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32- EQUILÍBRIO QUÍMICO - II

I - Equilíbrio iônico ácido e básico

Nesse equilíbrio químico observamos os fenômeno de formação de íons em

solução, esse fenômeno pode ser chamado de ionização (compostos covalentes polares)

ou dissociação iônica (compostos iônicos).

O equilíbrio químico iônico acontece entre a fase iônica da solução e a não

ionizada ou molecular. Os equilíbrios iônicos estudados nessa aula são formados por

ácidos e bases moderados e fracos, os quais possuem grande interesse cinético.

Ácidos.Ácidos fortes possuem elevadas constantes de equilíbrio devido sua elevada ionização, já

os ácido fracos por ionizarem pouco possuem baixos valores de constantes de equilíbrio.

A figura anterior mostra a ionização do ácido clorídrico, um ácido muito forte. A seguir

fazemos uma comparação entre a ionização de um ácido forte e fraco.

Ácido Forte Ácido FracoInicio------------Equilíbrio Início----------------Equilíbrio

A constante de equilíbrio químico iônico é simbolizada por Ki, no equilíbrio iônico

de um ácido, ela pó der representada por Ka . Observe o equilíbrio a seguir:

HCN + H2O ↔ H3O+ + CN- ou simplificando HCN(aq) ↔ H+ + CN

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103 10.9,4][]].[[ −

−+

==HCN

CNOHKa ou simplificando 1010.9,4][]].[[ −

−+

==HCNCNHKa

Através do valor do Ki podemos identificar a força dos ácidos e das bases, pois esta

ligada diretamente a sua ionização. Outro fator que nos permite observar desses

eletrólitos é o (α) grau de ionização, o qual é calculado pela relação:

100xndni=α

ni – número de moléculas ionizadas

nd - número de moléculas dissolvidas

Bases.Bases fortes são quase totalmente dissociadas em água, enquanto que as fracas

possuem pequena dissociação. Observe a seguir a dissociação de uma base fraca e o

equilíbrio iônico descrito.

NH3(g) + H2O ↔ NH4+ + OH-

5

3

4 10.8,1][

]].[[ −−+

==NHOHNHKb

II – Lei de OstwaldA lei da diluição de Ostwald prova que através da adição de solvente a uma solução

iônica podemos aumentar o seu grau de ionização, tornando assim um ácido ou uma

base fraca quase que totalmente ionizados. Através de sua relação matemática pode-se

também prever o valor da constante de ionização de ácidos e bases.

αα

−=1. 2MKi para eletrólitos fracos temos que 1 - α ≈ 1, então 2.αMKi =

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III - PRODUTO IÔNICO DA ÁGUA (H2O)A água é um eletrólito extremamente fraco, isto é, ela ioniza muito pouco. A

constante de ionização da água é dada pela equação:

H2O(liq) ⇔ H+(aq) + OH-(aq)

]].[[ −+== OHHKwKiExperimentalmente verificou-se que a ionização de 1litro de água produzia 10-7mols de H+

e 10-7 mols de OH- a 25ºC,desta forma:

ClitromolKw °−= − 25/10 14

Como as concentrações do íon H+ (ácido) e OH- (básico) se equivalem dizemos que a

água pura é neutra. Está situação pode ser alterada através da adição de substâncias à

água, podendo gerar soluções ácidas ou básica.

- Solução Ácida: é aquela em que a concentração de H+ é superior a concentração de

OH-. Exemplo:

[H+] = 10-3mols/L

[OH-] = 10-11 mols/L, [H+] > [OH-].

- Solução Básica: é aquela em que a concentração de OH- é superior a concentração de

H+. Exemplo:

[H+] = 10-12mols/L

[OH-] = 10-2 mols/L, [OH-] > [H+]

IV - pH e pOHA fim de facilitar a determinação da acidez dos compostos, Sörensen definiu a

escala de pH (potencial hidrogeniônico) e pOH (potencial hidroxiliônico).

Os dois potenciais são calculados por uma escala logarítmica, dadas pelas equações:

pH = -log[H+]pOH =- log[OH-]

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Soluções ácidas:

[H+] > 10-7 mols/L, [OH-] <10-7

pH < 7, pOH > 7

Soluções básicas:[H+] < 10-7 mols/L, [OH-] > 10-7

pH > 7, pOH < 7

Importante:[H+].[OH-]=10-14 a 25ºC, aplicando “-log” temos:

-log[H+] + -log[OH-] = -log10-14

-log = ppH + pOH = 14

IMPORTANTE Efeito do íon comum

Quando adicionamos um íon comum a uma solução ácida ou básica, deslocamos seu

equilíbrio químico no sentido da porção não ionizada, dessa forma reduzimos a ionização

do ácido ou da base, deixando-os mais fracos.

