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Prof Dr Tiago Almeida Silva tiagoasilvaufvbr Universidade Federal de Viçosa Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas Departamento de Química ViçosaMG Disciplina QUI 113 Química Analítica Qualitativa Equilíbrio ÁcidoBase UNIDADE 3 Bibliografia Básica Ácidos são aquelas espécies capazes de produzir íons hidrônio H3O em água Bases são aquelas espécies capazes de produzir íons hidroxila OH em água Limitada Mais abrangente não limitada a sistemas aquosos 3 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Definições ÁcidoBase ARRHENIUS Ácidos são espécies químicas doadoras de prótons Bases são espécies receptoras de prótons Conceito par ácidobase conjugado BRÖNSTEDLOWRY Ácido1 Base2 Base1 Ácido2 Par ácidobase 1 Par ácidobase 2 NH3 H2O NH4 OH Exemplos CH3COOH H2O H3O CH3COO Fundamentos de Química Analítica Abrange uma ampla gama de reações orgânicas e inorgânicas Ácidos são espécies receptoras de pares de elétrons Bases são espécies doadoras de pares de elétrons Ácido Base Ácido Base 4 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE LEWIS Exemplos Será muito importante no estudo de equilíbrios de complexação Definições ÁcidoBase Tradução da 9ª edição norteamericana 5 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE LEWIS ARRHENIUS BRÖNSTEDLOWRY Definições ÁcidoBase Adotada em Química Analítica para o estudo do equilíbrio ácidobase em meio aquoso Ácidos de Bronsted doam próton em solução Bases de Bronsted recebem próton em solução Skoog West Holler Crouch 6 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Solvente Água espécie anfótera ou anfiprótica Recuperando 2 exemplos anteriores de ácido e base de Bronsted CH3COOH H2O CH3COO H3O 1 Par conjugado H2O baseH3O ácido NH3 H2O NH4 OH 2 Par conjugado H2O ácidoOH base A água é um exemplo de uma espécie química especificamente um solvente que pode agir tanto como um ácido quanto como uma base Espécies anfipróticas ou anfóteras possuem as propriedades ácida e básica Caps 9 15 7 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Solvente Água espécie anfótera ou anfiprótica Outros exemplos de espécies anfóteras Íon dihidrogenofosfato H2PO4 Aminoácidos simples possuem tanto grupos funcionais de um ácido quanto de uma base de Bronsted 𝐻2𝑃𝑂4𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑃𝑂4𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑙 Comportamento básico 𝐻2𝑃𝑂4𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐻𝑃𝑂4𝑎𝑞 2 𝐻2𝑂𝑙 Comportamento ácido 𝑁𝐻2𝐶𝐻2𝐶𝑂𝑂𝐻𝑎𝑞 𝑁𝐻3 𝐶𝐻2𝐶𝑂𝑂𝑎𝑞 Glicina Espécie tanto com carga positiva quanto com carga negativa Zwitterion Zwitterion Como consequência de ser um solvente anfiprótico as moléculas de água sofrem autoionização ou autoprotólise Equilíbrio de autoionização EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Autoionização da água 𝐻2𝑂𝑙 𝐻2𝑂𝑙 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 8 𝐾 𝐻3𝑂𝑂𝐻 𝐻2𝑂 𝐾 182 1016 25 H2O 1g 1mL 1000 mL 1 L 1mol 18g 556 mol L1 Valor praticamente invariável devido ao equilíbrio de autoionização K 1 Equilíbrio de autoionização EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 𝐻2𝑂𝑙 𝐻2𝑂𝑙 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 9 182 1016 556 𝐻3𝑂𝑂𝐻 𝐾 𝐻2𝑂 𝐻3𝑂𝑂𝐻 𝐾 𝐻3𝑂𝑂𝐻 𝐻2𝑂 100 1014 𝐻3𝑂𝑂𝐻 𝑲𝒘 𝟏 𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟏𝟒𝟐𝟓 Constante de equilíbrio de autoionização ou autoprotólise da água Kw Autoionização da água Equilíbrio de autoionização EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Autoionização da água 10 𝐻2𝑂𝑙 𝐻2𝑂𝑙 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 Pela equação do equilíbrio de autoionização da água 𝐻3𝑂 𝑂𝐻 𝐾𝑤 𝐻3𝑂2 𝐾𝑤 𝐻3𝑂𝑂𝐻 𝐻3𝑂 𝑂𝐻 𝐻3𝑂 𝐾𝑤 𝐻3𝑂 100 1014 𝑯𝟑𝑶 𝟏 𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟕 𝒎𝒐𝒍 𝑳𝟏 𝟐𝟓 Condição de neutralidade 𝑯𝟑𝑶 𝑶𝑯 𝟏 𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟕 𝒎𝒐𝒍 𝑳𝟏 Soluções ácidas 𝑯𝟑𝑶 𝟏 𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟕 𝒎𝒐𝒍 𝑳𝟏 Soluções básicas 𝑯𝟑𝑶 𝟏 𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟕 𝒎𝒐𝒍 𝑳𝟏 Água pura Consideração sobre o próton em água EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 11 As representações H aq ou H3O aq são apenas simplificaçõesconvenções dos hidratos superiores que existem em meio aquoso contendo prótons H9O4 H2O21H Estrutura dodecaédrica em forma de gaiola Autoionização da água EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Autoionização da água e Escala de pH 12 A concentração de íons H3O ou hidroxila OH de uma solução para outra varia em muitas ordens de grandeza Exemplos 1 Solução de HCl 001 mol L1 H3O 102 mol L1 2 Água pura H3O 107 mol L1 3 Solução de KOH 03 mol L1 H3O 33 1014 mol L1 Uso da concentração de íons H3O muito pouco prático EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 13 A concentração de íons H3Oou hidroxila OH de uma solução pode ser expressa em termos de pH ou pOH como proposto pelo químico dinamarquês Søren Sørensen Søren Peter Lauritz Sørensen 18681939 𝒑𝑯 𝐥𝐨𝐠 𝑯𝟑𝑶 𝒑𝑶𝑯 𝐥𝐨𝐠 𝑶𝑯 Aplicandose a função log x à constante Kw obtémse log 𝐾𝑤 log𝐻3𝑂𝑂𝐻 𝐾𝑤 𝐻3𝑂𝑂𝐻 log 𝐾𝑤 log 𝐻3𝑂 𝑙𝑜𝑔𝑂𝐻 log 𝐾𝑤 log 𝐻3𝑂 𝑙𝑜𝑔𝑂𝐻 𝑝𝐾𝑤 𝑝𝐻 𝑝𝑂𝐻 𝑝𝐻 log 𝐻3𝑂 𝑝𝑂𝐻 log 𝑂𝐻 Autoionização da água e Escala de pH EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 14 𝑝𝐾𝑤 log 100 1014 𝐾𝑤 100 1014 25 2 𝐻2𝑂𝑙 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 𝒑𝑲𝒘 𝟏𝟒 𝟐𝟓 Condição de neutralidade 𝑯𝟑𝑶 𝑶𝑯 𝟏 𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟕 𝒎𝒐𝒍 𝑳𝟏 𝑝𝐻 log 𝐻3𝑂 𝑝𝐻 log 100 107 𝒑𝑯 𝟕 𝟎 Soluções ácidas 𝑯𝟑𝑶 𝟏 𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟕 𝒎𝒐𝒍 𝑳𝟏 𝒑𝑯 𝟕 𝟎 Soluções básicas 𝑯𝟑𝑶 𝟏 𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟕 𝒎𝒐𝒍 𝑳𝟏 𝒑𝑯 𝟕 𝟎 Autoionização da água e Escala de pH Escala de pH É