Química
Professor Diego Pisoni
Equilíbrio Iônico II
Hidrólise Salina
Pode-se provocar um desvio no equilíbrio da ionização da água pela adição dos íons hidrogênio ou hidróxido na forma de um ácido ou de uma base, respectivamente, ou pela adição de uma substância capaz de reagir com a água para alterar as concentrações relativas dos íons H+ e OH– na solução resultante.
Uma substância dessa natureza pode ser um íon produzido pela dissociação de um sal. A reação entre a água e os íons de um sal denomina-se hidrólise salina e segue os princípios do equilíbrio químico.
a) Sais de caráter neutro: sais que produzem íons apróticos que não sofrem hidrólise
Esses íons, cátions e ânions, são conjugados fracos, pois são derivados de eletrólitos fortes. Por conseguinte, não reagem com a água, não deslocam o equilíbrio e não alteram as concentrações de H+ e OH– no solvente H2O e, dessa forma, produzem um meio neutro.
Ou seja, quando um sal de caráter neutro é dissolvido em água não ocorre hidrólise nem do cátion nem do ânion (íons apróticos):
Dissociação do sal: MX(s) M+(aq) +X–(aq)
Sal de caráter neutro M+:cátion de base forte e X–: ânion de ácido forte Exemplos: NaCl, Na2SO4, CaBr2, KClO4, KNO3, etc.
b) Sais de caráter ácido: sais que produzem cátions doadores de prótons (protogênicos)
Esses cátions são considerados ácidos, de acordo com a teoria de Brönsted-Lowry, pois, na hidrólise, liberam prótons, tornando a solução mais ácida. Esse tipo de hidrólise ocorre, geralmente, entre sais derivados de uma base fraca e um ácido forte (originando um ácido conjugado forte).
Ou seja, quando um sal de caráter ácido é dissolvido em água ocorre a hidrólise do cátion (cátion protogênico) e não ocorre a hidrólise do ânion:
Dissociação do sal: MX(s) M+(aq) +X–(aq)
Hidrólise do cátion do sal: M+ + H2O⇌ MOH(aq) + H+(aq)
Sal de caráter ácido M+:cátion de base fraca e X–: ânion de ácido forte Exemplos: NH4Cl, NH4NO3, CuSO4, FeBr3, etc.
c) Sais de caráter básico: sais que produzem ânions aceptores de prótons (protofílicos)
Esses ânions, de acordo com as interpretações de Brönsted- Lowry, definem-se como bases. Como consequência da aceitação de prótons por parte dos ânions, há uma diminuição na concentração de íons H+ da solução, que a torna básica. Esse tipo de hidrólise ocorre, geralmente, entre sais derivados de um ácido fraco e de uma base forte. Isso ocorre porque o ânion derivado de um ácido fraco é uma base conjugada forte e, por isso, reage com a água.
Ou seja, quando um sal de caráter básico é dissolvido em água ocorre a hidrólise do ânion (ânion protofílico) e não ocorre a hidrólise do cátion:
Dissociação do sal: MX(s) M+(aq) +X–(aq)
Hidrólise do ânion do sal: X– + H2O⇌ HX(aq) + OH– (aq)
Sal de caráter básico M+:cátion de base forte e X–: ânion de ácido fraco Exemplos: KF, CaCO3, NaCH3COO, KCN, Na2S, KNO2, Li2CO3, etc.
Equilíbrio de Solubilidade
O equilíbrio de solubilidade é estabelecido entre uma solução saturada e o excesso de substância que não se dissolve.
Como a concentração do sólido é constante, podemos inseri-la ao valor de K, obtendo uma constante que será representada por Kps e é conhecida como produto de solubilidade.
A expressão de Kps para um sal qualquer que se dissocia de acordo com a equação:
AxBy(s) ⇌ x A+y(aq) + y B–x(aq)
será:
onde:
Kps = constante do produto de solubilidade
[A+y] e [B–x] = concentração molar dos íons em solução Exemplo:
AgCl(s) ⇌ Ag+(aq) + Cl–(aq) Kps = [Ag+] . [Cl–]
Considere um sólido que apresenta pequena solubilidade em água: o sulfeto de ferro (II), FeS. Considere que uma quantidade de FeS seja colocada em água. Inicialmente, ocorre o processo de dissolução, as moléculas de água colidem com a superfície do retículo cristalino e arrancam alguns íons. Outros íons retornam da solução para a rede cristalina, isto é, ocorre o processo de cristalização ou precipitação. Depois de certo tempo, as velocidades de dissolução e de precipitação se igualam dando origem a uma solução saturada em equilíbrio com o corpo de chão.
