7- EQUILÍBRIO ÁCIDO

2015-09-24
Conceitos ácido-base
•  Conceito de Arrhenius
EQUILÍBRIO ÁCIDO-BASE
•  Conceito de Brönsted
Equilíbrios de ionização de ácidos:
Ácido acético, HC2H3O2(aq), Ka = 1,7 x 10-5, a 25o C:
HC2H3O2(aq) + H2O(l) ⇌ H3O+(aq) + C2H3O2-(aq)
1 em 10240 moléculas é dissociada
Equilíbrios de ionização de bases:
Amônia, NH3(aq), Kb = 1,8 x 10-5, a 25o C
NH3(aq) + H2O(l) ⇌ NH4+(aq) + OH-(aq)
Conceitos: par ácido-base conjugado
Ka
Kb
1
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Acidez
Força do ácido HA
–  Estabilidade da base conjugada
–  Força da ligação H-A
–  Estabilização dos íons pelo solvente
Definição de substância prótica, aprótica e anfiprótica
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A água comporta-se como um eletrólito muito fraco:
H2O(l) ⇌ H+ (aq) + OH-(aq) Kw=[H+]x[OH-] = 1,0 10-14 a 25o C
Na água pura, [H+] = [OH-] = 10-7 mol/L.
Dependendo das substâncias que estejam dissolvidas em
água, poderemos ter as seguintes situações:
[H+] > [OH-] ! meio ácido
[OH-] > [H+] ! meio básico
[H+] = [OH-] ! meio neutro
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Equilíbrios Ácido-base
Constantes de ionização de ácidos a 25 oC:
Equilíbrios Ácido-base
Constantes de ionização de bases a 25 oC:
Substância
Fórmula
Ka
Ácido acético
Ácido benzóico
Ácido bórico
Ácido carbônico
Ácido cianídrico
Ácido oxálico
Acido nicotínico
HC2H3O2
HC7H5O2
H3BO3
H2CO3
HCN
H2C2O4
HC6H4NO2
1,7 x 10-5
6,3 x 10-5
5,9 x 10-10
4,3 x 10-7
4,9 x 10-10
5,6 x 10-2
1,4 x 10-5
Substância
Fórmula
Kb
Amônia
Anilina
Hidrazina
Hidroxilamina
NH3
C6H5NH2
N 2H 4
NH2OH
1,8 x 10-5
4,2 x 10-10
1,7 x 10-6
1,1 x 10-8
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Cáculos para determinação do pH
Cálculo das concentrações numa solução de ácido fraco
usando Ka
Qual é o pH de uma solução de ácido clorídrico 0,10 mol L-1 ?
Qual é o pH de uma solução de ácido acético 0,10 mol L-1 ?
Qual é o pH de uma solução de hidróxido de sódio 0,10 mol
L-1
?
Quais são as concentrações das espécies presentes numa solução
de ácido nicotínico, HC6H4NO2, preparada a 0,10 mol L-1, a 25 oC?
Qual é o pH da solução?
Determinação da constante Ka pelo pH da solução
Uma solução de ácido nicotínico, HC6H4NO2, preparada a 0,012
mol L-1 tem o pH 3,39 a 25 oC. Calcule o valor da constante de
ionização do ácido nicotínico na solução.
Qual é o grau de ionização do ácido nicotínico?
Dado: a constante de ionização do ácido nicotínico, Ka, é 1,4 x 10-5.
Grau de ionização de um eletrólito fraco é a fração das
moléculas do eletrólito que reagem com a água para formar
íons.
Quando essa fração é expressa em percentagem, tem-se a
ionização percentual.
Hipótese simplificadora: pode-se mostrar que o erro
introduzido pela hipótese simplificadora é menor que 5% se o
quociente entre a concentração do ácido, Ca, e a constante de
ionização, Ka, for ≥ 100.
Por exemplo, numa solução de um ácido a 10-2 mol L-1 e com Ka
de 10-5:
Ca/Ka = 10-2/ 10-5 = 1000; neste caso a simplificação é aceitável
Uma solução de ácido acético, HC2H3O2, contém no equilíbrio
0,0987 mol L-1 de ácido acético, 0,0013 mol L-1 do íon H+ e
0,0013 mol L-1 do íon acetato. Dado: Ka=1,7 x 10-5.
1)  Qual é o pH da solução?
2)  Se a essa mistura em equilíbrio forem adicionados 0,2000 mol
L-1 de ácido acético, qual será o pH da solução resultante?
Bases
Qual é o pH de uma solução de NaOH 0,10 mol L-1?
-------------------------------------Recalcular o exemplo 2 usando a hipótese simplificadora (se for
aceitável) e calcular o erro introduzido ao resultado ao usar o
método aproximado.
Qual é o pH de uma solução de NH3 0,10 mol L-1, a 25 oC? Dado:
Kb = 1,8 x 10-5, a 25 oC.
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A morfina, C17H19NO3, é uma droga analgésica de uso médico. É
uma base de ocorrência natural, um alcalóide. Qual é o pH de uma
solução de morfina 0,0075 mol L-1, a 25 oC? A constante de
ionização da base é Kb = 1,6 x 10-6, a 25 oC.
Em solução aquosa, derivados ácidos da piridina comportam-se como
representado na reação abaixo:
HC5H4NX+(aq)
H+(aq) + C5H4NX(aq)
Considere que X no composto HC5H4NX+ representa NO2, Cl, H ou CH3,
formando assim quatro derivados distintos da piridina, que estão listados na
Tabela abaixo com seus respectivos valores de Ka, a 25oC.
X
NO2
Cl
H
CH3
Ka
5,9 x 10-2
1,5 x 10-4
6,8 x 10-6
1,0 x 10-6
a) Suponha que cada ácido listado na Tabela seja dissolvido em água e que
todas as soluções obtidas tenham a mesma concentração. Qual solução
teria o maior pH? E o menor pH? Justifique.
b) Calcule a concentração de íons hidrogênio, no equilíbrio, em 1,0 L de
solução aquosa preparada com 0,25 mol da piridina substituída com Cl.
Qual é o pH da solução?
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