possível haver soluções com pH maior que 14 fortemente básica ou mesmo negativo fortemente ácida Tipos de soluções NEUTRA pH 70 H3O 107 mol L1 ÁCIDA pH 70 H3O 107 mol L1 BÁSICA pH 70 H3O 107 mol L1 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 15 Autoionização da água e Escala de pH EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 16 Exemplos de soluções que extrapolam a faixa típica de pH 0 a 14 1 Solução de HCl 15 mol L1 pH 0176 2 Solução de KOH 20 mol L1 pH 143 Autoionização da água e Escala de pH EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 17 Variação do pH da água pura em função da temperatura 2 𝐻2𝑂𝑙 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 Temperatura ºC Kw 0 114 1015 10 292 1015 20 680 1015 25 100 1014 30 147 1014 40 292 1014 50 547 1014 60 961 1014 100 55 1013 Autoionização da água é favorecida com a elevação da temperatura T T Kw Autoionização da água e Escala de pH EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 18 Variação do pH da água pura em função da temperatura EXERCÍCIO 1 𝐻3𝑂 𝑂𝐻 2 𝐻2𝑂𝑙 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 Água pura 𝑝𝐻 𝑝𝑂𝐻 𝑝𝐾𝑤 𝑝𝐻 𝑝𝑂𝐻 𝑝𝐾𝑤 𝑝𝐻 𝑝𝐻 𝒑𝑯 𝒑𝑲𝒘 𝟐 Resolução Calcule o pH da água pura a a 0 ºC Kw 114 1015 b 25 ºC Kw 100 1014 c 100 ºC Kw 55 1013 A água é ácida neutra ou básica nestas temperaturas Autoionização da água e Escala de pH EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 19 Variação do pH da água pura em função da temperatura EXERCÍCIO 1 Resolução 𝑝𝐾𝑤 log 𝐾𝑤 𝑝𝐻 𝑝𝐾𝑤 2 𝑝𝐾𝑤 log 114 1015 a0 ºC 𝑝𝐾𝑤 149 𝒑𝑯 𝟕 𝟒𝟓 𝑝𝐾𝑤 log 100 1014 b 25 ºC 𝑝𝐾𝑤 140 𝒑𝑯 𝟕 𝟎𝟎 c 100 ºC 𝑝𝐾𝑤 log 550 1013 𝑝𝐾𝑤 123 𝒑𝑯 𝟔 𝟏𝟓 Calcule o pH da água pura a a 0 ºC Kw 114 1015 b 25 ºC Kw 100 1014 c 100 ºC Kw 55 1013 A água é ácida neutra ou básica nestas temperaturas Água neutra em todos os casos Autoionização da água e Escala de pH EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 20 Variação do pH da água pura em função da temperatura 0 20 40 60 80 100 60 65 70 75 pH Temperatura ºC Autoionização da água e Escala de pH O parâmetro denominado pH é super importante na química de soluções O equilíbrio ácidobase e todos os demais tipos de equilíbrio são influenciados pela variação pH Exemplos de processos influenciados e controláveis por pH EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 21 Processo de extração por solvente Tempo de retenção na coluna em HPLC cromatografia líquida de alta eficiência Mobilidade iônica em eletroforese Equilíbrio de formação de complexos Precipitação seletiva de sais pouco solúveis Solubilidade e absorção de fármacos Preparo de soluções tampão para reações que precisam ocorrem em pH constante Métodos analíticos Reações químicas 22 Um dos parâmetros mais importantes em solução aquosa pH log𝑯𝟑𝑶 Parâmetro medido experimentalmente com pHmetro EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 23 EXERCÍCIO 2 Calcular o pH de soluções contendo as seguintes concentrações de H I 010 mol L1 II 125 1015 mol L1 III 3844 104 mol L1 EXERCÍCIO 3 Calcular a concentração de H de soluções com os seguintes valores de pH I 40 II 892 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE PRATICANDO O USO DA CALCULADORA NOS CÁLCULOS DE pH 24 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE ÁCIDOS H2O constante 556 molL FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED 𝐻𝐴𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑙 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐴𝑎𝑞 𝐾𝑎 𝐾 𝐻3𝑂𝐴 𝐻𝐴𝐻2𝑂 𝐾𝐻2𝑂 𝐻3𝑂𝐴 𝐻𝐴 BASES 𝐵𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑙 𝐻𝐵𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐾𝑏 H2O constante 556 molL 𝐾 𝐻𝐵𝑂𝐻 𝐵𝐻2𝑂 𝐾𝐻2𝑂 𝐻𝐵𝑂𝐻 𝐵 𝐾𝑏 𝐻𝐵𝑂𝐻 𝐵 Kb Constante de dissociação básica 𝐾𝑎 𝐻3𝑂𝐴 𝐻𝐴 Ka Constante de dissociação ácida 25 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE ÁCIDOS FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED 𝐻𝐴𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑙 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐴𝑎𝑞 𝐾𝑎 𝐾𝑎 𝐻3𝑂𝐴 𝐻𝐴 𝑝𝐾𝑎 log 𝐾𝑎 𝑲𝒂 𝒗𝒔 𝒑𝑲𝒂 𝑲𝒂 𝒑𝑲𝒂 Significado da constante Ka ou pKa pela Lei de Ação das Massas Mostra tendência de ionização do ácido ÁCIDOS FORTES Dissociação completa ou total 𝑲𝒂 𝟏 𝒑𝑲𝒂 𝟎 26 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE ÁCIDOS FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED ÁCIDOS FORTES Dissociação completa ou total 𝑲𝒂 𝟏 𝒑𝑲𝒂 𝟎 Exemplos 1 Ácido clorídrico 2 Ácido perclórico 3 Ácido nítrico 4 Ácido sulfúrico 1º Hidrogênio Ionizável 𝐻𝐶𝑙𝑔 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐶𝑙𝑎𝑞 𝐻𝐶𝑙𝑂4𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐶𝑙𝑂4𝑎𝑞 𝐻𝑁𝑂3𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝑁𝑂3𝑎𝑞 𝐻2𝑆𝑂4𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐻𝑆𝑂4𝑎𝑞 Grau de dissociação α 100 Eletrólitos Fortes 27 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE ÁCIDOS FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED ÁCIDOS FORTES Ka Ka Água como solvente Água age como nivelador dos ácidos fortes 𝐻𝐶𝑙𝑔 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐶𝑙𝑎𝑞 𝐻𝐶𝑙𝑂4𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐶𝑙𝑂4𝑎𝑞 Não é possível distinguir a força destes ácidos em água Comportamento dos ácidos em um solvente mais ácido Ácido acético CH3COOH 𝐻𝐶𝑙𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻2𝑎𝑞 𝐶𝑙𝑎𝑞 𝐻𝐶𝑙𝑂4𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻2𝑎𝑞 𝐶𝑙𝑂4𝑎𝑞 Em ácido acético a forca relativa dos ácidos é HClO4 HCl Ácido acético age como diferenciador dos ácidos fortes 28 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE ÁCIDOS FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED ÁCIDOS FRACOS Dissociação incompleta ou parcial 𝑲𝒂 𝟏 𝒑𝑲𝒂 𝟎 Exemplos 1 Ácido acético 2 Ácido sulfúrico 2º hidrogênio ionizável 3 