EQUILIBRIO IONICO Por Que Precis Amos Conhecer Este Assunto-1

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Equilbrio inico Elaborado por Antnio Adelino Quilala MOLCULA923382335 - molecula1@live.com.ptPgina 1 MOLCULA Por queprecisamos conhecer este assunto? Os cidos e bases so os dois tipos mais comuns de substncias existentes no laboratrio e no mundo quotidiano. Precisamos saber como reconhec-los, quais so as suas reaces caractersticas. Veremos que o controle da acidez das guas da chuva, das guas naturais dos lagos e rios, e da gua corrente fornecida nas cidades necessrio para a sociedade humana. Quase todos os produtos de consumo que nos rodeiam como; tecidos sintticos, metais, plsticos fizeram uso de cidos e bases no decorrer da sua fabricao. No laboratrio, muitas das reaces que os qumicos realizam para estudar as propriedades das matrias ou identificar e criar novas classes de matria envolvem cidos e bases. Teoria de cido base Evoluo de conceitos Durante bastante tempo, cidos e bases foram definidos tendo em conta algumas propriedades detectadas pelos sentidos: um cido era azedo (como por exemplo vinagre)e uma base escorregadia ao tacto (como por exemplo o sabo). Estas definies apresentavam, contudo, muitas insuficincias. Foram necessrios os trabalhos de Arrhenius e de Ostwald, para dar origem a uma teoria sobre cidos e bases baseada na composio e em grupos funcionais dessas substncias. 1 Dissociao ( Ionizao) Comentrio -1 Suponha que voc coloque sal de cozinha em um copo com gua. Que acontece? Como voc sabe, o sal se dissolve. De acordo com Arrhenius, determinadas substncias, quando dissolvidas em gua, so capazes de se dissociar (separar) dando origem a partculas com cargas positivas (os caties), e partculas com cargas negativas (os anies). Equilbrio inico Elaborado por Antnio Adelino Quilala MOLCULA923382335 - molecula1@live.com.ptPgina 2 MOLCULA 1.1 - Dissociao electroltica (Inizao): a decomposio (separao) de um electrlito em ies . XYX++Y- 1.2 - Os electrlitos que se dissociam de uma forma completa dizem-se fortes. Exemplo -1: NaCl Na++Cl 1.3 - Os electrlitos que se dissociam de uma forma incompleta dizem-se fracos. Nestas solues estabelece-se um equilbrio entre as partculas no dissociadas e ies resultante desta dissociao. Exemplo 2:Numa soluo de cido actico (HCH3COO) estabelece-se o equilbrio seguinte: HCH3COO +H2O H++CH3COO - Nota 1: Uma soluo electroltica electricamente neutra, ou seja, o nmero total de cargas positivas na soluo deve ser igual ao nmero total de cargas negativas. Exemplo -3 Represente o processo de dissociao (ionizao) dos compostos seguintes em gua: A)NaBrb) K2SO4 c) CaCl2d) Al2(SO4)3 Resoluo: a) NaBr+H2O Na++Br- b) K2SO4 +H2O 2K++SO42- c) CaCl2 +H2O Ca2++2Cl - d) Al2(SO4)3 +H2O 2Al3++ 3 SO42- Eletrlito: substncia cuja soluo conduz corrente eltrica. Ies: partculas com carga positiva ou negativa Equilbrio inico Elaborado por Antnio Adelino Quilala MOLCULA923382335 - molecula1@live.com.ptPgina 3 MOLCULA Resumo-1: a) COMPOSTO S INICOS+ H2ODISSOCIAOSOLUO INICA(ELECTROLITO)ex: