QuimI_AcidoBase [Modo de Compatibilidade]

25/07/2011
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
Ácido e Base
Disciplina: Química l (106201)
Professora: Elisangela Passos
22 de julho de 2011
1. Teorias Ácido-Base
Ácido e Bases de Arrhenius
Teoria da dissociação eletrolítica/ Solvente=água
Ácidos = substâncias
que produzem íons
H3O+ (H+), quando
dissolvidos em água
HCl, HNO3, HF
Bases = substâncias
que produzem íons
OH-,
ao
serem
dissolvidos em água
NaOH, Mg(OH)2
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1. Teorias Ácido-Base
Ácido e Bases de Bronsted-Lowry
(TEORIA PROTÔNICA)
Aplicada a outros solventes não ionizáveis:
Ácidos = doador
de H3O+.
Ácido + H2O = H3O+ + Base
Bases = receptor
de H3O+.
Base + H3O+ = Ácido + H2O
1. Teorias Ácido-Base
Ácido de BRØNSTED e LOWRY
Ácido + H2O
Base + H3O+
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1. Teorias Ácido-Base
Ácido e Bases de Lewis
TEORIA ELETRÔNICA
Ácidos = receptor
de
pares
de
elétrons.
Bases = doador
de
pares
de
elétrons.
2. Auto-ionização da água
Seja a reação:
H2O + H2O
H3O+(aq)
aq) + OH-(aq)
aq)
A constante será dada por:
K = [PRODUTO]
[REAGENTE]
K [H2O] 2 = [H3O+] [OH-]
K=
[H3O+] [OH-]
[H2O] 2
Kw = [H3O+] [OH-]
constante de
ionização da água
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2. Auto-ionização da água
A 25ºC, o KW é igual a 1,0x10-14:
Kw = [H3O+] [OH-] = 1,0 x 10-7. 1,0 x 10-7
Kw = [H3O+] [OH-] = 1,0 x 10-14
O KW permanece constante:
Em soluções Neutras [H+] = [OH-] = 10-7 M;
Em soluções Ácidas [H+] > [OH-] ou [H+] > 10-7 M e [OH-] < 10-7 M;
Em soluções Básicas [H+] < [OH-] ou [H+] < 10-7 M e [OH-] > 10-7 M.
3. Força de Ácidos e Bases
O ácido clorídrico (HCl) é um ácido forte e sua ionização é completa:
HCl + H2O
H3O+ + Cl-
A constante de equilíbrio dessa reação é:
K = [PRODUTO]
[REAGENTE]
Ka =
[H3O+][Cl-]
[HCl
HCl]]
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3. Força de Ácidos e Bases
O ácido clorídrico (HCl) é um ácido forte e sua ionização é completa:
HCl + H2O
H3O+ + Cl-
A constante de equilíbrio dessa reação é:
Ka =
[H3O+][Cl-]
Ka = ∞
[HCl
HCl]]
HA
Ka = ∞
K = [PRODUTO]
[REAGENTE]
Ka =
[H3O+][Cl-]
[HCl
HCl]]
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3. Força de Ácidos e Bases
O ácido acético (HOAc) é um ácido fraco e sua ionização é parcial:
HOAc + H2O = H3O+ + OAcA constante de equilíbrio dessa reação é:
K = [PRODUTO]
[REAGENTE]
Ka =
[H3O+][OAc-]
[HOAc]
3. Força de Ácidos e Bases
O ácido acético (HOAc) é um ácido fraco e sua ionização é parcial:
HOAc + H2O = H3O+ + OAcA constante de equilíbrio dessa reação é:
Ka =
[H3O+][OAc-]
[HOAc]
Ka =
VALOR
PEQUENO
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Ka =
K = [PRODUTO]
[REAGENTE]
Ka =
VALOR
PEQUENO
[H3O+][OAc-]
[HOAc
HOAc]]
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3. Força de Ácidos e Bases
Ex1: Qual a concentração de OH- numa solução de HCl 1,0 x 10-3 mol L-1.
Solução:
Como o HCl é um ácido forte, ou seja, este é completamente ionizado a
concentração de H+ será 1,0 x 10-3 mol L-1.
HCl + H2O
H3O+ + Cl-
Assim,
Kw = [H+] [OH-] = 1,0 x 10-14
[1,0 x 10-3] [OH-] = 1,0 x 10-14
[OH-] = 1,0 x 10-11 mol/L
3. Força de Ácidos e Bases
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3. Força de Ácidos e Bases
4. Relação entre Kw, Ka e Kb
Seja a equação:
Ka . Kb = Kw
onde Ka é a constante de ionização de um ácido fraco e Kb a constante
de ionização da sua base conjugada.
Quando o valor de Ka diminui, o valor de Kb deve aumentar, pois o produto
das duas é constante (numa certa temperatura).