Ácido cianídrico 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝑎𝑞 𝐻𝑆𝑂4𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝑆𝑂4𝑎𝑞 2 𝐻𝐶𝑁𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐶𝑁𝑎𝑞 Grau de dissociação α 100 Eletrólitos Fracos 𝑝𝐾𝑎 476 𝐾𝑎 18 105 𝑝𝐾𝑎2 192 𝐾𝑎2 12 102 𝑝𝐾𝑎 931 𝐾𝑎 49 1010 29 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED 𝑝𝐾𝑏 log 𝐾𝑏 𝑲𝒃 𝒗𝒔 𝒑𝑲𝒃 𝑲𝒃 𝒑𝑲𝒃 Significado da constante Kb ou pKb pela Lei de Ação das Massas Mostra tendência de ionização da base BASES FORTES Dissociação completa ou total 𝑲𝒃 𝟏 𝒑𝑲𝒃 𝟎 BASES 𝐵𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑙 𝐻𝐵𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐾𝑏 𝐾𝑏 𝐻𝐵𝑂𝐻 𝐵 30 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED BASES FORTES Dissociação completa ou total 𝑲𝒃 𝟏 𝒑𝑲𝒃 𝟎 Exemplos 1 Hidróxido de sódio 2 Hidróxido de potássio 3 Hidróxido de cálcio 𝑁𝑎𝑂𝐻𝑠 𝑁𝑎𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐶𝑎𝑂𝐻2𝑠 𝐶𝑎𝑎𝑞 2 2𝑂𝐻𝑎𝑞 Grau de dissociação α 100 Eletrólitos Fortes BASES 𝐾𝑂𝐻𝑠 𝐾𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 31 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED BASES FRACAS Dissociação incompleta ou parcial 𝑲𝒃 𝟏 𝒑𝑲𝒃 𝟎 Exemplos 1 Amônia 𝑁𝐻3𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝑁𝐻4𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 Grau de dissociação α 100 Eletrólitos Fracos 𝑝𝐾𝑏 476 𝐾𝑏 18 105 BASES 32 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED Relação entre Ka e Kb ou pKa e pKb de um par ácidobase conjugado 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐾𝑎 𝐻3𝑂𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝐾𝑏 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑂𝐻 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂 2 𝐻2𝑂𝑙 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐾𝑎 𝐾𝑏 𝐾𝑎 𝐾𝑏 𝐻3𝑂𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑂𝐻 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝑎𝑞 𝑲𝒘 𝑲𝒂 𝑲𝒃 𝐾𝑎 𝐾𝑏 𝐻3𝑂𝑂𝐻 𝐾𝑤 33 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED Relação entre Ka e Kb ou pKa e pKb de um par ácidobase conjugado 𝑲𝒘 𝑲𝒂 𝑲𝒃 𝑙𝑜𝑔 𝐾𝑤 𝑙𝑜𝑔 𝐾𝑎 𝐾𝑏 𝑙𝑜𝑔 𝐾𝑤 𝑙𝑜𝑔 𝐾𝑎 𝑙𝑜𝑔 𝐾𝑏 𝒑𝑲𝒘 𝒑𝑲𝒂 𝒑𝑲𝒃 Quanto mais fraco for um ácido mais forte será sua base conjugada e viceversa Os valores de pKa são tabelados a uma determinada temperatura Raramente encontrase tabelas de pKb para bases conjugadas pois este parâmetro é facilmente obtido a partir do pKa NOTAS 34 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED Compostos inorgânicos orgânicos que atuam como ácidos e bases de Bronsted Lembrando que Ácidos de Bronsted doam próton em solução Bases de Bronsted recebem próton em solução EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 35 Ácidos e bases conjugados inorgânicos de Bronsted Ácido conjugado Espécie mais protonada Base conjugada pKa Caráter Anfótero HCNaq H aq CN aq pKa 931 não HFaq H aq F aq pKa 346 não HClOaq H aq ClO aq pKa 753 não HNO2aq H aq NO2 aq pKa 317 não NH4 aq H aq NH3aq pKa 924 não H2SO4l H aq HSO4 aq pKa1 3 não HSO4 aq H aq SO4 2 aq pKa2 192 não H2Saq H aq HS aq pKa1 7 sim HS aq H aq S2 aq pKa2 15 H2CO3aq H aq HCO3 aq pKa1 637 sim HCO3 aq H aq CO3 2 aq pKa2 1032 H2C2O4aq H aq HC2O4 aq pKa1 127 sim HC2O4 aq H aq C2O4 2 aq pKa2 427 H3PO4 aq H aq H2PO4 aq pKa1 1959 sim H2PO4 aq H aq HPO4 2 aq pKa2 7125 sim HPO4 2 aq H aq PO4 3 aq pKa3 1223 monopróticos dipróticos tripróticos 36 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Ácidos carboxílicos Fenóis C OH O R OH R 37 Amônio pKa924 N H H H H H Ácidos carboxílicos e fenóis estão na forma mais protonada portanto são neutros ou seja não apresentam carga Aminas protonadas possuem 1 H ionizável apenas são ácidos monopróticos Como estão protonadas apresentam 1 carga positiva Note que o par de elétrons livres do átomo de N está sendo compartilhado 1 Grupos doadores de prótons ou ácidos de Bronsted EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 37 Aminas protonadas comparar com íon amônio Ácidos e bases conjugados orgânicos de Bronsted H H H Íon Carboxilato 38 Aminas neutras são bases conjugadas não possuem carga possuem 1 par de elétrons livres que pode ser compartilhado com próton existente em solução Em sol aq recebem apenas 1 próton devido ao par de elétrons livres do N Não perdem próton ou seja não ionizam formando N N2 N3 O R Íon carboxilato e íon fenolato são bases conjugadas Apresentam 1 carga negativa C O O R Aminas neutras comparar com amônia 2 Grupos aceptores de prótons ou bases de Bronsted EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 38 Íon Fenolato Ácidos e bases conjugados orgânicos de Bronsted C O NH2 R Funções químicas cujo comportamento ácidobase de Bronsted é pouco significativo em solução aquosa C OH R 2 R 1 R 3 Função amida grupo amino ligado a uma carbonila Função álcool não aromático grupo Hidroxila ligada a carbono C O H R C O R R Função aldeído Próton ligado a uma carbonila Função cetona Carbono da carbonila ligado a 2 Outros átomos de carbono EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 39 Ácidos e bases conjugados orgânicos de Bronsted Compostos polifuncionais O O H OH Ácidos carboxílicos são mais ácidos menor pKa que fenóis Exemplo Ácido Salicílico 1 Grupo carboxílico pKa 297 2 Grupo fenólico pKa 1374 Ácidos carboxílicos são mais ácidos menor pKa que aminas protonadas Exemplo Glicina totalmente protonada 1 Grupo carboxílico pKa 235 2 Grupo aminoprotonado pKa 978 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 40 Ordem de ionização Deve ser realizada partindo da espécie mais protonada do composto Quanto menor pKa mais ácido é o grupo e este dissocia primeiro Ácidos e bases conjugados orgânicos de Bronsted Compostos polifuncionais EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 41 OH