o salb) COMPOSTOS MOLECULARES+ H2OSOLUO NO ELECTROLITICAex: o aucarINIZAOSOLUO ELECTROLITICAex: o vinagre 1.4 Teoria de cido base segundo Arrhenius. Arrhenius definiu: Acido como uma substncia que contendo hidrognio, se dissocia em solues aquosas produzindo ies H+. Exemplo -2: HCl(aq) H+(aq)+Cl -(aq) Todas as propriedades e caracterstica das solues acidas seriam devido a presena destes ies (H+). Base uma substancia que tendo o grupo OH na sua molcula, se dissocia originando o io OH - em soluo aquosa. Exemplo -2: NaOH(aq) Na+(aq)+OH -(aq) Todas as propriedades e caracterstica das solues bsicas seriam devido a presena destes ies (OH -). A reaco de neutralizao: no fundo uma reaco de um cido (H+) e de uma base (OH-) com a formao de gua.Na+(aq)+OH -(aq)H2O Comentrio -2 Com base na teoria de Arrhenius, possvel interpretar muitas reaces em soluo aquosa. Como se explica o facto de o amonaco (NH3), cuja molcula no contem grupo OH, mas apresenta comportamento bsico em soluo aquosa? Para este caso a teoria de Arrhenius torna-se demasiado restrita. Equilbrio inico Elaborado por Antnio Adelino Quilala MOLCULA923382335 - molecula1@live.com.ptPgina 4 MOLCULA 1.5 Teoria de cido base segundo Bronsted-Lowry (teoria protoltica). Acido uma espcie que cede protes (ies H+). Base uma espcie que recebe protes (ies H+) . Comentrio-3 Observe a reaco: HCH3COO + NH3 CH3COO-+ NH4+ Na reaco directa o HCH3COO comporta-se como um cido de Bronsted entregando o H+ ao NH3 que se comporta como uma base recebendo este proto (H+). Na reaco inversa (da direita para esquerda) o catioNH4+ cede o H+ comportando-se como um cido, ao passo que o anio CH3COO- recebe o H+ comportando-se como uma base. Os pares HCH3COO / CH3COO- e NH3 / NH4+ so chamados de pares cido-base conjugados, ou seja: O HCH3COO o cido conjugado da base CH3COO-. ONH3 a base conjugada do cido NH4+ Nota -2 Os cidos segundo a teoria de Bronsted so na maior parte dos casos molculas neutras (HCI, H2O etc.) ou caties (NH4+ +, H3O+, etc.) .. As bases podem ser anies (Cl-, OH-, etc.) ou molculas neutras (NH3, H2O,etc.). Ex- (para1.5): Escreve as frmulas dos cidos ou bases conjugadas das seguintes partculas em soluo aquosa: a) H2Sb)CO32- c)OH - d) H3O+e) SO42-f) Cl- Resoluo: a)H2S + H2O HS - + H3O+ o HS- a base conj. do cido H2S.(HS- /H2S). b) CO32- + H2O HCO3- + OH- o HCO3- o cido conj. da base CO32- .( HCO3-/ CO32-) c) OH a base conjugada do cido H2O. (OH /H2O) d) H3O+ o cido conjugado da base H2O. (H3O+/H2O) e) SO42- a base conjugada do cido HSO4-.( SO42-/ HSO4-) f) Cl- a base conjugada do cido HCl. (Cl-/HCl) 1.5.1. Se um determinado cido for fraco, a sua base conjugada ser forte, e vice-versa. Pesquisa de turma: teoria de cido base segundo Lewis Equilbrio inico Elaborado por Antnio Adelino Quilala MOLCULA923382335 - molecula1@live.com.ptPgina 5 MOLCULA 1.6 Constante do produto inico da gua (KW) Na gua ocorre a seguinte reaco reversvel: H2O H+ + OH - Aplicando a lei de aco das massas ao equilbrio, vem ou | | | | | | + = OH H O H K2 Medies efectuadas a 25 C indicam que;

