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EQUILÍBRIO ÁCIDO-BASE SLIDES DA SEMANA 17-21/05 PROF. FABRICIO R. SENSATO
Química das Transformações
Ácidos e bases polipróticos
Primeira etapa de ionização
H3PO4(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + H2PO4-(aq) Ka1 =7,5 × 10-3
Segunda etapa de ionização
H2PO4-(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + HPO42-(aq) Ka2 =6,2 × 10-8
Terceira etapa de ionização
HPO42-(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + PO43-(aq) Ka3 =3,6 × 10-13
O pH de muitos ácidos inorgânicos polipróticos depende principalmente dos íons hidrônio gerados na primeira etapa da ionização; os íons hidrônio produzidos na segunda etapa podem ser ignorados
Cálculo do pH da solução de uma base poliprótica
O íon carbonato, CO32-, é uma base em água, formando o íon hidrogenocarbonato, que por sua vez pode formar o ácido carbônico CO32-(aq) + H2O(l) HCO3-(aq) + OH-(aq)
(Kb1 = 2,1 × 10-4)
HCO3-(aq) +H2O(l) H2CO3(aq) + OH-(aq) (Kb2 = 2,4 × 10-8)
Qual é o pH de uma solução 0,10 M de Na2CO3? Fonte: KOTZ, John C.; TREICHEL Jr, Paul M. Química geral e reações químicas. 5ed. São Paulo; Pioneira Thomson Learning, 2005, v.2.
O efeito do íon comum
O efeito do íon comum é a limitação da ionização de um ácido (ou base) pela presença de concentração significativa de sua base (ou ácido) conjugado
Efeito do íon comum
O pH do ácido acético 0,25 M é 2,67. Qual é o pH se a solução é 0,25 M em ácido acético e 0,10 M em acetato de sódio?
Fonte: KOTZ, John C.; TREICHEL Jr, Paul M. Química geral e reações químicas. 5ed. São Paulo; Pioneira Thomson Learning, 2005, v.2.
Reação de ácido lático com hidróxido de sódio em deficiência
Qual o pH de uma solução que resulta da adição de 25,0 mL de NaOH 0,0500 M a 25,0 mL de ácido lático 0,100 M (Ka para o ácido lático = 1,4 × 10-4) HC3H5O3(aq) +OH-(aq) → C3H5O3-(aq) + H2O(l)
Fonte: KOTZ, John C.; TREICHEL Jr, Paul M. Química geral e reações químicas. 5ed. São Paulo; Pioneira Thomson Learning, 2005, v.2.
Soluções-tampão
Um tampão faz com que a solução torna-se resistente a variações de pH quando da adição de ácido ou base forte Um tampão requer duas coisa Duas
substâncias são necessárias: um ácido capaz de reagir com os íons OH- adicionados e uma base capaz de consumir os H3O+ adicionados O ácido e a base não devem reagir entre si
Soluções-Tampão
Um tampão é geralmente preparado a partir de quantidades aproximadamente iguais de um par ácido-base conjugado: (a)
um ácido fraco e sua base conjugada (ácido acético e íon acetato, por exemplo) (b) uma base fraca e seu ácido conjugado (amônia e íon amônio, por exemplo)
A ação de um tampão é simplesmente um caso especial do efeito do íon comum.
Uma solução tampão: ácido acético/acetado
pH de uma solução tampão
Qual o pH de um tampão de ácido acético/acetato de sódio com [CH3CO2H] = 0,700 M e [CH3CO2-] = 0,600 M?
Fonte: KOTZ, John C.; TREICHEL Jr, Paul M. Química geral e reações químicas. 5ed. São Paulo; Pioneira Thomson Learning, 2005, v.2.
Expressões gerais para soluçõesTampão
Equação de Henderson-Hasselbalch [base conjugada] pH = pK a + log [ácido]
Usando a equação de HendersonHasselbalch
Ácido benzóico (C6H5CO2H, 2,00g) e benzoato de sódio (NaC6H5CO2, 2,00g) são dissolvidos em água suficiente para obter 1,00 L de solução. Calcule o pH da solução usando a equação de HendersonHasselbalch.(Ka para o ácido benzóico é 6,3 × 10-5)
Fonte: KOTZ, John C.; TREICHEL Jr, Paul M. Química geral e reações químicas. 5ed. São Paulo; Pioneira Thomson Learning, 2005, v.2.