C H2 CH C NH3 OH O Para fenóis e aminas pode haver variação dependendo da estrutura Exemplo Tirosina totalmente protonada 1 Grupo carboxílicos pKa 217 2 Grupo amino protonado pKa 919 3 Grupo fenólico pKa 1047 Porém noradrenalina pKa do grupo fenólico 87 e pKa do grupo amino protonado 99 Ácidos e bases conjugados orgânicos de Bronsted EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções ÁCIDOS E BASES FORTES Determine o pH das seguintes soluções a HCl 01 mol L1 b KOH 002 mol L 1 42 Resolução 𝐻𝐶𝑙𝑔 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐶𝑙𝑎𝑞 HCl 01 mol L1 Ácido forte Sofre ionização completa 𝐻𝐶𝑙 𝐻3𝑂 01 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑝𝐻 log 𝐻3𝑂 𝑝𝐻 log 01 𝒑𝑯 𝟏 𝟎 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções ÁCIDOS E BASES FORTES 43 Resolução 𝐾𝑂𝐻𝑠 𝐾𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 KOH 002 mol L1 Base forte Sofre ionização completa 𝐾𝑂𝐻 𝑂𝐻 002 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑝𝑂𝐻 log 𝑂𝐻 𝑝𝑂𝐻 log 002 𝑝𝑂𝐻 170 𝑝𝐻 𝑝𝑂𝐻 14 𝑝𝐻 170 14 𝒑𝑯 𝟏𝟐 𝟑 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções ÁCIDOS E BASES FRACAS Determine o pH da seguinte solução CH3COOH 01 mol L1 Ka 18 105 44 Resolução 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐻2 𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂 𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝑎𝑞 CH3COOH 01 mol L1 Ka 18 105 Ácido fraco Sofre ionização parcial 01 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 107 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 0 Início 01 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 107 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 Eq 𝑥 𝐾𝑎 𝐻3𝑂𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 18 105 107 𝑥 𝑥 01 𝑥 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções ÁCIDOS E BASES FRACAS 45 Resolução CH3COOH 01 mol L1 Ka 18 105 18 105 𝑥 𝑥 01 𝑥 18 105 𝑥2 01 𝑥 𝐶0 𝐾𝑎 100 𝐶0 𝑥 𝐶0 01 𝑥 01 𝑥 01 01 18 105 2770 No exercício 18 105 𝑥2 01 𝑥2 18 105 01 𝑥 18 106 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções ÁCIDOS E BASES FRACAS Resolução 46 𝑥 18 106 𝑥 134 103 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝐻3𝑂 134 103 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑝𝐻 log 134 103 𝑝𝐻 log 𝐻3𝑂 𝒑𝑯 𝟐 𝟖𝟕 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções ÁCIDOS E BASES FRACAS Limitação da simplicação do cálculo de pH para ácidosbases fracos 𝐶0 𝑥 𝐶0 47 200 150 100 50 00 00 10 102 103 104 Erro relativo 𝐶0 𝐾𝑎 Levar em conta quando 𝐶0 𝐾𝑎 100 Erro relativo 50 𝑬𝒓𝒓𝒐 𝒓𝒆𝒍𝒂𝒕𝒊𝒗𝒐 𝒑𝑯𝒄𝒂𝒍𝒄𝒖𝒍𝒂𝒅𝒐 𝒑𝑯𝒓𝒆𝒂𝒍 𝒑𝑯𝒓𝒆𝒂𝒍 𝟏𝟎𝟎 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções ÁCIDOS E BASES FRACAS Determine o pH da seguinte solução Trietilamina C6H5N 002 mol L 1 pKb 325 48 Resolução 𝐶6𝐻5𝑁𝑎𝑞 𝐻2 𝑂𝑎𝑞 𝐶6𝐻5𝑁𝐻 𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 C6H5N 002 mol L1 pKb 325 Base fraca Sofre ionização parcial 002 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 0 0 Início 002 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 Eq 𝐾𝑏 𝐶6𝐻5𝑁𝐻𝑂𝐻 𝐶6𝐶5𝑁 562 104 𝑥2 002 𝑥 𝑝𝐾𝑏 log 𝐾𝑏 𝐾𝑏 10𝑝𝐾𝑏 𝐾𝑏 10325 𝐾𝑏 562 104 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções ÁCIDOS E BASES FRACAS 49 Resolução C6H5N 002 mol L1 pKb 325 𝐶0 𝐾𝑏 100 𝐶0 𝑥 𝐶0 002 𝑥 002 𝑥 002 002 562 104 356 No exercício 562 104 𝑥2 002 𝑥 562 104 𝑥2 002 𝑥 𝑥2 562 104𝑥 112 105 0 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções ÁCIDOS E BASES FRACAS Resolução 50 𝑥2 562 104𝑥 112 105 0 𝑥 𝑏 𝑏2 4 𝑎 𝑐 2 𝑎 𝑎 𝑏 c 𝑥 3639 103𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑥 𝑂𝐻 3077 103𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑥 3077 103𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑝𝑂𝐻 log 𝑂𝐻 𝑝𝑂𝐻 log 3077 103 𝑝𝑂𝐻 251 𝑝𝐻 𝑝𝑂𝐻 14 𝑝𝐻 251 14 𝒑𝑯 𝟏𝟏 𝟒𝟗 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções 51 Resolução 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎𝑠 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂 𝑎𝑞 𝑁𝑎𝑎𝑞 a CH3COONa 01 mol L1 Ka CH3COOH 174 105 SOLUÇÕES PREPARADAS A PARTIR DE SAIS Determine o pH das seguintes soluções a CH3COONa 01 mol L1 Ka CH3COOH 18 105 b NH4Cl 01 mol L1 Kb NH3 18 105 Ânion acetato Base conjugada do ácido fraco CH3COOH Hidrólise 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂 𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções 52 Resolução 01 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 0 0 Início 01 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 Eq 𝐾ℎ 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝑂𝐻 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂 555 1010 𝑥2 01 𝑥 SOLUÇÕES PREPARADAS A PARTIR DE SAIS 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂 𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐾ℎ 𝐾𝑤 𝐾𝑎 𝐾ℎ 10 1014 18 105 𝐾ℎ 555 1010 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções 53 Resolução 𝐶0 𝐾ℎ 100 𝐶0 𝑥 𝐶0 01 𝑥 001 𝑥 01 01 555 1010 18 108 No exercício 555 1010 𝑥2 01 𝑥 555 1010 𝑥2 01 𝑥2 555 1011 𝑥 555 1011 𝑥 745 106 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 SOLUÇÕES PREPARADAS A PARTIR DE SAIS EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções 54 Resolução 𝑥 𝑂𝐻 745 106 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑝𝑂𝐻 log 𝑂𝐻 𝑝𝑂𝐻 log 745 106 𝑝𝑂𝐻 513 𝑝𝐻 𝑝𝑂𝐻 14 𝑝𝐻 513 14 𝒑𝑯 𝟖 𝟖𝟕 SOLUÇÕES PREPARADAS A PARTIR DE SAIS EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções 55 Resolução 𝑁𝐻4𝐶𝑙𝑠 𝑁𝐻4 𝑎𝑞 𝐶𝑙𝑎𝑞 b NH4Cl 01 mol L1 Kb NH3 18 105 SOLUÇÕES PREPARADAS A PARTIR DE SAIS Determine o pH das seguintes soluções a CH3COONa 01 mol L1 Ka CH3COOH 18 105 b NH4Cl 01 mol L1 Kb NH3 18 105 Cátion amônio Ácido conjugado da base fraca NH3 Hidrólise 𝑁𝐻4 𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝑁𝐻3𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 Resolva e tente determinar o pH desta solução
