32 Equilibrio Quimico II
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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