não iônica
iônica
No equilíbrio um indicador básico funciona da seguinte forma, na forma InOH ele possui uma determinada cor e na forma iônica In+ ele possui
outra cor.
(indicador básico)
InOH ⇌
In
++
OH
-Cor na forma
cor na
forma
não iônica
iônica
Em laboratório pode-se medir o pH de soluções de três maneiras principais:
pHmetro - aparelho que mede a atividade dos íons H+ na solução,
seu funcionamento requer o conhecimento de um pouco de eletroquímica. Basicamente o pHmetro mede pequenas diferenças de potencial (mV - milivolts), para tanto, dois eletrodos separados por uma pequena distância medem a voltagem que varia com a concentração hidrogeniônica do sistema, ou seja, com o pH. Existem eletrodos muito pequenos que são capazes de medir o pH dentro de uma única célula.
WWW.splabor.com.br
Papeis indicadores - pequenas fitas contendo diferentes indicadores que por meio da leitura das colorações possibilita saber se um meio é ácido, ou básico, ou neutro (papel de tornassol), ou definir o pH (números inteiros).
http://redes-
cepalcala.org/olivaryescuela/divulgacion/5_Feria_Sevilla/Proyecto/aderezo_industrial/entamad o.html
Soluções indicadoras de pH - soluções preparadas pela dissolução de ácidos fracos em diferentes solventes,como a água, o álcool, etc. Essas soluções possuem faixa de viragem, ou seja, mudam de cor de acordo com a variação do pH. Muitas soluções indicadoras são conhecidas, algumas naturais e outras artificiais,entre as artificiais pode-se citar:
Indicador pH cor pH cor
Violeta de metila < 1 Amarel
o > 1,5 Lilás
Azul de timol < 2 vermel ho > 2 e < 8,5 > 9 amarelo azul Alaranjado de metila < 4 vermel ho > 4 amarelo Vermelho de
metila < 5 vermelho > 5 amarelo
Fenolftaléina < 8 incolor > 8 rosa Amarelo de alizarina R < 10 amarel o > 11 vermelho
Abaixo as estruturas e as cores da fenolftaleína.
C O C O OH HO HO OH C O H C O -O O- C C O -O O INCOLOR VERMELHO
Abaixo as estruturas e as cores do azul de timol.
HO O S O O OH
VERMELHO AMARELO AZUL
O
SO3-
OH O
SO3-
O-
Abaixo as estruturas e as cores do azul de bromotimol.
HO O S O O Br OH Br AMARELO AZUL O SO3- OH Br Br Exercícios resolvidos.
1 - Em uma solução 0,00010 mol/L de HCl qual a concentração de íons H + e
de íons OH -? Qual a quantidade de íons H+ provenientes da dissociação das
moléculas de água? No equilíbrio
O HCl é um ácido forte e desta maneira está totalmente dissociado, ou seja, a concentração de íons H + e de Cl -são iguais a concentração da
solução do ácido, em outras palavras, [H +] = 0,00010 mol/L ou 1,0.10-4
mol/L. Como a quantidade de íons H + provenientes da auto ionização da
água são desprezíveis frente a quantidade liberada pelo ácido consideraremos que:
[H +] = 0,00010 mol/L + (contribuição da água) ¸ 0,00010 mol/L
Retornando a equação [H +] . [OH -] = 1,0.10 -14 e substituindo-se a
concentração de H +, teremos:
0,00010 . [OH -] = 1,0.10 -14 [OH -] = 1,0.10 -14 / 0,00010 = 1,0.10 -10
Como a quantidade de íons H + e de íons OH - gerados da quebra de
moléculas de água são iguais, a quantidade de íons H +gerados é igual a
1,0.10 -10mol/L; observe que essa quantidade é desprezível frente a
quantidade de íons H + gerados pela dissociação do ácido.
2 - Em uma solução 1,0.10 - 8 mol/L de HCl qual a concentração de íons H + e
de íons OH - ? Qual a quantidade de íons H+ provenientes da dissociação das
moléculas de água?
A resolução deste exercício é parecida com a do anterior, porém deve-se notar que a concentração do ácido é bastante baixa e deveremos neste caso não desprezar a auto ionização do ácido.
[H +] . [OH -] = 1,0.10 -14.