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Prof Dr Tiago Almeida Silva tiagoasilvaufvbr Universidade Federal de Viçosa Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas Departamento de Química ViçosaMG Disciplina QUI 113 Química Analítica Qualitativa Equilíbrio ÁcidoBase UNIDADE 3 Bibliografia Básica Ácidos são aquelas espécies capazes de produzir íons hidrônio H3O em água Bases são aquelas espécies capazes de produzir íons hidroxila OH em água Limitada Mais abrangente não limitada a sistemas aquosos 3 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Definições ÁcidoBase ARRHENIUS Ácidos são espécies químicas doadoras de prótons Bases são espécies receptoras de prótons Conceito par ácidobase conjugado BRÖNSTEDLOWRY Ácido1 Base2 Base1 Ácido2 Par ácidobase 1 Par ácidobase 2 NH3 H2O NH4 OH Exemplos CH3COOH H2O H3O CH3COO Fundamentos de Química Analítica Abrange uma ampla gama de reações orgânicas e inorgânicas Ácidos são espécies receptoras de pares de elétrons Bases são espécies doadoras de pares de elétrons Ácido Base Ácido Base 4 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE LEWIS Exemplos Será muito importante no estudo de equilíbrios de complexação Definições ÁcidoBase Tradução da 9ª edição norteamericana 5 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE LEWIS ARRHENIUS BRÖNSTEDLOWRY Definições ÁcidoBase Adotada em Química Analítica para o estudo do equilíbrio ácidobase em meio aquoso Ácidos de Bronsted doam próton em solução Bases de Bronsted recebem próton em solução Skoog West Holler Crouch 6 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Solvente Água espécie anfótera ou anfiprótica Recuperando 2 exemplos anteriores de ácido e base de Bronsted CH3COOH H2O CH3COO H3O 1 Par conjugado H2O baseH3O ácido NH3 H2O NH4 OH 2 Par conjugado H2O ácidoOH base A água é um exemplo de uma espécie química especificamente um solvente que pode agir tanto como um ácido quanto como uma base Espécies anfipróticas ou anfóteras possuem as propriedades ácida e básica Caps 9 15 7 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Solvente Água espécie anfótera ou anfiprótica Outros exemplos de espécies anfóteras Íon dihidrogenofosfato H2PO4 Aminoácidos simples possuem tanto grupos funcionais de um ácido quanto de uma base de Bronsted 𝐻2𝑃𝑂4𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑃𝑂4𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑙 Comportamento básico 𝐻2𝑃𝑂4𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐻𝑃𝑂4𝑎𝑞 2 𝐻2𝑂𝑙 Comportamento ácido 𝑁𝐻2𝐶𝐻2𝐶𝑂𝑂𝐻𝑎𝑞 𝑁𝐻3 𝐶𝐻2𝐶𝑂𝑂𝑎𝑞 Glicina Espécie tanto com carga positiva quanto com carga negativa Zwitterion Zwitterion Como consequência de ser um solvente anfiprótico as moléculas de água sofrem autoionização ou autoprotólise Equilíbrio de autoionização EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Autoionização da água 𝐻2𝑂𝑙 𝐻2𝑂𝑙 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 8 𝐾 𝐻3𝑂𝑂𝐻 𝐻2𝑂 𝐾 182 1016 25 H2O 1g 1mL 1000 mL 1 L 1mol 18g 556 mol L1 Valor praticamente invariável devido ao equilíbrio de autoionização K 1 Equilíbrio de autoionização EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 𝐻2𝑂𝑙 𝐻2𝑂𝑙 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 9 182 1016 556 𝐻3𝑂𝑂𝐻 𝐾 𝐻2𝑂 𝐻3𝑂𝑂𝐻 𝐾 𝐻3𝑂𝑂𝐻 𝐻2𝑂 100 1014 𝐻3𝑂𝑂𝐻 𝑲𝒘 𝟏 𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟏𝟒𝟐𝟓 Constante de equilíbrio de autoionização ou autoprotólise da água Kw Autoionização da água Equilíbrio de autoionização EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Autoionização da água 10 𝐻2𝑂𝑙 𝐻2𝑂𝑙 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 Pela equação do equilíbrio de autoionização da água 𝐻3𝑂 𝑂𝐻 𝐾𝑤 𝐻3𝑂2 𝐾𝑤 𝐻3𝑂𝑂𝐻 𝐻3𝑂 𝑂𝐻 𝐻3𝑂 𝐾𝑤 𝐻3𝑂 100 1014 𝑯𝟑𝑶 𝟏 𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟕 𝒎𝒐𝒍 𝑳𝟏 𝟐𝟓 Condição de neutralidade 𝑯𝟑𝑶 𝑶𝑯 𝟏 𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟕 𝒎𝒐𝒍 𝑳𝟏 Soluções ácidas 𝑯𝟑𝑶 𝟏 𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟕 𝒎𝒐𝒍 𝑳𝟏 Soluções básicas 𝑯𝟑𝑶 𝟏 𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟕 𝒎𝒐𝒍 𝑳𝟏 Água pura Consideração sobre o próton em água EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 11 As representações H aq ou H3O aq são apenas simplificaçõesconvenções dos hidratos superiores que existem em meio aquoso contendo prótons H9O4 H2O21H Estrutura dodecaédrica em forma de gaiola Autoionização da água EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Autoionização da água e Escala de pH 12 A concentração de íons H3O ou hidroxila OH de uma solução para outra varia em muitas ordens de grandeza Exemplos 1 Solução de HCl 001 mol L1 H3O 102 mol L1 2 Água pura H3O 107 mol L1 3 Solução de KOH 03 mol L1 H3O 33 1014 mol L1 Uso da concentração de íons H3O muito pouco prático EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 13 A concentração de íons H3Oou hidroxila OH de uma solução pode ser expressa em termos de pH ou pOH como proposto pelo químico dinamarquês Søren Sørensen Søren Peter Lauritz Sørensen 18681939 𝒑𝑯 𝐥𝐨𝐠 𝑯𝟑𝑶 𝒑𝑶𝑯 𝐥𝐨𝐠 𝑶𝑯 Aplicandose a função log x à constante Kw obtémse log 𝐾𝑤 log𝐻3𝑂𝑂𝐻 𝐾𝑤 𝐻3𝑂𝑂𝐻 log 𝐾𝑤 log 𝐻3𝑂 𝑙𝑜𝑔𝑂𝐻 log 𝐾𝑤 log 𝐻3𝑂 𝑙𝑜𝑔𝑂𝐻 𝑝𝐾𝑤 𝑝𝐻 𝑝𝑂𝐻 𝑝𝐻 log 𝐻3𝑂 𝑝𝑂𝐻 log 𝑂𝐻 Autoionização da água e Escala de pH EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 14 𝑝𝐾𝑤 log 100 1014 𝐾𝑤 100 1014 25 2 𝐻2𝑂𝑙 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 𝒑𝑲𝒘 𝟏𝟒 𝟐𝟓 Condição de neutralidade 𝑯𝟑𝑶 𝑶𝑯 𝟏 𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟕 𝒎𝒐𝒍 𝑳𝟏 𝑝𝐻 log 𝐻3𝑂 𝑝𝐻 log 100 107 𝒑𝑯 𝟕 𝟎 Soluções ácidas 𝑯𝟑𝑶 𝟏 𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟕 𝒎𝒐𝒍 𝑳𝟏 𝒑𝑯 𝟕 𝟎 Soluções básicas 𝑯𝟑𝑶 𝟏 𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟕 𝒎𝒐𝒍 𝑳𝟏 𝒑𝑯 𝟕 𝟎 Autoionização da água e Escala