Curso Técnico em Química – Físico-Química – Profª. Cristina Lorenski. Ferreira Nome do(a) aluno(a): ______________________________Turma: 402Q Data:____________ HIDRÓLISE Hidrólise é a reação entre uma espécie química qualquer e a água. Vamos estudar a Hidrólise salina que é o processo em que o(s) íon(s) proveniente (s) de um SAL reage(m) com a água. 1. Sal de ácido fraco e de base forte Ex.: NaCH3COO; NaCN; K2CO3; Ba(ClO)2; NaHCO3; CaS. 3. Sal de ácido forte e de base forte Ex.: KCl; K2SO4; NaNO3; Ca(NO3)2; CaI2; Na2SO4; BaBr2; Ba(ClO4)2 2. Sal de ácido forte e de base fraca Ex.: NH4Cl; NH4NO3; (NH4)2SO4; AgNO3; CuSO4 4. Sal de ácido fraco e de base fraca Ex.: (NH4)CH3COO; (NH4)2CO3; (NH4)HCO3; Pb(CH3COO)2 Fe(CH3COO)3; Analisaremos os quatro casos citados acima e chegaremos às EQUAÇÕES DE HIDRÓLISE e às CONSTANTES DE HIDRÓLISE. 1. Sal de ÁCIDO FRACO e de BASE FORTE (hidrólise do ânion) - NaCH3COO NaCH3COO + H2O NaOH + CH3COOH (1) Os íons acetato têm grande afinidade por H+ , pois a reação no sentido de formar ácido acético ocorre em grande extensão. 1.1. Analisar o equilílibrio: a) H+ + CH3COO- (ácido fraco; α pequeno) (2) CH3COOH 1.2. Logo, ao dissolver NaCH3COO em água (3) e considerando a ionização da água (4): NaCH3COO + H2O Na+ + CH3COO- (3) H2O (l) H+ + OH- (4) 1.3. Conclui-se que: Em presença de água, os íons CH3COO- (acetato) tendem a se combinar com os íons H+ para formar o CH3COOH (ácido acético), como foi demonstrado na reação (2). A formação do CH3COOH provoca alteração no equilíbrio de ionização da água (4), pois à medida que os íons H+ produzidos nessa ionização são empregados na formação de CH3COOH, o equilíbrio de ionização da água se desloca para direita, no sentido de formação de íons OH- (5). Esses íons OH- ficam livres. H2O (l) H+ + OH- (5) Por que os íons OH- ficam livres? Observe a dissociação iônica da base forte NaOH: H2O b) NaOH Na+ + OH- (base forte; α grande) Os íons Na+ não têm afinidade por OH-, pois a reação no sentido de formar NaOH praticamente não ocorre. Portanto, em presença de água, os íons Na+ não se combinam com os íons OH-. 1.4. Assim, chegamos à REAÇÃO DE HIDRÓLISE: NaCH3COO + H2O NaOH + CH3COOH Na+ + CH3COO- + H2O Na+ + OH- + CH3COOH CH3COO-(aq.) + H2O(l) OH-(aq.) + CH3COOH(aq.) (6) Hidrólise do ânion acetato – Meio Básico Físico-Química 402Q – Profª Cristina L. Ferreira 1.5. Conclusão para o caso 1: I. Ânions de ácidos fracos sofrem hidrólise, produzindo ácido fraco e liberando OH-, tornando o meio básico. II. Cátions de bases fortes não sofrem hidrólise. 1.6. Equação de Hidrólise do íon acetato: Partindo da equação (6), aplicamos a Lei da Ação das Massas: [CH3COOH] . [OH-] [CH3COOH] . [OH-] K= K . [H2O] = [CH3COO-] . [H2O] [CH3COOH] . [OH-] Kh = [CH3COO-] [CH3COO-] CONSTANTE DE HIDRÓLISE (Kh) CONSTANTE Kw (7) Kh = (8) Ka Relação entre Kh e Ka Sendo: Ka – constante de ionização do ácido fraco/ Kw – constante da água = 10-14 (temp. ambiente) 2. Sal de ÁCIDO FORTE e de BASE FRACA (hidrólise do cátion) - NH4Cl NH4Cl + H2O NH4OH + HCl (9) Os íons NH4+ têm grande afinidade por OH- , pois a reação no sentido de formar o hidróxido de amônio ocorre em grande extensão. 