| | | | M x OH H710 0 , 1 += = Note-se que a quantidade de molculas de gua que sofre ionizao no extremamente elevada pelo que se pode considerar ' | |WK te cons O H K = = tan2 Esta constante de equilbrio (KW) o produto inico da gua | | | | + = OH H KW

Que a 25 C

( )2710 0 , 1= x KW Ou seja 1410 0 , 1= x KW O produto inico da gua aumenta com a temperatura isto , s depende da temperatura. S a 25 C que KW igual a 1,0x10 -14 1.7 - Se numa soluo a concentrao de H+ for igual a concentrao de OH -, a soluo ser Neutra. [H+] =[OH -] => Soluo Neutra. 1.8 - Se numa soluo a concentrao de H+ for maior que a concentrao de OH - , a soluo ser cida.[H+] > [OH -]=> Soluo cida. 1.9 - Se numa soluo a concentrao deH+ for menor que a concentrao de OH -, a soluo ser Bsica. [H+]< [OH -]=> Soluo Bsica. Obs-1 Devemos sempre nos recordar que o valor de Kw vria com a temperatura, s 25C que Kw = 1,0xl0-14 . EQUILBRIO DE CIDO BASE Vimos atrs que os electrlitos que se dissociam nas suas solues de uma forma incompleta dizem-se Fracos, e que nestas solues estabelece-se um equilbrio entre as molculas no dissociadas e os ies resultante desta dissociao. | | | || | O HOH HK2 +=Equilbrio inico Elaborado por Antnio Adelino Quilala MOLCULA923382335 - molecula1@live.com.ptPgina 6 MOLCULA . Por exemplo numa soluo de cido actico,HCH3COO (que um cido fraco) estabelece-se o equilbrio seguinte: HCH3COO + H2O . H +(aq)+ CH3COO-(aq) Cuja constante de equilbrio de dissociao (Kd) dada por Nota-3: [ ] = Concentrao da substancia em questo. A [H2O] considerada constante, e no includa na expresso da constante de equilbrio de dissociao. Muitas vezes, usa-se Ka ou Kb no lugar de Kd para indicar que se trata da constante de equilbrio de um cido ou uma base. 2.1 - De uma forma geral a dissociao de um acido monoprtico , HX a constante de equilbrio de dissociao pode ser expressa como: HX H++X Nota-4: Quanto mais forte for o cido, maior ser a dissociao, donde maior ser o valor da constante de dissociao Kd. 2.2 Os cidos diprtico (por exemplo H2X) dissociam-se por etapas, e seus equilbrios de dissociao podem ser caracterizados por constante de | | | || | COO HCHCOO CH HKd33 +=| | | || | HXX HKd +=| | | || | X HX HK HX H X H21 2 + += + cido monoprtico: cidos que possuem apenas um hidrognio ionizvel. (HX) cido poliprtico: cidos que possuem mais de um hidrognio ionizvel. (HnX) Equilbrio inico Elaborado por Antnio Adelino Quilala MOLCULA923382335 - molecula1@live.com.ptPgina 7 MOLCULA Para a dissociao global teramos: Nota-5:O valor de K1 sempre maior que o valor de K2, isto , o primeiro estagio da dissociao sempre mais completo que o segundo estagio. Os valores das constantes de ionizao de muitos cidos (Ka) j foram determinados experimentalmente e encontram-se tabelados mesmatemperatura. Por meio dos valores tabelados podemos comparar a fora desses cidos: Obs-2: Desenvolvimento semelhante pode ser aplicado as bases. YOH Y++OH 2.3 - O grau de dissociao(simbolizado habitualmente por ) definido como sendo o quociente (diviso) do nmero de mol ionizados(x) pelo nmero total de mol posto na soluo (C). W

2.4 - Lei de diluio de Ostwald. Ostwald teve a ideia de exprimir as concentraes que aparecem na expresso da constante de equilbrio em termos de grau de dissociao (ionizao). Considere o equilbrio de dissociao inica no caso mais simples, do electrlito do tipo HX vem o esquema:

HX H++ X Concentrao inicial C0 0 Variao da concentrao - x + x + xConc. no equilbrio (fim)C x x x Sendo

implica que o numero de moleculas dissociadaslogo teremos: | | | || | + + = + HXX HK X H HX222| | | || | X HX HK K K X H X Hglobal2222 1222 + += = + | | | || | YOHOH YKb +=Equilbrio inico Elaborado por Antnio Adelino Quilala MOLCULA923382335 - molecula1@live.com.ptPgina 8 MOLCULA HX H++ X Conc. no equilbrio (fim) C CCC

S