Solução Tampão ou Protetora.Tem como finalidade manter o pH do meio praticamente constante, mesmo com adições

moderadas de ácidos ou bases. Através de deslocamento do equilíbrio químico o sistema

tampão assimila as adições de íons H+ e/ou OH-, fazendo com que o pH do meio tenha

uma variação desprezível.

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A figura anterior mostra o tampão de bicarbonato presente em nosso plasma sangüíneo.

Composição Química das soluções tampão: Ácido Fraco e sal derivado desse ácido:

Exemplo: Ácido Acético e Acetato de Sódio;

Base fraca e um Sal derivado desta base:

Exemplo: Hidróxido de Amônia e Cloreto de Amônia.

Proposição de Atividades.

01. (Ita-SP) Numa solução aquosa 0,100 mol/L de um ácido monocarboxílico, a 25°C, o

ácido está 3,7% dissociado após o equilíbrio ter sido atingido. Assinale a opção que

contém o valor correto da constante de dissociação desse ácido nesta temperatura.

a) 1,4

b) 1,4 × 10-3

c) 1,4 × 10-4

d) 3,7 × 10-2

e) 3,7 × 10-4

Resposta: C

02. (Puccamp-SP) A hidroxiapatita, fosfato naturalmente encontrado no solo, apresenta

em meio ácido a reação

Ca5(OH)(PO4)3(s) + 4H+(aq) 5Ca2+(aq) + 3HPO43-(aq) + H2O (liq)

A adição de hidroxiapatita em determinados locais modifica o solo, pois

a) aumenta o pH, devido à formação de ácidos.

b) diminui o pH, devido à formação de ácidos.

c) aumenta o pH, porque consome H+ (aq).

d) diminui o pH, porque produz sais ácidos.

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e) aumenta o pH, porque produz água.

Resposta: C

03. (UFRJ) Em um potenciômetro, se faz a leitura de uma solução 0,001M de hidróxido de

sódio (utilizado na neutralização do ácido lático). Sabendo-se que o grau de dissociação é

total, o valor do pH encontrado corresponde a

a) 2,7.

b) 5,4.

c) 12,0.

d) 11,0.

e) 9,6.

Resposta: D

04. (Fei-SP) Das soluções indicadas a seguir, quais as que formam solução tampão :

I. Ácido forte + sal do ácido

II. Ácido fraco + sal do ácido

III. Base forte + sal da base

IV. Base fraca + sal da base

a) apenas I e II

b) apenas III e IV

c) apenas I e IV

d) apenas II e III

e) apenas II e IV

Resposta: E

05. (UFRS) Um dos fatores que pode modificar o pH do sangue é o ritmo respiratório.

Este fato está relacionado ao equilíbrio descrito na equação abaixo.

CO2(aq) + H2O(liq) H+(aq) + HCO3(aq)

Sobre este fato são feitas as seguintes afirmações.

I- Pessoas com ansiedade respiram em excesso e causam diminuição da quantidade de

CO2 no sangue aumentando o seu pH.

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II- Indivíduos com insuficiência respiratória aumentam a quantidade de CO2 no sangue,

diminuindo seu pH.

III- Pessoas com respiração acelerada deslocam o equilíbrio da reação no sentido direto.

Quais estão corretas?

a) Apenas I.

b) Apenas II.

c) Apenas I e II.

d) Apenas II e III.

e) I, II e III.

Resposta: C

06. (UFSCar-SP) Quando se dissolve cloreto de cobalto (II) em ácido clorídrico, HCl(aq),

ocorre o seguinte equilíbrio:

À temperatura ambiente, a cor dessa solução é violeta.

a) O que acontece com a cor da solução quando ela é aquecida? Justifique a resposta.

b) O que acontece com a cor da solução quando se adiciona mais ácido clorídrico?

Justifique a resposta.

Respostas:

a) Havendo aquecimento, o equilíbrio desloca-se para o lado direito, pois o aumento da

temperatura favorece a reação endotérmica, e a solução passa a adquirir a cor azul,

devido a um aumento da concentração da espécie [CoCl4]2-(aq).

b) Ao adicionarmos mais ácido clorídrico (HCl), estaremos aumentando a concentração

molar de Cl (efeito do íon comum); o equilíbrio se deslocará para o lado direito, e a

solução irá adquirir a cor azul.

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07. (UFRS) A seguir estão listados alguns ácidos e suas respectivas constantes de

ionização.