2.1. Analisar o equilílibrio: a) OH- + NH4+ (base fraca; α pequeno) (10) NH4OH 2.2. Logo, ao dissolver NH4Cl em água (11) e considerando a ionização da água (4): NH4Cl + H2O NH4+ + Cl- (11) H2O (l) H+ + OH- (4) 2.3. Conclui-se que: Os íons NH4+ se combinam com os íons OH- originando a base fraca (pouco dissociada) conforme mostra a reação (10). A formação do NH4OH provoca alteração no equilíbrio de ionização da água, pois à medida que os íons OH- produzidos nessa ionização são consumidos, o equilíbrio de ionização da água se desloca para direita, produzindo íons H+ (12) que permanecem livres. H2O (l) H+ + OH- (12) Por que os íons H+ ficam livres? Observe a ionização do ácido forte HCl: H2O b) HCl H+ + Cl- (ácido forte; α grande) Os íons Cl- não têm afinidade por prótons, pois a reação no sentido de formar HCl praticamente não ocorre. Portanto, em presença de água, os íons Cl- não se combinam com os íons H+. Por isso, os íons H+ ficam livres. 2.4. Assim, chegamos à REAÇÃO DE HIDRÓLISE: NH4Cl + H2O NH4+ + Cl- + H2O NH4+ (aq.) + H2O(l) NH4OH + HCl NH4OH + H+ + ClH+(aq.) + NH4OH (aq.) (13) Hidrólise do cátion amônio – Meio ácido 2.5. Conclusão para o caso 2: I. Cátions de bases fracas sofrem hidrólise, produzindo bases fracas e liberando H+, tornando o meio ácido. II. Ânions de ácidos fortes não sofrem hidrólise. Físico-Química 402Q – Profª Cristina L. Ferreira 2.6. Equação de Hidrólise do íon amônio: Partindo da equação (13), aplicamos a Lei da Ação das Massas e achegamos à CONSTANTE DE HIDRÓLISE: [NH4OH] . [H+] Kh = Kw (14) Kh = (15) [ NH4+ ] Relação entre Kh e Kb Kb Sendo: Kb – constante de equilíbrio da base fraca/ Kw – constante da água = 10-14 (temp. ambiente) 3. Sal de ÁCIDO FORTE e de BASE FORTE (não ocorre hidrólise) - NaCl NaCl + H2O Na+ + Cl- + H2O H2O NaOH + HCl (16) Na+ + OH- + H+ + ClOH- + H+ Meio neutro : Cl- e Na+ não reagem com a água, não sofrem hidrólise. Atenção: a) Os íons Cl- não retiram do equilíbrio iônico da água os íons H+, pois HCl é ácido forte. b) Os íons Na+ não retiram do equilíbrio iônico da água os íons OH-, pois NaOH é base forte. Obs.: Se não há hidrólise, não há constante de hidrólise. 4. Sal de ÁCIDO FRACO e de BASE FRACA ( hidrólise de cátion e ânion) - NH4CH3COO NH4CH3COO + H2O NH4OH + CH3COOH (17) NH4+ + CH3COO- + H2O NH4OH + CH3COOH NH4+ + CH3COO- + H2O NH4OH + CH3COOH (18) Cátion e Ânion reagiram com a água. O meio é básico, ácido ou neutro? Como saber? É necessário analisar o Ka (constante de equilíbrio do ácido) e o Kb (Constante de equilíbrio da base): Para o CH3COOH: Ka = 1,8. 10-5 Para o NH4OH: Kb= 1,7. 10-5 Como Ka e Kb são praticamente iguais, o meio é NEUTRO. K HCN= 4,9.10-10 Ex.: NH4CN Kb > Ka ( a base formada é mais forte que o ácido formado – MEIO BÁSICO) K NH4OH= 1,7. 10-5 O meio será: (considerando Kw constante a 25ºC) 1. ÁCIDO se Ka > Kb 2. BÁSICO se Ka < Kb 3. NEUTRO se Ka = Kb 4.1 Equação de Hidrólise do cátion NH4+ e do ânion CH3COO-: Partindo da equação (18), aplicamos a Lei da Ação das Massas e achegamos à CONSTANTE DE HIDRÓLISE: [NH4OH] . [CH3COOH] Kh = Kw (19) [NH4+ ] . [CH3COO-] Kh= (20) Relação entre Kh com Kb e Ka Ka . Kb GRAU DE HIDRÓLISE: nº de íons hidrolisados α hidrólise= nº de íons inicialmente dissolvidos Físico-Química 402Q – Profª Cristina L. Ferreira