aulas_10_e_11_-_Equilíbrio_ácido-base

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Disciplina de Química Geral
Aulas 10 e 11:
Equílibrio Ácido- Base
Profa. Roberta L. Ziolli
DefiniDefiniçções: ões: ÁÁcido e Basecido e Base
EquilEquilííbrio Qubrio Quíímicomico
EquilEquilííbrios brios áácidocido--basebase
A A áágua comportagua comporta--se como um eletrse como um eletróólito muito fraco, lito muito fraco, 
apresentando o seguinte equilapresentando o seguinte equilííbrio (autobrio (auto--ionizaionizaçção da ão da áágua):gua):
HH22O(l) O(l) �������� HH+ + ((aqaq) + OH) + OH--((aqaq); ); Kw=[HKw=[H++]x[OH]x[OH--] = 1,0 10] = 1,0 10--14 14 a 25a 25o CC
Na Na áágua pura, [Hgua pura, [H++] = [OH] = [OH--] =] =
Dependendo das substâncias que estejam dissolvidas em Dependendo das substâncias que estejam dissolvidas em 
áágua, poderemos ter as seguintes situagua, poderemos ter as seguintes situaçções:ões:
[H[H++] > [OH] > [OH--] ] ��������
[OH[OH--] > [H] > [H++] ] ��������
[H[H++] = [OH] = [OH--] ] ��������
1010--77 mol/L.mol/L.
meio meio áácidocido
meio bmeio báásicosico
meio neutromeio neutro
Existe uma maneira mais prExiste uma maneira mais práática e usual de lidar com a tica e usual de lidar com a 
definidefiniçção do meio. Trataão do meio. Trata--se do pH ou do se do pH ou do pOHpOH..
Por definiPor definiçção, ão, 
pH = pH = loglog 1/1/[H[H++] ] ouou ––log [Hlog [H++] ] 
pOHpOH = = loglog 1/1/[OH[OH--] ] ouou -- loglog [OH[OH--] ] 
[H[H++] = 10] = 10--11 pH = pH = loglog 1/1/1010--11 = log 10= log 1011 = 1= 1
[OH[OH--] = 10] = 10--13 13 pOHpOH = log 1/10= log 1/10--13 13 = log10= log101313 = 13= 13
[H[H++] = 10] = 10--nn pH = npH = n
[OH[OH--] = 10] = 10--m m pOHpOH = m= m
CCááculosculos para determinapara determinaçção do pHão do pH
Ex. Qual Ex. Qual éé o pH de uma soluo pH de uma soluçção de ão de áácido clorcido cloríídrico 0,10 mol Ldrico 0,10 mol L--11 ??
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CCááculosculos para determinapara determinaçção do pHão do pH
Ex. Qual Ex. Qual éé o pH de uma soluo pH de uma soluçção de ão de áácido accido acéético 0,10 mol Ltico 0,10 mol L--11 ??
Definição ácido forte e ácido fraco
Ex. Qual Ex. Qual éé o pH de uma soluo pH de uma soluçção de hidrão de hidróóxido de sxido de sóódio 0,10 mol Ldio 0,10 mol L--11 ??
EquilEquilííbrios brios ÁÁcidocido--basebase
EquilEquilííbrios de ionizabrios de ionizaçção de ão de áácidos:cidos:
Ácido acético, HC2H3O2(aq), Ka = 1,7 x 10-5, a 25o C:
HC2H3O2(aq) + H2O(l) �������� H3O+(aq) + C2H3O2-(aq) 
EquilEquilííbrios de ionizabrios de ionizaçção de bases:ão de bases:
Amônia, NH3(aq), Kb = 1,8 x 10-5, a 25o C
NH3(aq) + H2O(l) �������� NH4+(aq) + OH-(aq) 
EquilEquilííbrios brios ÁÁcidocido--basebase
Constantes de ionizaConstantes de ionizaçção de ão de áácidos a 25 cidos a 25 ooCC::
Substância Fórmula Ka
Ácido acético HC2H3O2 1,7 x 10-5
Ácido benzóico HC7H5O2 6,3 x 10-5
Ácido bórico H3BO3 5,9 x 10-10Ácido carbônico H2CO3 4,3 x 10-7
Ácido cianídrico HCN 4,9 x 10-10
Ácido oxálico H2C2O4 5,6 x 10-2
Acido nicotínico HC6H4NO2 1,4 x 10-5
EquilEquilííbrios brios ÁÁcidocido--basebase
Constantes de ionizaConstantes de ionizaçção de bases a 25 ão de bases a 25 ooCC::
Substância Fórmula Kb
Amônia NH3 1,8 x 10-5
Anilina C6H5NH2 4,2 x 10-10
Hidrazina N2H4 1,7 x 10-6
Hidroxilamina NH2OH 1,1 x 10-8
Determinação da constante Ka pelo pH da solução
Exemplo1: 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.
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.
3
Cálculo das concentrações numa solução de ácido fraco 
usando Ka
Exemplo2:
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?
Qual é o grau de ionização do ácido nicotínico?
Dado: a constante de ionização do ácido nicotínico, Ka, é 1,4 x 10-5.
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
Recalcular o exemplo 2 usando a hipótese simplificadora (se for 
aceitável) e calcular o erro introduzido ao resultado ao usar o 
método aproximado.
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Exemplo3: 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 à essa mistura em equilíbrio forem adicionados 0,2000 mol 
L-1 de ácido acético, qual será o pH da solução resultante? 
Exemplo2: Qual é o pH de uma solução de NaOH 0,10 mol L-1?
Exemplo3: 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.
Dado: Kw = 1,0 x 10-14, a 25 oC.
Bases
Exemplo4: 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.
Dado: Kw = 1,0 x 10-14, a 25 oC.
Questão de prova (2006.2)
Em solução aquosa, derivados ácidos da piridina comportam-se como 
representado na reação abaixo:
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 Ka
NO2 5,9 x 10-2
Cl 1,5 x 10-4
H 6,8 x 10-6
CH3 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. 
Quais são o pH e o pOH da solução?
HC5H4NX
+(aq) H+(aq) + C5H4NX(aq)