CÁLCULO DO pH DE SOLUÇÕES SALINAS

 


O pH DE SOLUÇÕES SALINAS

Os ácidos e as bases são substâncias que têm a capacidade de alterar o pH do meio quando dissolvidos em água. No entanto, a experiência mostra que além dos ácidos e das bases, alguns sais devido à natureza dos ácidos e bases que os deram origem, quando dissolvidos em água alteram igualmente o pH do meio.

O fenómeno da dissociação de sais e que provocam a alteração no pH é conhecido como hidrólise. Assim, a hidrólise pode ser entendida como uma reacção ácido-base na qual um ião derivado do sal interage com a água provocando o aumento da concentração de iões hidrónio (H3O+) ou iões hidroxilo (OH-).

Portanto, o pH de uma solução salina depende dos iões presentes nessa solução. De um modo geral podemos ter o seguinte:

• Iões provenientes de sal de ácidos e bases fortes, não sofrem hidrólise, consequentemente não alteram o pH do meio, mantendo-se assim a solução neutra (pH =7).

• Soluções de sais provenientes de ácidos fortes e bases fracas têm carácter ácido (pH < 7) devido à hidrólise do catião que provoca o aumento da concentração de iões hidrónio (H3O+) ou iões hidrogénio (H+);

• Soluções de sais provenientes de ácidos fracos e bases fortes têm carácter básico (pH > 7) devido à hidrólise do anião que provoca o aumento da concentração de iões hidroxilo (OH-);

• No caso de soluções de sais provenientes de ácidos e bases fracos, o pH da solução depende da força relativa do anião e do catião. Quando Ka > Kb, a solução é ácida; Ka = Kb, a solução é neutra e no caso de Ka < Kb a solução é básica.

CÁLCULO DO pH DE SOLUÇÕES SALINAS

O cálculo do pH de soluções salinas é idêntico ao cálculo do pH de ácidos e bases fracos. Para efectuarmos o cálculo do pH de soluções salinas é importante seguirmos os seguintes passos:

1o: Escrever a equação de dissociação do sal e relacionar a concentração do sal com os iões em solução;

2o: Analisar a natureza dos iões para se verificar qual deles sofre hidrólise;

3o: Escrever o equilíbrio (equação da reacção) envolvido na hidrólise e identificar o carácter químico da solução verificando se durante a hidrólise formou-se iões H3O+ ou OH-;

4o: Usar uma tabela de concentrações;

5o: Escrever a expressão da constante de hidrólise, fazer a substituição dos dados e resolver.

EXEMPLO:

(UEM – 2022) O pH de uma solução 1,0 mol/L de NH4Cl, a 25oC é:

(Dados: Kb = 1,8 · 10-5; log 2,36 = 0,37)

A 1,00                         B 4,63                         C 9,38                         D 1,37                          E 0,18

RESOLUÇÃO

Vamos seguir os passos descritos acima:

1o: Escrever a equação de dissociação do sal e relacionar a concentração do sal com os iões em solução

Este sal (NH4Cl) em solução aquosa dissocia-se completamente segundo a equação da reacção:

NH4Cl(aq) NH4+(aq) + Cl-(aq)

1 mol              1 mol           1 mol

Uma vez dissociado completamente, a concentração de NH4Cl é directamente proporcional aos coeficientes estequiométricos dos iões em solução:

NH4Cl(aq)       NH4+(aq)    +    Cl-(aq)

1 mol/L                1 mol/L              1 mol/L

Portanto, a concentração inicial de NH4+ e Cl- é de 1 mol/L.

2o: Analisar a natureza dos iões para se verificar qual deles sofre hidrólise

A equação de dissociação mostra-nos que formou-se dois iões, o ião amónio (NH4+) e o ião cloreto (Cl-). O ião Cl- é proveniente de um ácido forte (HCl) por isso não sofre hidrólise. O ião amónio (NH4+) provém de uma base fraca (NH3) por isso sofre hidrólise.

