Roteiro06

ROTEIRO Nº 06 – EQUILÍBRIO QUÍMICO EM SOLUÇÕES AQUOSAS

O equilíbrio químico é caracterizado pela constância das propriedades macroscópicas enquanto os processos em nível molecular, prosseguem, compensando-se dinamicamente. Essas modificações das propriedades macroscópicas cessam a partir do momento em que as velocidades das reações direta e inversa se igualam. Quando então, é atingido o equilíbrio, estabelece-se uma relação constante entre as concentrações dos reagentes e dos produtos.

PRODUTO IÔNICO DA ÁGUA E pH Equilíbrio iônico

Medidas experimentais de condutibilidade elétrica e outras evidências mostram que a água, quando pura ou quando usada como solvente, se ioniza numa extensão muito pequena, originando o equilíbrio:

H2O(l) + H2O(l) H3O+_{(aq) + OH} -(aq)

(ou H+₎

Na água pura, sempre a concentração de íons H+ _{é igual a concentração de} íons OH-_{, pois cada molécula de água ionizada origina um íon H}+ _{e um íon OH}-_.

Em diferentes temperaturas, a condutibilidade da água varia de acordo com a temperatura, ou seja um aumento da temperatura provoca um aumento da ionização da água. Embora a quantidade de íons H+ _{e OH}- _{presentes no equilíbrio sofram} variação em função da temperatura, as suas concentrações sempre serão iguais entre si:

Água pura [H+_{] = [OH}-_]

A 25 ºC, as concentrações molares de H+ _{e OH}- _{na água pura são iguais entre} si e apresentam um valor igual a 10-7 _{mol L}-1_.

Água pura a 25 ºC [H+_{] = [OH}-_{] = 10}-7 _{mol L}-1_.

Produto iônico da água (kw)

kw = [H+_{] [OH}-_]

onde o kw corresponde à constante de ionização da água e cujo valor pode ser calculado, a 25 ºC, pois já conhecemos os valores de [H+_{] e [OH}-_{] a essa} temperatura:

kw = [H+_{] [OH}-_]

kw = (10-7_{) (10}-7_{) kw = 10}-14

CURSO: ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA: QUIMICA

ROTEIROS AULAS PRÁTICAS Profª MSc. Régia Maria Avancini

As soluções onde [H+_{] = [OH}-_{] são consideradas neutras; isso ocorre também} na água.

Em soluções ácidas ou básicas notamos que:

O termo pH (potencial hidrogeniônico) foi introduzido, em 1909, pelo bioquímico dinamarquês Sorem Peter Lauritz Sorensen (1868-1939), para facilitar seu trabalhos no contole de qualidade de cervejas. Ele propôs o uso da escala de pH como um método alternativo de determinação de [H+_{]. Sorensen adotou o termo pH} para indicar o cologarítmo na base 10 da concentração de H+_{. Observe:}

pH = colog10 [H+_{] ou pH = - log [H}+_{] ou pH = log 1} [H+_]

veja exemplos:

Se aplicarmos essa escala ao

O pH, potencial hidrogeniônico ou potencial hdrogênio iônico, é um índice que indica a acidez, neutralidade ou alcalinidade de um meio qualquer. A escala do pH pode variar de 0 até 14, sendo que quanto menor o índice do pH de uma substância, mais ácida esta substância será, veja o pH de algumas substâncias:

Ácido de bateria - < 1,0 Coca-cola - 2,5

Água Pura - 7,0

Saliva Humana - 6,5 - 7,4 Cloro - 12,5

O pH menor que 7 indica que tal substância é ácida, para pH maior que 7 indica que a substância é básica e para substância com pH 7 indica que ela é neutra. O valor do pH está diretamente relacionado com a quantidade de íons hidrogênio de uma solução.

Na água e nas soluções neutras, a 25 ºC, temos: [H+_{] = [OH}-_{] = 10}-7 _{mol l}-1

Logo, soluções neutras apresentam pH = 7.

Quanto maior a [H

_{] mais ácida é a solução.}

Quanto maior a

[H

_{] mais básica (alcalina) é a solução.}

[H+_{] = 10}-8 _{mol L}-1 pH = - log [H+_] pH = - log 10-8 pH = -(-8) log 10 1 pH = 8 [H+_{] = 10}-6 _{mol L}-1 pH = - log [H+_] pH = - log 10-6 pH = -(-6) log 10 1 pH = 6



Água pura a 25°C:

[H

_{] = [OH}

_{] = 10}

_{mol/L  pH = 7 e pOH = 7}



Solução ácida:

[H

_{] > 10}

_{e [OH}

_{] < 10}

_{ pH < 7 e pOH > 7 (25°C)}



Solução básica:

[OH

_{] > 10}

_{e [H}

_{] < 10}

_{ pOH < 7 e pH > 7 (25°C)}

Quanto menor o pH, mais ácida e menos básica é a solução.

Quanto maior o pH, menos ácida e mais básica é a solução.

A escala de pH apresenta normalmente valores que variam de zero a 14. O esquema a seguir mostra uma relação entre os valores de pH e as concentracões de H+ _{e OH}- _{em água, a 25 ºC.}

b

EXPERIMENTO

EXPERIMENTO OBJETIVOS

- Reconhecer a acidez e básicidade ou alcalinidade de substâncias.

