo, o pH: NH4*+OH
-
NH4OH
capioto z
o
-eo
aquoso 239
ObseÌveção: As soluçõestampãoapÍesentamenoÍmeimportânciabiológica: . O sangue,porexemplo,deveter o seupHestabiÌizado ao redorde7,4.o principaÌresponsávelpor essaestabiÌização é um tampàoconstituido poÍ HzCOr(HrO + COr)1,25 10 rM e bicarbonato(HCot) 2,5 l0 trM. . As pÌantastêm o seucrescimentona dependência diretâ de soluçõesrampão. Como a cular o pH de uma solllção tampõo? Podemoscalcularo pH de uma soluçãotampâocom o auxíÌiode uma das fórmulasa seguir(quenão iremosdedüzìrpor seremum poucocomplexaspara o nossonivel): , --'
pOH :
ffi
ts a l l
(paratampõesácido/sal)-
lacido]
-Ìog Kb + log
[saÌ] [ba.se]
(paÍâ tampõesbase/sal)
FxeÍcíciosreso/vldos
EA23) Descobir o pH de umâ soluçãotâmpão formãda poí ácido acético (HAc) 0,01 M e acets to de sódio {NaAc) também O,Ol M. (Dado: K. = 2 1O_5.) tãmpão: HAc/NaAc )
pH= -rosK, + ios tsatl dfrb
Nl I tácidd= -o,o1 =o,o1 M ) lsãll
r
pH - -los2
-pH=
-
lo ' r los órãi -
l o s2 l o e 1 0 s+ro sl =p H :
o,3+5+ o
- ti+i!: aia
Resposta: pH = 4,7. EB2 4 ) Calc ulãro pH d ê u m ã s o l u ç ã ota m p ã o fo Ìm a d apor hi dróxi dode amÔni o(N H aOH ìO,1Me ) ,O2M . (D â d o :K h = 2 1O 5.) c lor c t odê am ô n Ìo(N H a C lO ld mpà o: NHa O H/ NHaC| ì
'basel-- 0,1-M lsall = 0,O2M
-
Iì
poH
r-"
-losKb I los b;;;Ì
p o H= tos 2 ro:+ r"s $f
= pO H =
-
log2 l o 9 1 O 5 + l o s 2 . 1 O-rá p OH = -l 9cÍ
+poH=5-r Rssposta:pH
i,
-
-
..
ìú g tì::j '4r r" :É t1.ij9:
lo.
T
l og1} 5 + -l ogzi l og l O' *
ffi ExercÍciosde oprendizogem Wffi Nosexericiosa seguir,consideE loe2 = 0,30e log5 = 0,70. f,472) Dclemineo pH deDnasolução lâmpãoconstitui daporácidoâetico(HAc)0,I M e acetâlo deiódìo (xúc) 0,01M. (Dado:q = 2. l0-r.) EA?3)Calcüle0 pH deunê soìuÉotúpão fomadâpor hidÌóndodeanônio(NHaOH)0,2M e cloElode aúônio(NH,cl)0,02M. (Dado: Kì = 2 . l0 r.) f,474) Desmbrao pH d. umasoìü9ão tmpão lonnada poÌ ácido carbônico(H,o + cO? H:Cor) 0.5M e hidrogenocaÍbonâro deódo (NaHCOr, 0.05V. íDado.K, t l0-_.r
I"{75) Qüerenosprepdarumasoìuçãotanpão ioÍma da po' ácidoacétco(HAc)0.01M e aerato de sódio(NãAc),queapresrÍapH isuala 5. euât
liïïï1i"fr19ï" "
(Da' *'"todó$dio?
E"{7ó)Há urnasolução rajnpãoquecortêmácidoaetim (HAc) e acerátode !ódio (NãAOia pÍoporyão ìó:t.CalcuteâconcellalriodeionjH desú5. lução. íDãdo.K. = I I0-')
ffi Exercícr'os complemenlorcs W 1) iFEl-SPrO p 'od Jl o de s or ubilidãdêdo M 9CO 3a 2b o C é 4 , t O ', U m ã s o t u c a od ê s s e s a t . à 2 5 ô C . c o nte nd o3 Ì0 'M de M q / êá f r €c m s c onc enÍ aç aod e C O 7 s e r ô( t a s s i t i c d oc6o r o : d) sâtuÍadacôm precipiração. bì supersaturâdacom precipitação. c) saturãdasem precipitâção. 2l (FGV-SP)À tempeÍátuÉ am biente,uma sôtuçãosq uosa conrém 0,0I mot/L dê ácìdo acético.Dispóe se dos sêguintèsdados: l) tabêla de logaritmos lr) mdssamoìar dá água lll) ma ssamo lard oác ido lV) constantëds ionizaçãodoácidô, a 25oC V) entãlpiapadrãode Íormação do ácido Paracalculâ.o.pH da soluçãodêvêm-seutitizarosvâtor€síornecidosem:
3l (Fu vê sl-SP)Ao tÒm ar dois c opos dèás ua, um a pes s o ád i t u i u s e u s u c o g á s Í ì c o {s o t u ç á oc o n t e n d u ác ido clo rídrico),de pH = 1, de 50 par a 500 m L. O u a t s e r á o p H d a s o t u ç ã o r e s u h a n t á o s o a p O sa â) 0 .
b) 2.
c ) 4.