de pH Escala de pH É possível haver soluções com pH maior que 14 fortemente básica ou mesmo negativo fortemente ácida Tipos de soluções NEUTRA pH 70 H3O 107 mol L1 ÁCIDA pH 70 H3O 107 mol L1 BÁSICA pH 70 H3O 107 mol L1 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 15 Autoionização da água e Escala de pH EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 16 Exemplos de soluções que extrapolam a faixa típica de pH 0 a 14 1 Solução de HCl 15 mol L1 pH 0176 2 Solução de KOH 20 mol L1 pH 143 Autoionização da água e Escala de pH EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 17 Variação do pH da água pura em função da temperatura 2 𝐻2𝑂𝑙 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 Temperatura ºC Kw 0 114 1015 10 292 1015 20 680 1015 25 100 1014 30 147 1014 40 292 1014 50 547 1014 60 961 1014 100 55 1013 Autoionização da água é favorecida com a elevação da temperatura T T Kw Autoionização da água e Escala de pH EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 18 Variação do pH da água pura em função da temperatura EXERCÍCIO 1 𝐻3𝑂 𝑂𝐻 2 𝐻2𝑂𝑙 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 Água pura 𝑝𝐻 𝑝𝑂𝐻 𝑝𝐾𝑤 𝑝𝐻 𝑝𝑂𝐻 𝑝𝐾𝑤 𝑝𝐻 𝑝𝐻 𝒑𝑯 𝒑𝑲𝒘 𝟐 Resolução Calcule o pH da água pura a a 0 ºC Kw 114 1015 b 25 ºC Kw 100 1014 c 100 ºC Kw 55 1013 A água é ácida neutra ou básica nestas temperaturas Autoionização da água e Escala de pH EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 19 Variação do pH da água pura em função da temperatura EXERCÍCIO 1 Resolução 𝑝𝐾𝑤 log 𝐾𝑤 𝑝𝐻 𝑝𝐾𝑤 2 𝑝𝐾𝑤 log 114 1015 a0 ºC 𝑝𝐾𝑤 149 𝒑𝑯 𝟕 𝟒𝟓 𝑝𝐾𝑤 log 100 1014 b 25 ºC 𝑝𝐾𝑤 140 𝒑𝑯 𝟕 𝟎𝟎 c 100 ºC 𝑝𝐾𝑤 log 550 1013 𝑝𝐾𝑤 123 𝒑𝑯 𝟔 𝟏𝟓 Calcule o pH da água pura a a 0 ºC Kw 114 1015 b 25 ºC Kw 100 1014 c 100 ºC Kw 55 1013 A água é ácida neutra ou básica nestas temperaturas Água neutra em todos os casos Autoionização da água e Escala de pH EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 20 Variação do pH da água pura em função da temperatura 0 20 40 60 80 100 60 65 70 75 pH Temperatura ºC Autoionização da água e Escala de pH O parâmetro denominado pH é super importante na química de soluções O equilíbrio ácidobase e todos os demais tipos de equilíbrio são influenciados pela variação pH Exemplos de processos influenciados e controláveis por pH EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 21 Processo de extração por solvente Tempo de retenção na coluna em HPLC cromatografia líquida de alta eficiência Mobilidade iônica em eletroforese Equilíbrio de formação de complexos Precipitação seletiva de sais pouco solúveis Solubilidade e absorção de fármacos Preparo de soluções tampão para reações que precisam ocorrem em pH constante Métodos analíticos Reações químicas 22 Um dos parâmetros mais importantes em solução aquosa pH log𝑯𝟑𝑶 Parâmetro medido experimentalmente com pHmetro EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 23 EXERCÍCIO 2 Calcular o pH de soluções contendo as seguintes concentrações de H I 010 mol L1 II 125 1015 mol L1 III 3844 104 mol L1 EXERCÍCIO 3 Calcular a concentração de H de soluções com os seguintes valores de pH I 40 II 892 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE PRATICANDO O USO DA CALCULADORA NOS CÁLCULOS DE pH 24 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE ÁCIDOS H2O constante 556 molL FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED 𝐻𝐴𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑙 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐴𝑎𝑞 𝐾𝑎 𝐾 𝐻3𝑂𝐴 𝐻𝐴𝐻2𝑂 𝐾𝐻2𝑂 𝐻3𝑂𝐴 𝐻𝐴 BASES 𝐵𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑙 𝐻𝐵𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐾𝑏 H2O constante 556 molL 𝐾 𝐻𝐵𝑂𝐻 𝐵𝐻2𝑂 𝐾𝐻2𝑂 𝐻𝐵𝑂𝐻 𝐵 𝐾𝑏 𝐻𝐵𝑂𝐻 𝐵 Kb Constante de dissociação básica 𝐾𝑎 𝐻3𝑂𝐴 𝐻𝐴 Ka Constante de dissociação ácida 25 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE ÁCIDOS FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED 𝐻𝐴𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑙 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐴𝑎𝑞 𝐾𝑎 𝐾𝑎 𝐻3𝑂𝐴 𝐻𝐴 𝑝𝐾𝑎 log 𝐾𝑎 𝑲𝒂 𝒗𝒔 𝒑𝑲𝒂 𝑲𝒂 𝒑𝑲𝒂 Significado da constante Ka ou pKa pela Lei de Ação das Massas Mostra tendência de ionização do ácido ÁCIDOS FORTES Dissociação completa ou total 𝑲𝒂 𝟏 𝒑𝑲𝒂 𝟎 26 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE ÁCIDOS FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED ÁCIDOS FORTES Dissociação completa ou total 𝑲𝒂 𝟏 𝒑𝑲𝒂 𝟎 Exemplos 1 Ácido clorídrico 2 Ácido perclórico 3 Ácido nítrico 4 Ácido sulfúrico 1º Hidrogênio Ionizável 𝐻𝐶𝑙𝑔 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐶𝑙𝑎𝑞 𝐻𝐶𝑙𝑂4𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐶𝑙𝑂4𝑎𝑞 𝐻𝑁𝑂3𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝑁𝑂3𝑎𝑞 𝐻2𝑆𝑂4𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐻𝑆𝑂4𝑎𝑞 Grau de dissociação α 100 Eletrólitos Fortes 27 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE ÁCIDOS FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED ÁCIDOS FORTES Ka Ka Água como solvente Água age como nivelador dos ácidos fortes 𝐻𝐶𝑙𝑔 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐶𝑙𝑎𝑞 𝐻𝐶𝑙𝑂4𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐶𝑙𝑂4𝑎𝑞 Não é possível distinguir a força destes ácidos em água Comportamento dos ácidos em um solvente mais ácido Ácido acético CH3COOH 𝐻𝐶𝑙𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻2𝑎𝑞 𝐶𝑙𝑎𝑞 𝐻𝐶𝑙𝑂4𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻2𝑎𝑞 𝐶𝑙𝑂4𝑎𝑞 Em ácido acético a forca relativa dos ácidos é HClO4 HCl Ácido acético age como diferenciador dos ácidos fortes 28 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE ÁCIDOS FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED ÁCIDOS FRACOS Dissociação incompleta ou parcial 𝑲𝒂 𝟏 𝒑𝑲𝒂 𝟎 Exemplos 1 Ácido acético 2 Ácido sulfúrico 2º