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4. Relação entre Kw, Ka e Kb
Ka . Kb = Kw
5. Escala de pH
Os possíveis valores da concentração de H+ e OH-,
em uma solução aquosa, podem ser de várias ordens
de magnitude, variando de cerca de 101,3 a 10-15,3;
Assim sendo, é conveniente representá-los em uma
escala logarítmica, reduzida e de mais fácil manuseio;
Evitando trabalhar com potências negativas
Sorensen (químico sueco em 1909) estabeleceu o
conceito de pH;
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5. Escala de pH
Por convenção é utilizada a escala pH para representar a concentração
de íons hidrogênio.
O “p” usado em pH, pOH, pKw etc. originou da palavra alemã Potenz a
qual significa força no sentido do expoente.
pH = - log [H+]
De modo similar tem-se para a concentração de OH-:
pOH = - log [OH-]
5. Escala de pH
De modo similar tem-se para Kw:
Kw= [H+][OH-]
Aplicando o –log:
pKw= pH + pOH
A 25ºC, o KW é igual a 1,0x10-14:
pH + pOH = 14,00
pH = 14,00 – pOH
pOH = 14,00 – pH
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5. Escala de pH
6. Cálculo de pH – Ácidos e Bases Fortes
Ex2: Calcule o pOH de uma solução de NaOH 5,0 x 10-2 mol/L.
Solução:
Como o NaOH é uma base forte, ou seja, esta é completamente ionizado
a concentração de OH- será 5,0 x 10-2 mol/L.
NaOH + H2O
Na+ + OH-
Assim,
[OH-] = 5,0 x 10-2 mol/L
pOH = - log [5,0 x 10-2]
pH = 14 – pOH
pOH = - log [OH-]
pOH = 1,30
pH = 14,0 – 1,3
pH = 12,70
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6. Cálculo de pH – Ácidos e Bases Fortes
Ex3: O pH de uma solução é 4,67. Calcule a concentração de H+ nessa
solução.
Solução:
HCl + H2O
H3O+ + Cl-
Assim,
pH = - log [H+]
[H+] = 10-4,67
4,67= - log [H+]
[H+] = 2,14 x 10-5 mol/L
7. Medindo o pH
Papel indicador universal
=
mistura de corantes de permitem
avaliar o pH no intervalo de 1 a 14,
através da variação de cor.
pH>7
pH< 7
Papel de tornossol = é embebido
com uma tintura orgânica que
muda de cor na presença de ácidos
e de bases.
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7. Medindo o pH
pHmetro
= equipamento
determina/mede o pH.
que
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RESUMINDO...
CÁLCULO DE pH PARA ELETRÓLITO FORTE
[H+]
Ácido
Base
pH
pH = -log [H+]
[OH-] = 10-pOH
pOH = -log [OH-]
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CÁLCULO DE pH PARA ELETRÓLITO FRACO
[H+]
pH
Ácido
pH = -log √ Ca Ka
Base
pOH = -log √ Cb Kb
EXERCÍCIOS...
1) Determine o pH e o pOH de uma solução de:
a)NaOH 0,21mol/L
b)HCl 0,10mol/L
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EXERCÍCIOS...Respostas
1) Determine o pH e o pOH de uma solução de:
a)NaOH 0,21mol/L
b)HCl 0,10mol/L
a) [OH-] = 0,21
pOH = -log [OH-]
pOH = -log 0,21
pOH = 0,68
b) [H+] = 0,10
pH = -log [H+]
pH=13,32
pH = -log 0,10
pH = 1,00
pOH = 13,00
EXERCÍCIOS...
2) Determine o pH e o pOH de uma solução de:
a)[NH3 ] = 1,0x10-4 Kb = 1,75 x10-5
b)[HAc] = 6,2x10-5 Ka = 1,75 x10-5
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EXERCÍCIOS...Respostas
2) Determine o pH e o pOH de uma solução de:
a)[NH3 ] = 1,0x10-4 Kb = 1,75 x10-5
b)[HAc] = 6,2x10-5 Ka = 1,75 x10-5
a) Cb = 1,0x10-4
Kb = 1,75 x 10-5
pOH = -log √ Cb Kb
pOH = 4,38 pH = 9,62
b) Ca = 6,2x10-5 Ka = 1,75 x 10-5
pH = -log √ Ca Ka
pH = 4,48 pOH = 9,52
EXERCÍCIOS...
3) Determine [H+] e [OH-] quando:
a)pH = 5,50
b)pOH= 12,80
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EXERCÍCIOS...Respostas
3) Determine [H+] e [OH-] quando:
a)pH = 5,50
b)pOH= 12,80
a)
[H+] = 10-5,50
[H+] = 3,16x10-6 mol L-1
b) [OH-] = 10-pOH
[OH-] = 10-12,80
[OH-] = 1,58x10-13 mol L-1
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