4) { UFOPMG) A[HL] num as oluç ãodepH = 2 é: e) 0,01 M. b) 0,1 M. c) 2,0 M.
d) 6.
etL
à) ro,À,r.
e) 20M-
5) (FAÂP-SP)Oual o pH € o pOH deuma soluçáode NaOHO,oOo1 M? a) p H= 10 e pOB=4 d) pH= 13 e pOH= j b) PH=4 e p OH= 10 e) pH= 4 e pOH= 14 c) p H=1 e p oH=13 6) {lÌA SP) Ouãndo sê Íâlã numa solução aquosa 1,0 M de ácido âcótico (HAc) se entende que lL de â) rt cì d)
1 molde mólóculasdeHÁc. 1 mold e ío nsH+e 1 m olde í ons A- . 1 mol de Íons H+,1 mol de íonsAc e r mot de motécujâsdê HAc, (1 x) mol de moléculasde HAc,x moJsdê íons H+e x mots de íonsAc-.
Capitulo2-O meioâquoso 241
7) {FMJ-SP) N u m ã a mosÍâ de prôd uro de limpoza contêndo a mô n ia, a concênrraçãode íons OH-l,q) é 2 lO-'zmol/1. a 25oC.AámosÍâ têm ôH:
al 2,o. bl 2,3. c) 3,0. dl 12,3. (Dâdoslog : 2= 0. 3;p ro d u to i ô n i c od a á g u a ,a 2 5 o C1=,0 1fr4.)
e) 13,7
A) (Vunesp-SP)O "leite de hãsnósia", constituido por una suspensãoáquosadè lVg(OHì2,á prêsênra pH iqual a 10. lsto sìgnincáque: á) ó "leite dê magnésia"tem propriedadesácidâs. b) á concêntraç6ode ions OH-e iguâ' a Ì0 0hol c) aconcentrâçãodeíonsH3O+é iguâlá 1rì0 moyL. d) aconcenÍâçãode íonsH3Oró iquala 1010mol/t. è) a soma dâ5 concentraçóesdos íons H3O'eOH-éìguala 10r +mol/1. 9) (lÌA SP) Em um copo de 500 mL são mìsÌuÍâdôs 100 mL de ácido clorídrico I,oO t\,4em 1OOmL de hidróxido de sódio 0,50 M. A soluçãoresultanteno copo é: â) 1,0 lOJ Mem O H- ,
1Ol {lTA SP) Determine a mass6 de hidróxido de potássio qúê dêve sêr dissolvida em 0,500m L dê água para quea soluçãorêsullântetenhaum pH = 13 a 25oC. 11) {Unicamp-SP)Água pura, ao ficár em comârc com o âr ãtmosíéricodurante um cêrrotem po, a bsoÌve gás caÍbônico, CO2,o quôlpode sereliminado pela fervura. A dissoluçáo do CO2nâ ésua pod€ ser ÍepÍesenladapelá sêguinlêequaaãoquímica; cozsJ+ H,orz) =
Hco;íâq)+ Hàq)
O ãzul de bromotimol é um indicador ócido-baseque apfesenta coloráção amareta êm sotuções ácid as,ve rde emsoluç óes neuÍ âs eãz ulem s ôluç óe s b á s i c a s . U m a amo strã dë ás uapur r Í oiÍ er v idã e, em s eguida,d e i x a d áe x p o s t aâ o ã r d u r a n t ê t o n s o t € m p o , A sesun,dissolveu-senestaágoa o indicâdorãzulde bromotimol. r) Ouala cor resultâôtedãsolução? b) Jostitquã sua reslosta. 121 (Fuvest-SP) Cârb onáiodês ódio, quandoc oloc adoe m á g u a , â 2 5 o C , s e d i s s o l v e : Na,co3rs)+ H2Orz)---> HCOal"q)+2Nai,q)+X Xèo pH da soluçáoresultantedevem ser: b) oH;q), maior que 7.