hidrogênio ionizável 3 Ácido cianídrico 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝑎𝑞 𝐻𝑆𝑂4𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝑆𝑂4𝑎𝑞 2 𝐻𝐶𝑁𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐶𝑁𝑎𝑞 Grau de dissociação α 100 Eletrólitos Fracos 𝑝𝐾𝑎 476 𝐾𝑎 18 105 𝑝𝐾𝑎2 192 𝐾𝑎2 12 102 𝑝𝐾𝑎 931 𝐾𝑎 49 1010 29 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED 𝑝𝐾𝑏 log 𝐾𝑏 𝑲𝒃 𝒗𝒔 𝒑𝑲𝒃 𝑲𝒃 𝒑𝑲𝒃 Significado da constante Kb ou pKb pela Lei de Ação das Massas Mostra tendência de ionização da base BASES FORTES Dissociação completa ou total 𝑲𝒃 𝟏 𝒑𝑲𝒃 𝟎 BASES 𝐵𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑙 𝐻𝐵𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐾𝑏 𝐾𝑏 𝐻𝐵𝑂𝐻 𝐵 30 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED BASES FORTES Dissociação completa ou total 𝑲𝒃 𝟏 𝒑𝑲𝒃 𝟎 Exemplos 1 Hidróxido de sódio 2 Hidróxido de potássio 3 Hidróxido de cálcio 𝑁𝑎𝑂𝐻𝑠 𝑁𝑎𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐶𝑎𝑂𝐻2𝑠 𝐶𝑎𝑎𝑞 2 2𝑂𝐻𝑎𝑞 Grau de dissociação α 100 Eletrólitos Fortes BASES 𝐾𝑂𝐻𝑠 𝐾𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 31 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED BASES FRACAS Dissociação incompleta ou parcial 𝑲𝒃 𝟏 𝒑𝑲𝒃 𝟎 Exemplos 1 Amônia 𝑁𝐻3𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝑁𝐻4𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 Grau de dissociação α 100 Eletrólitos Fracos 𝑝𝐾𝑏 476 𝐾𝑏 18 105 BASES 32 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED Relação entre Ka e Kb ou pKa e pKb de um par ácidobase conjugado 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐾𝑎 𝐻3𝑂𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝐾𝑏 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑂𝐻 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂 2 𝐻2𝑂𝑙 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐾𝑎 𝐾𝑏 𝐾𝑎 𝐾𝑏 𝐻3𝑂𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑂𝐻 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝑎𝑞 𝑲𝒘 𝑲𝒂 𝑲𝒃 𝐾𝑎 𝐾𝑏 𝐻3𝑂𝑂𝐻 𝐾𝑤 33 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED Relação entre Ka e Kb ou pKa e pKb de um par ácidobase conjugado 𝑲𝒘 𝑲𝒂 𝑲𝒃 𝑙𝑜𝑔 𝐾𝑤 𝑙𝑜𝑔 𝐾𝑎 𝐾𝑏 𝑙𝑜𝑔 𝐾𝑤 𝑙𝑜𝑔 𝐾𝑎 𝑙𝑜𝑔 𝐾𝑏 𝒑𝑲𝒘 𝒑𝑲𝒂 𝒑𝑲𝒃 Quanto mais fraco for um ácido mais forte será sua base conjugada e viceversa Os valores de pKa são tabelados a uma determinada temperatura Raramente encontrase tabelas de pKb para bases conjugadas pois este parâmetro é facilmente obtido a partir do pKa NOTAS 34 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE FORÇA DE ÁCIDOS E BASES DE BRONSTED Compostos inorgânicos orgânicos que atuam como ácidos e bases de Bronsted Lembrando que Ácidos de Bronsted doam próton em solução Bases de Bronsted recebem próton em solução EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 35 Ácidos e bases conjugados inorgânicos de Bronsted Ácido conjugado Espécie mais protonada Base conjugada pKa Caráter Anfótero HCNaq H aq CN aq pKa 931 não HFaq H aq F aq pKa 346 não HClOaq H aq ClO aq pKa 753 não HNO2aq H aq NO2 aq pKa 317 não NH4 aq H aq NH3aq pKa 924 não H2SO4l H aq HSO4 aq pKa1 3 não HSO4 aq H aq SO4 2 aq pKa2 192 não H2Saq H aq HS aq pKa1 7 sim HS aq H aq S2 aq pKa2 15 H2CO3aq H aq HCO3 aq pKa1 637 sim HCO3 aq H aq CO3 2 aq pKa2 1032 H2C2O4aq H aq HC2O4 aq pKa1 127 sim HC2O4 aq H aq C2O4 2 aq pKa2 427 H3PO4 aq H aq H2PO4 aq pKa1 1959 sim H2PO4 aq H aq HPO4 2 aq pKa2 7125 sim HPO4 2 aq H aq PO4 3 aq pKa3 1223 monopróticos dipróticos tripróticos 36 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Ácidos carboxílicos Fenóis C OH O R OH R 37 Amônio pKa924 N H H H H H Ácidos carboxílicos e fenóis estão na forma mais protonada portanto são neutros ou seja não apresentam carga Aminas protonadas possuem 1 H ionizável apenas são ácidos monopróticos Como estão protonadas apresentam 1 carga positiva Note que o par de elétrons livres do átomo de N está sendo compartilhado 1 Grupos doadores de prótons ou ácidos de Bronsted EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 37 Aminas protonadas comparar com íon amônio Ácidos e bases conjugados orgânicos de Bronsted H H H Íon Carboxilato 38 Aminas neutras são bases conjugadas não possuem carga possuem 1 par de elétrons livres que pode ser compartilhado com próton existente em solução Em sol aq recebem apenas 1 próton devido ao par de elétrons livres do N Não perdem próton ou seja não ionizam formando N N2 N3 O R Íon carboxilato e íon fenolato são bases conjugadas Apresentam 1 carga negativa C O O R Aminas neutras comparar com amônia 2 Grupos aceptores de prótons ou bases de Bronsted EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 38 Íon Fenolato Ácidos e bases conjugados orgânicos de Bronsted C O NH2 R Funções químicas cujo comportamento ácidobase de Bronsted é pouco significativo em solução aquosa C OH R 2 R 1 R 3 Função amida grupo amino ligado a uma carbonila Função álcool não aromático grupo Hidroxila ligada a carbono C O H R C O R R Função aldeído Próton ligado a uma carbonila Função cetona Carbono da carbonila ligado a 2 Outros átomos de carbono EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 39 Ácidos e bases conjugados orgânicos de Bronsted Compostos polifuncionais O O H OH Ácidos carboxílicos são mais ácidos menor pKa que fenóis Exemplo Ácido Salicílico 1 Grupo carboxílico pKa 297 2 Grupo fenólico pKa 1374 Ácidos carboxílicos são mais ácidos menor pKa que aminas protonadas Exemplo Glicina totalmente protonada 1 Grupo carboxílico pKa 235 2 Grupo aminoprotonado pKa 978 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 40 Ordem de ionização Deve ser realizada partindo da espécie mais protonada do composto Quanto menor pKa mais ácido é o grupo e este dissocia primeiro Ácidos e bases conjugados orgânicos de Bronsted Compostos polifuncionais EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE 41 OH C H2 CH C NH3 OH O Para fenóis e aminas pode haver variação dependendo da estrutura Exemplo Tirosina totalmente protonada 1 Grupo carboxílicos pKa 217 2 Grupo amino protonado pKa 919 3 Grupo fenólico pKa 1047 Porém noradrenalina pKa do grupo fenólico 87 e pKa do grupo amino protonado 99 Ácidos e bases conjugados orgânicos de Bronsted EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções ÁCIDOS E BASES FORTES Determine o pH das seguintes soluções a HCl 01 mol L1 b KOH 002 mol L 1 42 Resolução 𝐻𝐶𝑙𝑔 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 𝐶𝑙𝑎𝑞 HCl 01 mol L1 Ácido forte Sofre ionização completa 𝐻𝐶𝑙 𝐻3𝑂 01 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑝𝐻 log 𝐻3𝑂 𝑝𝐻 log 01 𝒑𝑯 𝟏 𝟎 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções ÁCIDOS E BASES FORTES 43 Resolução 𝐾𝑂𝐻𝑠 𝐾𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 KOH 002 mol L1 Base forte Sofre ionização completa 𝐾𝑂𝐻 𝑂𝐻 002 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑝𝑂𝐻 log 𝑂𝐻 𝑝𝑂𝐻 log 002 𝑝𝑂𝐻 170 𝑝𝐻 𝑝𝑂𝐻 14 𝑝𝐻 170 14 𝒑𝑯 𝟏𝟐 𝟑 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções ÁCIDOS E BASES FRACAS Determine o pH da seguinte solução CH3COOH 01 mol L1 Ka 18 105 44 Resolução 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐻2 𝑂𝑎𝑞 𝐻3𝑂 𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝑎𝑞 CH3COOH 01 mol L1 Ka 18 105 Ácido fraco Sofre ionização parcial 01 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 107 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 0 Início 01 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 107 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 Eq 𝑥 𝐾𝑎 𝐻3𝑂𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 18 105 107 𝑥 𝑥 01 𝑥 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções ÁCIDOS E BASES FRACAS 45 Resolução CH3COOH 01 mol L1 Ka 18 105 18 105 𝑥 𝑥 01 𝑥 18 105 𝑥2 01 𝑥 𝐶0 𝐾𝑎 100 𝐶0 𝑥 𝐶0 01 𝑥 01 𝑥 01 01 18 105 2770 No exercício 18 105 𝑥2 01 𝑥2 18 105 01 𝑥 18 106 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções ÁCIDOS E BASES FRACAS Resolução 46 𝑥 18 106 𝑥 134 103 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝐻3𝑂 134 103 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑝𝐻 log 134 103 𝑝𝐻 log 𝐻3𝑂 𝒑𝑯 𝟐 𝟖𝟕 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções ÁCIDOS E BASES FRACAS Limitação da simplicação do cálculo de pH para ácidosbases fracos 𝐶0 𝑥 𝐶0 47 200 150 100 50 00 00 10 102 103 104 Erro relativo 𝐶0 𝐾𝑎 Levar em conta quando 𝐶0 𝐾𝑎 100 Erro relativo 50 𝑬𝒓𝒓𝒐 𝒓𝒆𝒍𝒂𝒕𝒊𝒗𝒐 𝒑𝑯𝒄𝒂𝒍𝒄𝒖𝒍𝒂𝒅𝒐 𝒑𝑯𝒓𝒆𝒂𝒍 𝒑𝑯𝒓𝒆𝒂𝒍 𝟏𝟎𝟎 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções ÁCIDOS E BASES FRACAS Determine o pH da seguinte solução Trietilamina C6H5N 002 mol L 1 pKb 325 48 Resolução 𝐶6𝐻5𝑁𝑎𝑞 𝐻2 𝑂𝑎𝑞 𝐶6𝐻5𝑁𝐻 𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 C6H5N 002 mol L1 pKb 325 Base fraca Sofre ionização parcial 002 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 0 0 Início 002 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 Eq 𝐾𝑏 𝐶6𝐻5𝑁𝐻𝑂𝐻 𝐶6𝐶5𝑁 562 104 𝑥2 002 𝑥 𝑝𝐾𝑏 log 𝐾𝑏 𝐾𝑏 10𝑝𝐾𝑏 𝐾𝑏 10325 𝐾𝑏 562 104 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções ÁCIDOS E BASES FRACAS 49 Resolução C6H5N 002 mol L1 pKb 325 𝐶0 𝐾𝑏 100 𝐶0 𝑥 𝐶0 002 𝑥 002 𝑥 002 002 562 104 356 No exercício 562 104 𝑥2 002 𝑥 562 104 𝑥2 002 𝑥 𝑥2 562 104𝑥 112 105 0 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções ÁCIDOS E BASES FRACAS Resolução 50 𝑥2 562 104𝑥 112 105 0 𝑥 𝑏 𝑏2 4 𝑎 𝑐 2 𝑎 𝑎 𝑏 c 𝑥 3639 103𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑥 𝑂𝐻 3077 103𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑥 3077 103𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑝𝑂𝐻 log 𝑂𝐻 𝑝𝑂𝐻 log 3077 103 𝑝𝑂𝐻 251 𝑝𝐻 𝑝𝑂𝐻 14 𝑝𝐻 251 14 𝒑𝑯 𝟏𝟏 𝟒𝟗 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções 51 Resolução 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎𝑠 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂 𝑎𝑞 𝑁𝑎𝑎𝑞 a CH3COONa 01 mol L1 Ka CH3COOH 174 105 SOLUÇÕES PREPARADAS A PARTIR DE SAIS Determine o pH das seguintes soluções a CH3COONa 01 mol L1 Ka CH3COOH 18 105 b NH4Cl 01 mol L1 Kb NH3 18 105 Ânion acetato Base conjugada do ácido fraco CH3COOH Hidrólise 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂 𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções 52 Resolução 01 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 0 0 Início 01 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑥 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 Eq 𝐾ℎ 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 𝑂𝐻 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂 555 1010 𝑥2 01 𝑥 SOLUÇÕES PREPARADAS A PARTIR DE SAIS 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂 𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑎𝑞 𝑂𝐻𝑎𝑞 𝐾ℎ 𝐾𝑤 𝐾𝑎 𝐾ℎ 10 1014 18 105 𝐾ℎ 555 1010 EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções 53 Resolução 𝐶0 𝐾ℎ 100 𝐶0 𝑥 𝐶0 01 𝑥 001 𝑥 01 01 555 1010 18 108 No exercício 555 1010 𝑥2 01 𝑥 555 1010 𝑥2 01 𝑥2 555 1011 𝑥 555 1011 𝑥 745 106 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 SOLUÇÕES PREPARADAS A PARTIR DE SAIS EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções 54 Resolução 𝑥 𝑂𝐻 745 106 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑝𝑂𝐻 log 𝑂𝐻 𝑝𝑂𝐻 log 745 106 𝑝𝑂𝐻 513 𝑝𝐻 𝑝𝑂𝐻 14 𝑝𝐻 513 14 𝒑𝑯 𝟖 𝟖𝟕 SOLUÇÕES PREPARADAS A PARTIR DE SAIS EQUILÍBRIO ÁCIDOBASE Cálculos de pH de soluções 55 Resolução 𝑁𝐻4𝐶𝑙𝑠 𝑁𝐻4 𝑎𝑞 𝐶𝑙𝑎𝑞 b NH4Cl 01 mol L1 Kb NH3 18 105 SOLUÇÕES PREPARADAS A PARTIR DE SAIS Determine o pH das seguintes soluções a CH3COONa 01 mol L1 Ka CH3COOH 18 105 b NH4Cl 01 mol L1 Kb NH3 18 105 Cátion amônio Ácido conjugado da base fraca NH3 Hidrólise 𝑁𝐻4 𝑎𝑞 𝐻2𝑂𝑎𝑞 𝑁𝐻3𝑎𝑞 𝐻3𝑂𝑎𝑞 Resolva e tente determinar o pH desta solução