Preparando uma solução-tampão
Você deseja preparar 1,0 L de uma solução-tampão com pH = 4,30. Uma lista de ácidos possíveis (e suas bases conjugadas) é:
Qual combinação deve ser selecionada e qual deve ser a razão entre o ácido e a base conjugada? Fonte: KOTZ, John C.; TREICHEL Jr, Paul M. Química geral e reações químicas. 5ed. São Paulo; Pioneira Thomson Learning, 2005, v.2.
Invariabilidade do ph de uma soluçãotampão
Qual é a variação do pH quando 1,00 mL de HCl 1,00 M é adicionado a (1) 1,000L de água pura e (2) 1,000L de um tampão ácido acético/íon acetato com [CH3CO2H] = 0,700M e [CH3CO2-] = 0,600 M
Titulação ácido-base
A titulação é uma das maneiras mais importantes de se determinar com precisão a quantidade de um ácido, de uma base ou de outra substância em uma mistura, ou de se determinar a pureza de uma substância.
Fonte (figura): BROWN, Theodore L.; LEMAY Jr, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E.; BURDGE, Julia R. Química: a ciência central 9. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. 972p.
Títulação ácido-base: ponto de equivalência
O pH no ponto de equivalência de uma titulação ácido forte/base forte é 7. Ácido fraco titulado com base forte → pH > 7 no ponto de equivalência devido à base conjugada do ácido fraco Base fraca titulada com ácido forte → pH < 7 no ponto de equivalência devido ao ácido conjugado da base fraca
Títulação de um ácido forte com uma base forte e a variação do pH
Curva de pH para a titulação de 50,0 mL de uma solução de 0,100 mol/l de um ácido forte com uma solução de 0,100 mol/L de uma base forte, neste caso HCl e NaOH
Fonte: KOTZ, John C.; TREICHEL Jr, Paul M.; TOWNSEND, John R. Chemistry & Chemical Reactivity. 7ed. Belmont:Thomson, 2009
Titulação ácido e bases fortes: escolha do indicador
Fonte (figura): BROWN, Theodore L.; LEMAY Jr, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E.; BURDGE, Julia R. Química: a ciência central 9. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. 972p.
Títulação de um ácido fraco com uma base forte
Curva de titulação de 50,0 mL de CH3COOH (ácido acético) 0,100 M com NaOH 0,100 M : CH3COOH(aq) + NaOH(aq) → CH3COO-(aq) + H2O(l) +Na+(aq)
pH inicial é controlado por Ka (pH = 2,87)
O ponto de equivalência é controlado pelo íon acetato
No ponto médio de qualquer titulação de um ácido fraco com uma base forte, [H3O+] = Ka e, portanto, pH = pKa
Fonte (figura): BROWN, Theodore L.; LEMAY Jr, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E.; BURDGE, Julia R. Química: a ciência central 9. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. 972p.
Titulação de ácido acético com hidróxido de sódio
Qual é o pH da solução depois que 90,0 mL de NaOH 0,100 M foram adicionados a 100,0 mL de ácido acético 0,100 M?
Titulação de ácidos polipróticos fracos
Fonte: KOTZ, John C.; TREICHEL Jr, Paul M.; TOWNSEND, John R. Chemistry & Chemical Reactivity. 7ed. Belmont:Thomson, 2009
Titulação de uma base fraca com um ácido forte
Curva de titulação de uma base fraca com um ácido forte: 100,0 mL de NH3 0,100 M com HCl 0,100 M NH3(aq) + HCl(aq) → NH4+(aq) + Cl-(aq)
Fonte: KOTZ, John C.; TREICHEL Jr, Paul M.; TOWNSEND, John R. Chemistry & Chemical Reactivity. 7ed. Belmont:Thomson, 2009
Titulação de amônia com HCl
Qual é o pH da solução no ponto de equivalência da titulação de 100,0 mL de amônia com HCl 0,100 M ?