[H +] = 1,0.10 - 8 mol/L + (contribuição da água) = (1,0.10 - 8 + 1,0.10 - 7)
mol/L
[H +] = 1,1.10 -7mol/L
1,1.10 -7. [OH -] = 1,0.10 -14 [OH -] = 1,0.10 -14 / 1,1. 10 -7 = 9,1.10 -8
A quantidade de íons H +gerados da auto ionização da água é igual a
9,1.10 - 8 mol/L; observe que essa quantidade NÃO é desprezível frente a
1 - Ao tomar dois copos de água, uma pessoa diluiu seu suco gástrico (solução contendo ácido clorídrico) de pH = 1, de 50 para 500 ml. Qual será o pH da solução resultante logo após a ingestão da água?
a) 0 b) 2 c) 4 d) 6 e) 8
2 - O "leite de magnésia", constituído por uma suspensão aquosa de Mg(OH)2 apresenta pH igual a 10. Isto significa que:
a) o "leite de magnésia" tem propriedades ácidas. b) a concentração de íons OH é igual a 1010 mol/L.
c) a concentração de íons H3O+ é igual a 1010 mol/L.
d) a concentração de íons H3O+ é igual a 1010 mol/L.
e) a soma das concentrações dos íons H3O+ e OH é igual a 1014 mol/L.
3 - VALOR NUMÉRICO DO PRODUTO IÔNICO DA ÁGUA=1,0×1014
Leite de magnésia é essencialmente uma suspensão de hidróxido de magnésio em água. A solubilidade de Mg(OH)2, à temperatura ambiente, é
1,5×104 mol/L. Logo, o pH do leite de magnésia está entre:
a) 7 e 8. b) 8 e 9. c) 9 e 10. d) 10 e 11. e) 11 e 12.
4 - VALOR NUMÉRICO DA CONSTANTE DE DISSOCIAÇÃO DO ÁCIDO ACÉTICO=1,8×105
Dada amostra de vinagre foi diluída com água até se obter uma solução de pH=3. Nesta solução as concentrações, em mol/L, de CH3COO de
CH3COOH são, respectivamente, da ordem de:
a) 3×103 e 5×102. b) 3×103 e 5×105.
c) 1×103¤ e 2×102. d) 1×103¤ e 5×1010. e) 1×103¤ e
5×102.
5 - A 60°C o produto iônico da água, [H+]×[OH], é igual a 1,0×1013¤.
Em relação a soluções aquosas nesta temperatura são feitas as seguintes afirmações:
I. Soluções ácidas são aquelas que têm pH < 6,5. II. Soluções neutras têm pH = 6,5
III. Soluções básicas têm pH > 6,5. IV. pH+pOH tem que ser igual a 13,0.
V. Solução com pH = 14 é impossível de ser obtida. Das afirmações anteriores estão CORRETAS:
a) Apenas V b) Apenas I e III c) Apenas II, IV e V d) Apenas I, II, III e IV e) Nenhuma
6 - Determine a massa de hidróxido de potássio que deve ser dissolvida em 0,500 ml de água para que a solução resultante tenha um pH 13 a 25°C.
7 - Para estudar o pH de diferentes sistemas, mantendo-se a temperatura constante, fez-se a seguinte experiência:
Em 4 balões volumétricos numerados I, II, III e IV, colocou-se 10mL de diferentes soluções, conforme o indicado a seguir:
balão I : 10mL de HCl 0,1M balão II : 10mL de NaOH 0,1M balão III : 10mL de H3CCOOH 0,1M
balão IV : 10mL de NH4OH 0,1M
e adicionou-se água a cada um dos balões, até se obter 1L de solução.
Assinale a alternativa que indica, corretamente, o pH encontrado em cada um dos balões:
8 - Ácido adípico e málico são usados para controlar o pH de refrigerantes. Mostre qual dos dois ácidos, ao ser adicionado até a concentração de 0,5 grama por litro de refrigerante, acarretará pH resultante mais baixo. A resposta pode ser justificada sem cálculos.
9 - O indicador azul de bromotimol fica amarelo em soluções aquosas de concentração hidrogeniônica maior do que 1,0x107mol/L e azul em soluções de concentração hidrogeniônica menor do que 2,5x107mol/L. Considere as três soluções seguintes, cujos valores do pH são dados entre parênteses: suco de tomate (4,8), água da chuva (5,6), água do mar (8,2). Se necessário, use log 2,5 = 0,4.
As cores apresentadas pelas soluções suco de tomate, água da chuva e água do mar são, respectivamente:
a) amarelo, amarelo, amarelo. b) amarelo, amarelo, azul. c) amarelo, azul, azul. d) azul, azul, amarelo. e) azul, azul, azul.