-Conhecer os diversos metodos empregados para a determinação do pH de substâncias. - Determinar, por meio do método Potenciométrico, o pH de substâncias utilizadas na área da estética e da cosmética.

- Determinar o pH de substâncias utilizando fitas de indicador universal e por meio de indicadores ácido-base..

AMOSTRAS

PROCEDIMENTO

Medida do pH das amostras

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

[H+_{] 1 10}-1 ₁₀-2 ₁₀-3 ₁₀-4 ₁₀-5 ₁₀-6 ₁₀-7 ₁₀-8 ₁₀-9 ₁₀-10 ₁₀-11 ₁₀-12 ₁₀-13 ₁₀-14

[OH-_]10-14 ₁₀-13 ₁₀-12 ₁₀-11 ₁₀-10 ₁₀-9 ₁₀-8 ₁₀-7 ₁₀-6 ₁₀-5 ₁₀-4 ₁₀-3 ₁₀-2 ₁₀-1 ₁

acidez basicidade ( ou alcalinidade)

- Proceda a calibração do aparelho escolhendo os padrões apropriados.

- Posicione o eletrodo limpo e seco na amostra cujo pH deseja determinar, tendo o

cuidado de antes ajustar a temperatura do aparelho com a amostra; aguarde estabilização.

-Verifique o valor do pH . Anote-o.

-Retire o eletrodo da amostra, lave-o bem com água destilada e coloque-o no suporte

do aparelho, imergindo em KCl.

Proceda a leitura do pH utilizando, agora, as fitas indicadoras de pH. Siga as orientações da Professora.

RESULTADOS

AMOSTRA pH Temperatura (ºC)

EXPLIQUE OS RESULTADOS OBSERVADOS:

Por que o pH do cimento é alcalino? Explique utilizando a reação quimica.

Por que o pH da cal é alcalino? Explique utilizando a reação quimica.

Por que o pH da água pura é próximo ?

EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES:

1) Monte a escala de pH (sem consultar suas anotações e o caderno de estudos) indicando os valores da concentração de íons H+ _{e OH}- _.

2) A análise de uma determinada amostra de água coletada em um córrego detectou

pH = 5,4. A concentração de íons H+ _{nessa loção é:}

3) Uma amostra de solo tem pH = 7,01. Isto significa que: (indique as corretas) a) Apresenta propriedades fortemente alcalinas.

b) A concentração de íons H+ _{presentes é 10}7 _mol/l.

c) A concentração de íons H+ _{presentes é 10}-7 _mol/l.

d) A concentração de íons OH- _{presentes é 10}7 _mol/l.

e) A concentração de íons OH- _{presentes é 10}-7 _mol/l.

“O produto analisado é uma solução que apresenta pH = 5.” Podemos concluir que

a) A solução tem caráter básico.

b) A concentração hidrogeniônica é 10-5 _mol/l.

c) A concentração hidroxiliônica é 10-7 _mol/l.

d) A constante de ionização da água é 10-5_.

e) O produto é uma solução não eletrolítica.

5) Em Campo Grande, no ano de 2007, os alunos do primeiro semestre do curso de

Engenharia realizaram trabalho sobre a acidez da chuva após o período de estiagem. O pH da chuva do início do mês de setembro foi 5,0. Isso significa uma concentração de íons H+ _da ordem de:

6) Constatou-se que a amostra de suco de laranja possui pH = 4. As concentrações de [ H+_]

[ OH- _{] são:}

7) Um refrigerante apresenta [ H+_{] = .10}-3 _{Mol/L. Qual o seu pH?}

8) Considerando as soluções aquosas de um ácido (HA) com os seguintes valores de

pH:

 Solução 1, pH = 2;  Solução 2, pH = 5;  Solução 3, pH = 6;

responda a seguinte pergunta e justifique sua resposta: qual dessas soluções tem maior acidez?

9) Determine o pH e a concentração hidrogeniônica de um produto industrializado

cuja concentração molar de hidróxido de potássio (KOH) é 0,0001 Mol.L-1_.

10) Calcule a [H+_{] e a [OH}-_{] de uma solução 0,01 M de ácido clorídrico (HCl) e seu pH.}

11) O pH de uma solução de ácido sulfúrico de concentração 0,001 M é igual a :

12) Qual o pH de uma solução de hidróxido de sódio 0,1 M?

13) A análise de uma amostra de água de um rio poluído revelou que sua concentração

hidrogeniônica ([ H+_{] ) é igual a 6,3 . 10} –5 _{Mol/L. Seu pH vale (Dado: log 6,3 = 0,8)}

14) A água esta se tornando cada vez mais escassa e as previsões dão conta que a metade da

população mundial deverá ficar sem água a partir do ano 2025. Assim é necessária e urgente a aplicação de práticas de conservação do solo e da água nos corpos d’água visando conciliar o uso dos recursos naturais e a produção de água.

Com esta preocupação algumas leis de proteção ambiental de certas cidades não permitem o lançamento em rios, entre outros, de efluentes com pH inferior a 5,0 ou superior a 9,0. No que se refere à acidez, os efluentes aquosos das indústrias A,B e C apresentam as seguintes concentrações:

Indústria [ ] no efluente

A 10-6 _Mol.L-1 _{de OH} -B 10-4 _Mol.L-1 _{de H}+ C 10-3 _Mol.L-1 _{de H}+

Quais os efluentes que poderiam ser lançados em rios sem tratamento prévio?