O diagrama a seguir mostra a evolução das taxas de dissolução e de precipitação.
y x x y
ps
[A ] . [B ]
K
O equilíbrio de solubilidade do sulfeto de ferro (II) é um equilíbrio heterogêneo. Como todo equilíbrio, ele obedece à lei da ação das massas, que, nesse caso, deve ser aplicada à fase aquosa. Dessa forma, tem-se:
FeS(s) ⇌ Fe2+(aq) + S2–(aq) Kps = [Fe2+] . [S2–]
Enquanto existir corpo de chão, a concentração do sólido será constante. Para o equilíbrio anteriormente citado, tem- se:
Kps = [Fe2+] . [S2–] = 5x10–18
O valor de Kps é constante em uma dada temperatura, como no caso das outras constantes de equilíbrio. A tabela a seguir mostra algumas expressões de Kps juntamente com os respectivos valores das constantes de equilíbrio na temperatura de 25ºC para algumas substâncias iônicas.
De forma geral, valores muito pequenos de Kps revelam que a solubilidade é muito baixa. Os valores de Kps só permanecem constantes em soluções saturadas de eletrólitos de solubilidade baixa. Essas soluções contêm poucos íons e possuem caráter de solução ideal, o que é indispensável para a perfeita obediência à lei da ação das massas.
Dessa forma, quanto maior o valor do Kps, mais solúvel será a substância e se:
• [X+] . [Y+] > Kps: há precipitação do sal (solução saturada com corpo de fundo)
• [X+] . [Y+] < Kps: não há precipitação do sal (solução insaturada)
• [X+] . [Y+] = Kps: solução saturada
EXERCÍCIOS
1. (ENEM) Com o aumento da demanda por alimentos e a abertura de novas fronteiras agrícolas no Brasil, faz-se cada vez mais necessária a correção da acidez e a fertilização do solo para determinados cultivos. No intuito de diminuir a acidez do solo de sua plantação (aumentar o pH), um fazendeiro foi a uma loja especializada para comprar conhecidos insumos agrícolas, indicados para essa correção. Ao chegar à loja, ele foi informado que esses produtos estavam em falta. Como só havia disponíveis alguns tipos de sais, o fazendeiro consultou um engenheiro agrônomo procurando saber qual comprar. O engenheiro, após verificar as propriedades desses sais, indicou ao fazendeiro o:
(A) KCl.
(B) CaCO3. (C) NH4Cl.
(D) Na2SO4. (E) Ba(NO3)2.
2. (ENEM) Visando minimizar impactos ambientais, a legislação brasileira determina que resíduos químicos lançados diretamente no corpo receptor tenham pH entre 5,0 e 9,0. Um resíduo líquido aquoso gerado em um processo industrial tem concentração de íons hidroxila igual a 1,0x10–10 mol/L. Para atender a legislação, um químico separou as seguintes substâncias, disponibilizadas no almoxarifado da empresa: CH3COOH, Na2SO4, CH3OH, K2CO3 e NH4Cl. Para que o resíduo possa ser lançado diretamente no corpo receptor, qual substância poderia ser empregada no ajuste do pH?
(A) CH3COOH.
(B) Na2SO4. (C) CH3OH.
(D) K2CO3. (E) NH4Cl.
3. (ENEM) Fertilizantes químicos mistos, denominados NPK, são utilizados para aumentar a produtividade agrícola, por fornecerem os nutrientes nitrogênio, fósforo e potássio, necessários para o desenvolvimento das plantas. A quantidade de cada nutriente varia de acordo com a finalidade do adubo. Um determinado adubo NPK possui, em sua composição, as seguintes substâncias: nitrato de amônio (NH4NO3), ureia (CO(NH2)2), nitrato de potássio (KNO3), fosfato de sódio (Na3PO4) e cloreto de potássio (KCl).
A adição do adubo descrito provocou diminuição no pH de um solo. Considerando o caráter ácido/básico das substâncias constituintes desse adubo, a diminuição do pH do solo deve ser atribuída à presença, no adubo, de uma quantidade significativa de:
(A) ureia.
(B) fosfato de sódio.
(C) nitrato de amônio.
(D) nitrato de potássio.
(E) cloreto de potássio.
4. (UFRGS) O ácido nitroso, HNO2, é um ácido fraco com Ka = 4,3.10–4. A respeito de uma solução aquosa de NaNO2, considere as seguintes afirmações.
I – É uma solução de pH menor que 7.
II – É mais alcalina do que uma solução aquosa de NaCl.
III – É mais ácida do que uma solução aquosa de NaOH de mesma concentração.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas I e III.
(D) Apenas II e III.
(E) I, II e III.
5. (UFRGS) O sulfato de cálcio CaSO4 possui produto de solubilidade igual a 9x10–6. Se uma quantidade suficientemente grande de sulfato de cálcio for adicionada a um recipiente contendo 1 litro de água, qual será ao se atingir o equilíbrio, a concentração, em mol/L, esperada de Ca2+ em solução aquosa?
(A) 9,0x10–6. (B) 4,5x10–6. (C) 3,0x10–6. (D) 1,5x10–3. (E) 3,0x10–3.