Suponho que os ácidos apresentam a mesma concentração em meio aquoso, a solução

com maior condutividade elétrica e a de mais elevado pH são, respectivamente,

a) I e II.

b) I e IV.

c) II e III.

d) III e IV.

e) IV e V.

Resposta: C

08. (Unicamp-SP) Do repolho roxo pode-se extrair, por fervura com água, uma substância

que é responsável pela sua coloração característica. Esta substância é um ânion de um

ácido fraco cuja dissociação pode ser escrita como:

HR H+ + R

(amarelo) (roxo)

Utilizando este equilíbrio, explique por que a adição de vinagre ou limão (ácidos) a este

extrato faz com que ele mude de cor.

Resposta: A adição de ácidos (H+) desloca o equilíbrio para a esquerda, mudando a cor

roxa mude para amarela.

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09. (Cesgranrio-RJ) Um ácido fraco em solução 0,1mol/L apresenta um grau de ionização

igual a 0,001. A concentração de íon H+ e o pH da solução são, respectivamente:

a) 10-1 íon g/l e 1,0

b) 10-2 íon g/l e 2,0

c) 10-3 íon g/l e 3,0

d) 10-4 íon g/l e 4,0

e) 10-5 íon g/l e 5,0

[H+] = 0,001 x 0,1 [H+] = 10-4g/litro

pH = -log [H+] pH = 10-4 pH = 4,0

Resposta: D

10. (Fei-SP) Considere uma solução de um ácido HA de constante de ionização Ka a uma

dada temperatura. Relativamente a adição de um sal solúvel que possui o íon A (íon

comum), assinale a alternativa correta:

a) o íon comum não desloca o equilíbrio

b) a concentração de íons H+ aumenta

c) o grau de ionização do ácido não se altera

d) a constante de ionização Ka do ácido não se altera pois ela depende apenas da

temperatura

e) o pH da solução não se altera

Resposta: D

11. (Puc-SP) Peixes mortos têm cheiro desagradável devido à formação de substância

provenientes da decomposição de proteínas. Uma dessas substâncias é a metilamina

que, em presença de água, apresenta o seguinte equilíbrio:

H3C – NH2 + H2O H3C – NH3+ + OH

Para diminuir o cheiro desagradável da metilamina, o mais adequado é adicionar ao

sistema

a) sabão porque dissolve a amina.

b) cal porque fornece íons OH.

c) salmoura porque reage com a amina.

d) limão porque desloca o equilíbrio no sentido da direita para esquerda.

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e) vinagre porque desloca o equilíbrio no sentido da esquerda para direita.

Resposta: E

12. (Ita-SP) Quantos mols de ácido acético (HAc) precisam ser adicionados a 1,0 litro de

água pura para que a solução resultante, a 25°C, tenha o pH igual a 4,0? Sabe-se que

nesta temperatura:

HAc(aq) H+(aq) + Ac(aq); Kc = 1,8 × 10-5

Deixe claro os cálculos efetuados, bem como eventuais hipóteses simplificadoras.

Resposta:

HAc (aq) H+ (aq) + Ac (aq) Kc = 1,8 . 10-5

x mol/L 10-4 mol/L 10-4 mol/L pH = 4,0

Kc = [H+] . [Ac]}/[Hac]

1,8 . 10-5 = (10-4 . 10-4)/x

x = 5,6 . 10-4 mol / L

Hipóteses simplificadoras;

1 - Admite-se o volume da solução igual a 1,0 litro.

2 - Por tratar-se de ácido fraco e não se ter conhecimento prévio do seu grau de

ionização, a quantidade de matéria, em mols, no equilíbrio é aproximadamente a mesma

que a dissolvida no início.

13. (UFMS) Para sobreviverem, os animais aquáticos apresentam limites de resistência

em relação ao pH das águas em que habitam. Por exemplo, o pH de sobrevivência das

conchas é 5,5, dos camarões é 5,8, dos caramujos é 7,0 e dos paramécios é 9,0.

A seguir, analise e complete a tabela para as soluções.

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De acordo com a informação e com os dados obtidos na tabela, pode-se dizer que

sobreviverão, nas soluções B e C, respectivamente,

a) camarões e paramécios.

b) caramujos e camarões.

c) conchas e paramécios.

d) paramécios e caramujos.

e) paramécios e conchas.

Resposta: E

14. (Unitau-SP) À medida que aumenta [H+] numa solução, o pH e o pOH da solução,

respectivamente:

a) não se altera, aumenta.

b) não se altera, diminui.

c) diminui, aumenta.

d) aumenta, diminui.

e) não se altera, não se altera.

Resposta: C