10 - Entre os antiácidos caseiros, destacam-se o leite de magnésia e o bicarbonato de sódio. Quantas vezes o leite de magnésia (pH = 11) é mais básico do que uma solução de bicarbonato de sódio (pH = 8)?
a) 3 b) 19 c) 88 d) 100 e) 1000
11 - Numa solução de 1,0×10¦mol/L de Ar(OH), a concentração de íons ArØ+¤ e o pH são, respectivamente:
a) 1,0×10¦mol/L, 4,52. b) 1,0×10¦mol/L, 5,00. c) 1,0×10¦mol/L, 9,48. d) 3,0×10¦mol/L, 4,52. e) 3,0×10¦mol/L, 9,48.
12 - Nas estações de tratamento de água, adiciona-se cloro à água para sua desinfecção. A ação desinfetante do cloro, na realidade, deve-se ao ácido hipocloroso, HClO, que se forma como produto da interação do cloro com a água
Cl2 (g) + H2O
⇌
HClO(aq) + H+(aq) + Cl(aq)HClO(aq)
⇌
H+(aq) + ClO(aq)Sobre este processo, afirma-se:
I. aumentando-se a acidez, ou seja, reduzindo-se o pH, haverá maior quantidade de HClO do que ClO.
II. reduzindo-se a acidez, ou seja, aumentando-se o pH, haverá maior quantidade de ClO do que HClO.
III. aumentando-se [H+], o pH também aumenta e a concentração de
Dessas afirmações,
a) apenas I e II são corretas. b) I, II e III são corretas. c) somente I é correta. d) somente II é correta. e) apenas I e III são corretas.
13 - Com ou sem açúcar o cafezinho é consumido por milhões de brasileiros. Sabendo-se que no cafezinho a concentração molar de íons H+ é
1,0.105mol/L, o seu pOH a 25°C e o caráter do meio são respectivamente:
a) 7 ; neutro b) 5 ; ácido c) 9 ; básico d) 5 ; básico e) 9 ; ácido
14 - Uma solução aquosa de ácido etanóico (ou acético) de concentração molar 0,001 mol/L (de grau de ionização igual a 10,0%) é colocada em tubos de ensaios contendo alguns indicadores de pH. Qual o valor do pH e a coloração da solução resultante, no tubo de ensaio contendo alaranjado de metila ou heliantina?
a) pH = 3 - róseo b) pH = 4 - róseo c) pH = 5 - incolor d) pH = 3 - amarelo e) pH = 4 - alaranjado
15 - Quando o pH da água da chuva fica abaixo de 5,0 ocorre o fenômeno denominado chuva ácida. Assinale a alternativa na qual a concentração de HNO3 (massa molar = 63 g.mol1), isoladamente, seria
suficiente para que se considerasse a chuva como ácida. a) 7.102 mg.L1. b) 103¤ mM. c) 7.103¤ g.L1.
d) 7.106 % (m/m). e) 2.107 M.
16 - O conceito de pH foi introduzido na química pelo químico dinamarquês Soren Peter Lauritz Sorensen, em 1909, para facilitar a
contém o pH da solução que se obtém ao ser feita a dissolução de 5,6 g de KOH (56 g mol -1) em um litro de água.
a) 1,0 b) 3,0 c) 11,0 d) 13,0
17 - Segundo projeções da indústria sucroalcooleira, a produção de açúcar e álcool deverá crescer 50 % até 2010, tendo em vista as demandas internacionais e o crescimento da tecnologia de fabricação de motores que funcionam com combustíveis flexíveis. Com isso a cultura de cana-de-açúcar está se expandido bem como o uso de adubos e defensivos agrícolas. Aliados a isto, está o problema da devastação das matas ciliares que tem acarretado impactos sobre os recursos hídricos das áreas adjacentes através do processo de lixiviação do solo. Além disso, no Brasil cerca de 80 % da cana de açúcar plantada é cortada a mão, sendo que o corte é precedido da queima da palha da planta.
A quantificação de metais nos sedimentos de córregos adjacentes às áreas de cultivo, bem como na atmosfera, é importante para reunir informações a respeito das conseqüências ambientais do cultivo da cana de açúcar.
Para extrair o cobre e o zinco do sedimento de córregos adjacentes à área de cultivo de cana-de-açúcar, utiliza-se uma mistura dos ácidos HCl HNO3 e HF.
Dado: Ka(HF) = 3, 5 × 104 mol/L a 25 °C
Com base nos conhecimentos sobre o tema, é correto afirmar:
I. As substâncias cloreto de hidrogênio, ácido nítrico e ácido fluorídrico, quando dissolvidas em água, comportam-se como ácidos de Lewis.