ê ) O H l a qm r, ënorque7,
131 (PUC-MG)Adiciônãmos ás ua destiladaô 5 m L de umá solução l mol/L dê hidróxido dê sódió, obtêndo 500 mLdèsolução. Ad mitindo-se completã dissociaçãodo hÌdróxido de sódio, é corelo âÍirúãr que o pH dãsolução resúltânreé: a) 2,
b) 4.
c) S,
14) (UniÍotsCE)A 25'C, a comparáçãÒèntre a) lé mâis bá sicad o queã ll, b) ltem lHrlmên or do que na ll. c) llé ma isá cid ad oquea L
d) 10.
e) 12, (pH= 7)e l l {pH= 9)permi teconcl ui r
d) llcontém ácido maisforte doqu6 L e ) l l t e m [ O H _ ] m a i o r d oq u e L
2/Ul
Unidades-os íônsnô€quilÍhÍioquÍmi6
15) {Cefet PRì A conslanle de ionìzaçãoparô o sistêma em êquilíb.io HCOrH = H++ HCO;é igua a 2,0 1f4. A concênÍação molaÍ do íon H* numa solução2,0 Í\4do ácidoÍómico (HCO,H)é: c) 4,0 1C2 M. d) 4,0 M.
a) 2,0 tú. b) 2,0, 1c2 tú.
e) 0,2 M,
16) (l\,lACKSP) Sab endoque oc âÍ bonât odec álc ì o,pÍ e s e n t en a " c a s c a " d a s o s Í a s , é s ô l ú v e l e m m e i o ácido,é coneto aínmar que a água do mar deveteri a) IH'l< 1 0 7 e, po nam o,pH < 7, b) tOH l> 1O-7e, portanto,pOH <7, c) ÍHrl> 10 7è,portãnlo,pH >7. d) tH'l> 1 0 7 e, po ^ânt o,pO H> 7. eì pH = 7, por ser uma substânciapurã composta. 17) (PUC-MG)Ëm uma soluçãoãquosâde gás amônia,existeo seguinte equilíbrio: NH3s)+ H,o{z) =
NHirâqr+oH;q)
AdicionandohidÌóxido de polássioaessãsoluçáo,podê se observarque: aì b) c) d) ê)
o pH & soluçãodiminuirá, o pHd a solu çã onáos eált er ar á. a concentraçãode Íons âmônio diminuirá, ãconcentÈção de íonsãmôniose manlerá inãheradaa libë Íaçãod og ás âm ôniadim inuná.
1a) (UEL-PR)Considereas seguintêsaÍnmaçóes: l) Soluçóesácidaslêm pH menoresdo que soluçóesbásicãs. ll) 4 25 'C, uma s oLuç ão c om pH = 6t em pO H= 8. lJj A2 5o C.so luçoesnêJ t r as lêmpH = 1Á, São.orrelassomente' a) L
b) ll.
c ) lll,
d) lêll.
e) llelll.
19) (Unaerp SP) A coloraçáode cèrtôsílores dependëda âcidezdo solo, podendôserazuis em solô ácido e rosadasem solo básico.AssÌm.se ãdicionãrmoscalcário(CaCO3)aosolo ondê âsÍlorèsÍôrem plân tadas,de modo que uma análisedo mêsmo fevele uma concenÍâção hìdrogeniônicade 10n mol/1, âs iloret nesceÍão' a ) ã zu is,já qu eo p H dós olos er á1, 8. d) azuis,láqueopHserá4, è ) r o s a d a s , j áq u e o p H d o s o o s ê r á 3 . b ) rôsad as,jáq ueopH do s olos er á10, 3. já q ue o pH s €r i nêur ' o. cr bre ncas, 2ol (UniÍoÊcE) Acercado eqúiÍbrioquímico HÂ+ Hro =
Hiaq)+ 4_ôq)são Íorm r lâdas as proposiçóes
l) A constant6dê êquilíbriôpode seÍ designadaporconstante de ionizâçãode ácido, ll) ouánlo maiorÍor a constãntede êquilíbriomaisÍorte é o eletrólito. lll) o equilÍbriopode ser deslooadopêla adiçãodë uma base. lV) Aconstântedoequilibrioindependedarempêratura. Sã oã Íníã ço es.o"elás apenâs : a) lell,
b) lèlll.
c ) lêlv
d) l,llelll.
e) ll,lllelv.
2l ) (MACK SP) A análiseíeita durante um ano da chuva da cidâde de Sáo Paulôlornecêu um valor médio de pH ig uâ la 5 , Com par ando- ses e s ev alor c omodo p H d á á g u a p u r a ,p e r c e b ës ê q u ê ã I H +ln a á s u a dachuva é, em médiã: e) emvezesmaior a) du asv6 z€ sma iôr c ) c em v ez es m en o r bl du asve /esmenoÍ . d) c inc ov elesm ái o r .