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Curso: Biblioteca de Química > Unidade 13
Lição 1: Ácidos, bases e pH- Ácidos e bases de Arrhenius
- Ácidos e bases de Arrhenius
- pH, pOH, e a escala pH
- Ácidos e bases de Brønsted-Lowry
- Ácidos e bases de Brønsted–Lowry
- Autoionização da água
- Autoionização da água e Kw
- Definição de pH
- Soluções de ácido forte
- Soluções de base forte
- Força do ácido, tamanho do ânion e energia de ligação
- Identificar ácidos fracos e ácidos fortes
- Identificar bases fracas e bases fortes
- Introdução às reações ácido-base
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pH, pOH, e a escala pH
Definições de pH, pOH, e da escala pH. Calculando o pH de uma solução de ácido ou base fortes. A relação entre força do ácido e o pH de uma solução.
Principais pontos
- Nós podemos fazer a conversão entre
e usando a seguinte equação:
- Nós podemos fazer a conversão entre
e usando a seguinte equação:
- Para qualquer solução aquosa a
:
.
- Para cada aumento em um fator de
na concentração de , o irá decrescer em unidade, e vice-versa. - Tanto a concentração quanto a força do ácido determinam os valores de
e do .
Introdução
Em solução aquosa, um ácido é definido como qualquer espécie que aumenta a concentração de , enquanto que uma base aumenta a concentração de . As concentrações típicas desses íons em solução podem ser bem pequenas, e elas também abrangem uma vasta gama.
Por exemplo, uma amostra de água pura a contém de e de . Em comparação, a concentração de no ácido do estômago pode chegar a aproximadamente . Isso significa que a do ácido do estômago tem uma ordem de magnitude aproximadamente vezes maior do que aquela presente na água pura!
Para evitar lidar com esses números mais complicados, os cientistas convertem essas concentrações para ou . Vejamos a definição de e .
Definições de e
Relacionando e
O de uma solução aquosa é calculada a partir da usando a seguinte equação:
O minúsculo indica . Você verá com frequência as pessoas deixando a base de fora como parte de uma abreviação.
Por exemplo, tendo uma solução com , então nós podemos calcular o usando a Eq. 1a:
Dado o de uma solução, nós também podemos encontrar :
Relacionando e
O de uma solução aquosa é definido da mesma forma só que com :
Por exemplo, tendo uma solução com , então nós podemos calcular o usando a Eq. 2a:
Dado o de uma solução, nós podemos também encontrar :
Relacionando e
Baseado nas concentrações de equilíbrio de e na água, a seguinte relação é verdadeira para qualquer solução aquosa a :
Essa relação pode ser usada para fazer a conversão entre e . Em combinação com a Eq. 1a/b e a Eq. 2a/b, nós podemos sempre relacionar o e/ou o com e . Para uma derivação dessa equação, veja o artigo sobre a autoionização da água.
Exemplo 1: Calcular o de uma solução de uma base forte
Se usarmos de para fazer de uma solução aquosa a , qual será o dessa solução?
Nós podemos encontrar o da nossa solução de usando a relação entre , e . Vamos fazer o cálculo passo a passo.
Etapa 1: calcular a concentração molar do
A concentração molar é igual ao número de mols de soluto por litro de solução:
Para calcular a concentração molar do , nós podemos usar os valores conhecidos do número de mols do e o do volume da solução:
A concentração do na solução é igual a .
Etapa 2: calcular a com base na dissociação do
Pelo fato do ser uma base forte, ele se dissocia completamente nos íons que o constituem em solução aquosa:
Essa equação balanceada nos diz que cada mol de produz um mol de em solução aquosa. Portanto, nós temos a seguinte reação entre e :
Etapa 3: calcular o a partir da usando a Eq.2a
Agora que nós sabemos a concentração de , podemos calcular o usando a Eq.2a:
O da nossa solução é igual a .
Etapa 4: calcular o a partir do usando a Eq.3
Podemos calcular o a partir do usando a Eq.3. Reorganizando a equação para descobrirmos a nossa incógnita, o :
Podemos substituir o valor do que encontramos no Passo 3 para encontrar o :
Portanto, o da nossa solução de é igual a
A escala de : Soluções ácidas, básicas e neutras
Converter de para é uma forma conveniente de mensurar a acidez ou basicidade relativa de uma solução. A escala de nos permite facilmente classificar as substâncias de acordo com o seu valor de .