II. O ácido nítrico, quando dissolvido em água, torna a concentração do íon H+ maior que 1 × 107 mol/L a 25 °C.
III. Uma solução de HCl de concentração 0, 1 mol/L possui pH maior que 7.
IV. Ao adicionar HF em água, a reação de ionização não ocorre totalmente.
Assinale a alternativa que contém todas as afirmativas corretas. a) I e II. b) I e III. c) III e IV. d) I, II e IV. e) II, III e IV.
18 - A conhecida escala de pH é logarítmica. A variação de uma unidade de pH nessa escala significa uma variação de 10 vezes da concentração de íons H+(aq). Sendo assim, considere amostras de água
mineral adquiridas no comércio, que são provenientes de duas fontes naturais diferentes:
Para que uma amostra de 1 litro da água da fonte 1 origine uma solução aquosa com o mesmo pH da água mineral da fonte 2, a ela deverá ser acrescentada água destilada até atingir o volume de
a) 2 litros. b) 10 litros. c) 20 litros. d) 100 litros.e) 200 litros.
19 - A acidez dos vinhos influencia sua estabilidade, coloração e sabor. Ela pode ser avaliada através do pH e da concentração dos ácidos orgânicos. Dentre os ácidos orgânicos presentes nos vinhos, alguns são provenientes da uva e outros são resultantes do processo de fermentação ou ainda, utilizados como conservantes.
a) Considere três soluções aquosas distintas, cada uma contendo respectivamente 0,10 mol/L de ácido benzóico, 0,10 mol/L de ácido acético e 0,10 mol/L de ácido láctico. De acordo com a tabela a seguir (figura 1), qual dessas soluções irá apresentar maior valor de pH? Justifique.
b) Além do ácido benzóico, o benzoato de sódio também pode ser usado na conservação de alimentos. Complete a reação a seguir na figura 2. c) As grandes vinícolas do mundo têm uma grande preocupação com a qualidade do fechamento das garrafas de vinho. O vinho pode sofrer alterações transformando-se em "vinagre" (ácido acético). Esse processo pode acontecer mesmo em garrafas fechadas, mas muito lentamente. Deixando a garrafa aberta, esse processo ocorre rapidamente. Qual seria o fator responsável pelo aumento da velocidade dessa reação? Explique.
20 - VIDA MARINHA EM RISCO
O gás carbônico (CO2) é um dos responsáveis pelo chamado
"efeito estufa", um fenômeno que ocorre naturalmente em nosso planeta há bilhões de anos. A presença desse gás na atmosfera permite a entrada de radiação solar, mas, por absorver parte dos raios infravermelhos refletidos pela superfície da Terra, aprisiona calor na troposfera, permitindo que a temperatura média do planeta seja adequada à manutenção da vida.
Nos últimos dois séculos a concentração de gás carbônico na atmosfera tem crescido consideravelmente, e, por conta disso, acredita-se
atividades humanas, em especial a queima de combustíveis fósseis para a obtenção de energia, necessária para abastecer indústrias, automóveis e residências, e a devastação de florestas por meio de desmatamentos e queimadas.
Já tem sido registrados muitos efeitos da elevação da concentração atmosférica de CO2 e do aquecimento global para os seres
vivos.
Por exemplo, o excesso de CO2 na atmosfera faz com que os
oceanos absorvam mais desse gás, o que aumenta a acidez da água.
Estima-se que esta mudança já tenha afetado cerca de 60 % dos bancos de corais do planeta. Por outro lado, um ligeiro aquecimento da água tem provocado a diminuição de populações de zooplâncton em certas regiões.
Recentemente foi elaborado um documento por cientistas de vários países, demonstrando que a elevação da temperatura global e suas consequentes mudanças climáticas estão em velocidade e intensidade maiores do que se pensava. Diante desse quadro, diversas estratégias vêm sendo discutidas visando a diminuir a quantidade de CO2 e de outros gases
estufa na atmosfera, como, por exemplo, a redução da queima de combustíveis fósseis, o reflorestamento de áreas devastadas e, até mesmo, propostas originais como a possibilidade de se multiplicar o fitoplâncton.
Com base em seus conhecimentos de Química responda:
O aumento da concentração de gás carbônico (CO2) na atmosfera
implica a diminuição de pH da água dos oceanos. Explique esse fato, sabendo que a dissolução do CO‚ em água envolve um equilíbrio químico com formação do íon bicarbonato (HCO3 ). Equacione o processo.
Tampões
Qualquer solução que contenha ácido fraco ou base fraca é capaz de absorver pequenas quantidades de um ácido forte ou de uma base forte com pequena variação do pH dos sistema. Quando se adiciona uma pequena quantidade de ácido forte, o ânion do ácido fraco que é uma base fraca neutraliza-o, o mesmo raciocínio pode ser usado para a adição de uma base forte, neste caso, o ácido fraco neutraliza-a. As reações podem ser mais bem interpretadas.
