EQUILÍBRIO QUÍMICO EM SOLUÇÂO AQUOSA ROTEIRO DE

SLC 668 – Química Analítica (Licenciatura em Ciências Exatas)
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EQUILÍBRIO QUÍMICO EM SOLUÇÂO AQUOSA
ROTEIRO DE ESTUDOS
1. Equilíbrio Químico
aA + bB
cC + dD
K = [C]c x [D]d
[A]a x [B]b
K = constante de equilíbrio
[A] = concentração molar de A no equilíbrio
2. Ácidos e bases em solução aquosa
a) auto-ionização da água
H+ + OH-
H2O
Kw = [H+] x [OH-]
Kw = constante de dissociação da água
Kw = 10-14
b) pH e pOH
pH = -log [H+]
pOH = -log [OH-]
pH + pOH = 14
[H+] = concentração molar do íon H+ (ou H3O+) em uma solução aquosa
[OH-] = concentração molar do íon OH- em uma solução aquosa
c) dissociação de eletrólitos fracos
ÁCIDOS FRACOS:
HA
H+ + A-
Ka = [H+] . [A-]
[HA]
Ka = constante de dissociação ou ionização do ácido
BASES FRACAS:
B(OH)
B+ + OH-
Kb = [B+] . [OH-]
[BOH]
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BH+ + OH-
B + H2O
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Kb = [BH+] . [OH-]
[B]
(Ex.: NH3)
d) soluções-tampão
Kb = constante de dissociação ou ionização da base
Definição: são soluções capazes de resistir a variações no pH
São preparadas pela mistura de:
-
um ácido fraco e um sal derivado deste ácido (tampão ácido) ou
-
uma base fraca e um sal derivado desta base (tampão básico)
Equação de Henderson-Hasselbach:
pH = pKa + log [sal]
[ácido]
(Tampão ácido)
Ka = constante de dissociação do ácido utilizado na preparação do tampão
pOH = pKb + log [sal]
[base]
(Tampão básico)
Kb = constante de dissociação da base utilizada na preparação do tampão
e) Hidrólise
Hidrólise de cátions (hidrólise de sais de ácidos fortes e bases fracas):
M+ + H2O
MOH + H+
Kh = Kw
Kb
Kh = constante de hidrólise
Kw = constante de dissociação da água (10-14)
Kb = constante de dissociação da base fraca da qual é originado o cátion M+
Hidrólise de ânions (hidrólise de sais de ácidos fracos e bases fortes)
A- + H2O
HA + OH-
Kh = Kw
Ka
Ka = constante de dissociação do ácido fraco da qual é originado o ânion A-
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EXERCÍCIOS
1. A constante de dissociação do ácido cianídrico, HCN, é 4,8 x 10-10. Qual é a
concentração de H3O+, OH- e HCN numa solução preparada pela dissolução de 0,15
mol de NaCN em 500 mL de água?
2. A amônia, NH3, produz íons hidroxila em solução aquosa, conforme a reação:
NH3 + H2O
NH4+ + OHque tem uma constante de equilíbrio igual a 1,80 x 10-5. Calcular as concentrações de
NH3, NH4+, H3O+ e OH- em :
a) uma solução preparada com 0,0010 mol de NH3 e 1,00 litro de água.
b) uma solução 1,0 x 10-4 mol/L de NH3.
3. a) Calcular o pH de uma solução-tampão que contém 0,5 mol/L de ácido acético,
HOAc e 0,5 mol/L de acetato de sódio, NaOAc. A constante de dissociação do
ácido é 1,8 x 10-5.
b) calcular o novo valor de pH se for adicionada na solução-tampão do item a uma
quantidade de HCl de forma que a concentração final seja de 0,1 mol HCl/L
c) compare a resposta do item b com o pH de uma solução 0,1 mol/L de HCl em
água pura. Justifique a diferença.
4. O íon HSO4- é um ácido fraco com Ka igual a 1,20 x 10-2. Qual é o pH de uma
solução 0,10 mol/L de NaHSO4 ? Qual é o valor do pH de uma solução 1,00 mol/L de
Na2SO4? Escreva as equações para as reações de equilíbrio.
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3. Solubilidade
a) Constante ou produto de solubilidade
Em soluções saturadas de um sal AaBb, temos o equilíbrio:
aAbB(s)
aA+ (aq) + bB- (aq)
Ks = [A+]a x [B-]b
Ks = constante de solubilidade
[A+] = concentração molar do íon A+ na solução saturada
[B-] = concentração molar do íon B- na solução saturada
b) Efeito do íon comum
Quando se dissolve um sal em água pura, sua solubilidade é maior do que
quando este mesmo sal é solubilizado numa solução já contendo um dos seus íons.
Ex. : Solubilidade de AgCl em solução de NaCl (ver resolução do Exercício
16.8, “Quimica Geral”, J. Brady, Vol. 2, p.584).
EXERCÍCIOS
1. O produto de solubilidade do hidróxido de magnésio, Mg(OH)2 é 1,8 x 10-11.
Qual é a solubilidade do Mg(OH)2 em água pura? Qual é a concentração de OH- na
solução saturada? Qual é o pH desta solução?
2. Medidas de condutividade elétrica dão a solubilidade do sulfato de bário,
BaSO4 como sendo 1,05 x 10-5 mol/L, a 25°C. Calcular o produto de solubilidade do
sulfato de bário.
3. Uma solução saturada de iodato de lantânio, La(IO3)3, em água pura tem
concentração do íon iodato igual a 2,07 x 10-3 mol/L a 25°C. Qual é a concentração do
íon lantânio? Qual é o produto de solubilidade do sal?
4. O produto de solubilidade do sulfato de chumbo, PbSO4 é 1,8 x 10-8. Calcular a
solubilidade do sulfato de chumbo: a) em água pura. b) em uma solução 0,1 mol/L de
Pb(NO3)2. c) em uma solução 1 x 10-3 mol/L de Na2SO4.