A escala de é uma escala logarítmica negativa. A parte logarítmica significa que o muda em unidade para cada fator de na concentração de . O sinal negativo na frente do log nos diz que há uma relação inversa entre o e o : quando o aumenta, o diminui, e vice-versa.
A imagem a seguir mostra uma escala de rotulada com valores de de algumas substâncias domésticas comuns. Esses valores de são válidos para soluções a . Perceba que é possível ter um valor negativo de .
Alguns conceitos importantes para lembrar para soluções aquosas a :
- Para uma solução neutra, o
. - Soluções ácidas têm
. - Soluções básicas têm
.
Quanto menor o valor do , mais ácida é a solução e maior é a concentração de . Quanto maior o valor do , mais básica é a solução e menor a concentração de . Enquanto também seria possível descrever a acidez ou a basicidade de uma solução em termos do , é um pouco mais comum usar o . Felizmente, podemos facilmente fazer a conversão entre valores de e .
Verificando o conceito: Com base na escala de dada acima, qual solução é mais ácida suco de laranja ou vinagre?
Exemplo : Determinando o de uma solução diluída de um ácido forte
Temos de uma solução de ácido nítrico com igual a . Nós diluímos a solução por meio da adição de água para obtermos um volume total de .
Qual é o da solução diluída?
Há várias formas de resolver esse problema. Nós veremos dois métodos diferentes.
Método 1. Usar propriedades da escala do log
Lembre que a escala de é uma escala logarítmica negativa. Portanto, se a concentração de diminuir por um único fator de , então o irá aumentar em unidade.
Já que o volume original, , é um décimo do volume total após a diluição, a concentração de na solução foi reduzida por um único fator de . Portanto, o da solução irá aumentar em unidade:
Portanto, o da solução diluída é igual a
Método 2. Usar o número de mols de para calcular o
Passo 1: Calcular o número de mols de
Podemos usar o e o volume da solução original para calcular o número de mols de na solução.
Passo 2: Calcular a molaridade de após a diluição
A molaridade da solução diluída pode ser calculada usando o número de mols de da solução original e o volume total após a diluição.
Passo 3: Calcular o a partir de
Finalmente, nós podemos usar a Eq. 1a para calcular o :
O Método 2 nos fornece a mesma resposta do Método 1, viva!
No geral, o Método 2 apresenta alguns passos extras, mas ele pode ser sempre usado para encontrar mudanças no . O Método 1 é um atalho útil quando as mudanças na concentração ocorrem em múltiplos de . O Método 1 pode ser usado como uma maneira rápida de estimar mudanças no .
Relação entre o e a força do ácido
Com base na equação do , nós sabemos que o é relacionado a . No entanto, é importante lembrar que o não está sempre relacionado diretamente a força do ácido.
A força de um ácido depende da quantidade do ácido que se dissocia em solução: quanto mais forte o ácido, maior a em uma concentração dada do ácido. Por exemplo, uma solução de , um ácido forte, de terá uma concentração maior de do que uma solução de , um ácido fraco, de . Portanto, para as duas soluções de ácidos monopróticos de mesma concentração, o será proporcional à força do ácido.
De forma mais genérica, tanto a força do ácido quanto a concentração determinam o . Portanto, nós não podemos sempre presumir que o de uma solução de um ácido forte será menor do que o de uma solução de um ácido fraco. A concentração do ácido importa também!
Resumo
- Nós podemos fazer a conversão entre
e usando a seguinte equação:
- Nós podemos fazer a conversão entre
e usando a seguinte equação:
- Para cada aumento em um fator de
na concentração de , o irá decrescer em unidade, e vice-versa. - Para qualquer solução aquosa a
:
.
- Tanto a concentração quanto a força do ácido determinam os valores de
e do .
Problema 1: cálculo do pH de uma solução de base forte a
Fazemos de uma solução com concentração molar de igual a . A solução é então diluída até chegar em por meio da adição de água.
Qual é o da solução após a diluição?
Quer participar da conversa?
- não entendi nada, de onde vem esses numeros, pq a concentração de oh- é de 1'5(1 voto)
- por conta da proporção de mols de OH-. Se tínhamos 0,050 M de OH- para cada 200ml e acrescentamos 800ml de água e a quantidade de OH- permanecendo a mesma, teremos uma proporção menor de OH-.
Como se aumentou de 200 ml para 1000 (1L), temos 5x mais. Como não foi adicionado OH-, a proporção de OH- vai ser 5x menos.(1 voto)