HA ⇌ H+ + A-
A adição de um ácido forte gera aumento na concentração de H +,
este se associa ao ânion A - formando mais HA, dessa forma certa
quantidade de H+ introduzida por meio da adição do ácido forte é retirada
do sistema e implica em pequena variação do pH.
A adição de uma pequena quantidade de uma base forte gerará aumento da concentração de íons OH-, porém essas hidroxilas reagirão com
o ácido fraco HA formando água e diminuindo a quantidade de OH-
Se utilizarmos um ácido fraco como o ácido acético (etanóico) os equilíbrios ficam assim:
H+ + CH
3COO- ⇌ CH3COOH (adição de ácido forte)
OH- + CH
3COOH ⇌ CH3COO- (adição de base forte)
Pode-se pensar em um equilíbrio semelhante para a adição de ácido forte ou de base forte em uma solução contendo uma base fraca como uma solução de amônia.
H+ + NH
3 ⇌ NH4+ (adição de ácido forte)
OH- + NH
4+ ⇌ H2O + NH3 (adição de base forte)
Soluções formadas por ácidos fracos e por seus ânions, e soluções formadas por bases fracas e seus cátions, são chamadas de tampões. Tampões com pH menor que 7, são feitos com ácidos fracos e seus ânions, e com pH maior que 7, são feitos com bases fracas e seus cátions. Obtêm-se tampões ácidos misturando-se soluções de ácido acético (Ka = 1,8.10-5) com
soluções de acetato de sódio, por exemplo. Tampões alcalinos podem ser obtidos por meio de mistura de soluções de amoníaco/hidróxido de amônio (Kb = 1,8.10-5) com soluções de algum sal de amônio, como o cloreto de
amônio (NH4Cl).
Um tampão ácido acético / acetato - nestes sistemas, a concentração de H+ e consequentemente o pH, são determinados pelas
concentrações relativas do ácido e do seu ânion.
CH3COOH ⇌ H+ + CH3COO-
Ka=[H
+].[CH
3COO
−]
[CH
3COOH ]
isolando-se H+,[H
+]=Ka .[CH
3COOH ]
[CH
3COO
−]
Para se calcular a concentração hidrogeniônica e o pH, deveremos possuir o valor de Ka do ácido fraco em questão (Ka do ácido acético vale 1,8.10-5) e os valores das concentrações do ácido (CH
3COOH ) e de seu
ânion (CH3COO- ). Como os sais se dissociam por completo, a concentração
do ânion é dependente da concentração do sal e de sua fórmula. Assim uma solução de acetato de sódio 0,5 mol/L (Na CH3COO) apresentará 0,5 mol/L
de íons acetato (CH3COO- ), já uma solução 0,5 mol/L de acetato de ferro III
(Fe(CH3COO)3) apresentará 1,5 mol/L de íons acetato (3 x 0,5 mol/L). Como
no tampão uma parte do ácido também se dissocia, haverá um acréscimo da quantidade de íons acetato provenientes desta dissociação. A quantidade de acetato proveniente do ácido é igual a concentração de íons H+, uma vez
que uma molécula do ácido dissociado forma somente um cátion hidrogênio e um ânion acetato, as quantidades destes íons são muito pequenas (mesmo para soluções do ácido em água) e em tampões, a quantidade de
de Le Chatelier) ou seja, o aumento da concentração do ânion gerado pela dissociação do sal desloca o equilíbrio para os reagentes, dessa forma a quantidade de H+ será menor que a quantidade gerada por uma solução do
ácido. Por estes motivos, a quantidade de íons acetato gerados pela dissociação do ácido será praticamente desprezível quando comparada a quantidade do mesmo íons gerada pela dissociação do sal.
Se utilizarmos soluções de mesma concentração de ácido e de sal, por exemplo, 0,2 mol/L teremos:
[H
+]=1,8.10
−5.0,2
0,2=1,8.10
−5
, neste caso quando a concentração do ácido for igual a concentração do ânion, o pH poderá ser determinado pela determinação do pKa. Uma equação mais genérica pode ser desenvolvida para estes sistemas, ela é muito usada em livros de cunho biológico.
pH= pKa+log
[ânion , A
−]
[ácido , HA ]
Equação de Henderson-Hasselbalchpara ácidos fracos
Uma equação similar pode ser desenvolvida para sistemas alcalinos formados entre uma base fraca e um sal da mesma,como exemplo hidróxido de amônio (NH4OH) e cloreto de amônio (NH4Cl).