3o: Escrever o equilíbrio (equação da reacção) envolvido na hidrólise e identificar o carácter químico da solução verificando se durante a hidrólise formou-se iões H3O+ ou OH-

O ião que sofre hidrólise é o amónio (NH4+) cujo equilíbrio envolvido nessa hidrólise é descrito pela equação da reacção a seguir:

NH4+  + H2O NH3 + H3O+

Na hidrólise deste ião gerou-se o ião hidrónio (H3O+) por isso a solução terá carácter ácido, portanto, o pH deve ser menor que 7 (pH < 7).

4o: Usar uma tabela de concentrações

A tabela mostra três situações, o início, as variações das concentrações e o equilíbrio:

 

Conforme vimos no 1o passo, a concentração inicial de NH4+ é de 1 mol/L. No início ainda não temos os produtos razão pela qual a concentração de NH3 e H3O+ é nula, isto é, igual a zero.

Durante a reacção, os reagentes são consumidos e os produtos são formados. Como não sabemos o quanto de reagente é consumido e de produtos é formado, vamos considerar -x a quantidade consumida do reagente e +x as quantidades dos produtos que se formaram.

As concentrações no equilíbrio podem ser determinadas da seguinte maneira:

Reagentes: quantidade inicial quantidade consumida ([ ])

Produtos: quantidade inicial + quantidade formada ([ ])

Portanto,

5o: Escrever a expressão da constante de hidrólise, fazer a substituição dos dados e resolver.

Para escrever a expressão da constante de hidrólise precisamos ter a respectiva a equação:

NH4+  + H2O NH3 + H3O+

Observamos que na hidrólise de NH4+ formou-se o H3O+, portanto, esta constante de hidrólise é na prática a constante de acidez do ião amónio.

Agora, notem que o exercício nos fornece o Kb (constante de basicidade) e nós acabamos de dizer que a constante de hidrólise de NH4+ é uma constante de acidez do NH4+, assim precisamos de calcular o valor da constante de hidrólise primeiro.

Para tal usaremos a relação que vimos quando falámos da constante de hidrólise que é:

Como sabemos a 25oC, Kw é igual a 1 · 10-14 M2. O valor de Kb já temos então podemos determinar Kh:


Vamos continuar resolvendo:

Logo, [H3O+] = x= 2,36 · 10-5 M

Tendo a concentração de iões H3O+ vamos calcular o pH da solução:

pH = –log[H3O+]

pH = –log(2,36 · 10-5)

pH = –(log 2,36 + log 10-5)

pH = –(0,37 – 5)

pH = –0,37 + 5

pH = 4,63

 

Resposta: alternativa: B

EXERCÍCIO RESOLVIDO

(UP – 2022) O pH de uma solução de Al(NO3)3 a 2,5 · 10-5 mol/L (Ka[Al(H2O)6]3+ = 1,4 · 10-5 mol/L é:

A 4,8539          B 4,7280          C 4,6021          D 1,87 · 10-5

RESOLUÇÃO

Equação de dissociação:

Al(NO3)3(aq)     Al3+(aq)       +  3 (aq)

2,5 · 10-5             2,5 · 10-5       3·(2,5 · 10-5)

O ião Al3+ existe em meio aquoso na verdade sob a forma de ião complexo [Al(H2O)6]3+e tem comportamento de um ácido:

[Al(H2O)6]3+(aq)  + H2(l) ↔ [Al(H2O)5OH]2+(aq) + H3O+(aq)

Usando uma tabela:

Concentração de iões H+



Cálculo do pH

pH = -log[H3O+]

pH = -log(1,870828693 ∙ 10-5 M)

pH =  4,72796

pH ≈ 4,7280

 

Resposta: alternativa: B



Por: Miguel Pascoal

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Medidor de pH (foto: Hanna Instruments)

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