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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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Soluções de ácido forte
Ácidos fortes (como HCl, HBr, HI, HNO₃, HClO₄, e H₂SO₄) ionizam-se completamente na água para produzir íons hidrônio. A concentração de H₃O⁺ em uma solução de ácido forte é, portanto, igual à concentração inicial do ácido. Por exemplo, uma solução de 0,1 M HNO₃ contém 0,1 M H₃O⁺ e tem um pH de 1,0. Versão original criada por Jay.
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Transcrição de vídeo
RKA8JV - Olá! Tudo bem com você? Você vai assistir agora a mais uma
aula de Ciências da Natureza. Nesta aula, vamos conversar sobre
soluções de ácidos fortes. Mas o que é um ácido forte? Um ácido forte é um ácido que ioniza
100% em uma solução. Por exemplo, o ácido clorídrico,
o HCl, é um ácido forte, porque doa 1 próton para a água, H₂O, para formar o íon hidrônio H₃O⁺, e a base conjugada do HCl,
que é o ânion cloreto Cl⁻. Na verdade, esta reação
atinge um equilíbrio, no entanto, o equilíbrio
está tão à direita e favorece tanto o produto, que não desenhamos uma seta de equilíbrio, simplesmente desenhamos
uma reta indo para a direita, indicando que a reação
é realizada completamente. E se a reação estiver
basicamente completa, podemos dizer que o ácido
clorídrico ionizou 100% e formou íons hidrônio e ânions cloreto. Ao fazer isso, basicamente não
haverá mais HCl sobrando, tudo é transformado em H₃O⁺ e Cl⁻. Também é aceitável deixar
a água fora da equação e mostrar apenas o ácido clorídrico HCl
se transformando em H⁺ e Cl⁻. Falando mais uma vez,
como o HCl é um ácido forte, há apenas uma seta para a direita indicando que o HCl ioniza 100%. Um detalhe importante é que
como há apenas uma diferença de molécula de água entre o H⁺ e o H₃O⁺, H⁺ e H₃O⁺ são usados de forma
distintiva na química. O ácido clorídrico é um exemplo
de ácido forte monoprótico. Mas o que é isso? Bem, monoprótico significa
que o ácido clorídrico tem um próton que pode doar em solução. Outros exemplos de ácidos
fortes monopróticos incluem: ácido bromídrico, HBr, ácido iodídrico, HI, ácido nítrico, HNO₃, e ácido perclórico, HClO₄. O ácido sulfúrico, H₂SO₄, é um ácido forte,
mas é um ácido diprótico, o que significa que tem dois
prótons que podem ser doados, no entanto, apenas a primeira ionização
do ácido sulfúrico é forte. Vamos calcular aqui o pH
de uma solução de ácido forte? Neste caso, vamos fazer uma
solução 0,040 M de ácido nítrico? O ácido nítrico é HNO₃, e o ácido nítrico reage com a água pura para formar hidrônio, H₃O⁺, e nitrato, NO₃⁻. Como o ácido nítrico é um ácido forte, presumimos que a reação
seja realizada completamente. Observe que temos uma concentração inicial de ácido nítrico sendo igual a 0,040 M. Aí, olhando as razões molares
em nossa equação balanceada, repare que temos 1
na frente do ácido nítrico e também temos 1
na frente do hidrônio e 1 na frente do nitrato. Como a reação é realizada completamente, a concentração de hidrônio
também será 0,040 M, e a mesma coisa com o ânion nitrato, que também vai ter uma
concentração de 0,040 M. Como nosso objetivo é calcular
o pH dessa solução, sabemos que a equação para o pH é
pH = -log[H₃O⁺]. Portanto, só precisamos substituir a concentração de íons hidrônio
nesta equação. Ao fazer isso, chegamos à conclusão que o
pH = -log[0,040], e isso é igual a 1,40. Observe que mesmo esta sendo uma solução bastante diluída
de ácido nítrico, porque o ácido nítrico
é um ácido forte, o pH é muito baixo. Observe também que, como temos dois algarismos significativos em nossa concentração
de íons hidrônio, precisamos de duas casas decimais
em nossa resposta final. Bem, que tal a gente resolver
outro exemplo aqui agora com uma solução de ácido forte? Vamos dizer que temos 100 mL de uma solução aquosa
de ácido iodídrico, e que o pH da solução seja igual a 1,50. O nosso objetivo é encontrar a massa
de HI que está presente na solução. O ácido iodídrico reage com a água para formar o íon hidrônio
e o ânion iodeto, e a proporção molar de HI
para H₃O⁺ é de 1:1. Sendo assim, se a gente conseguir encontrar a concentração do
íon hidrônio e da solução, essa também vai ser a concentração
inicial de ácido iodídrico. Uma vez que encontramos a concentração
inicial de ácido iodídrico, podemos encontrar a massa de HI
que está presente. Bem, como o pH já foi fornecido
pelo problema, podemos substituí-lo diretamente
em nossa equação. Ao fazer isso, teremos
1,50 = -log[H₃O⁺]. Para encontrar a concentração
de íons hidrônio, podemos primeiro mover o sinal
negativo para o lado esquerdo, o que nos dá
-1,50 = -log[H₃O⁺]. Para se livrar do log, podemos aplicar a
potência de base 10 em ambos os lados
da igualdade, assim, ficamos com uma
concentração de hidrônio sendo igual a 10 elevado a -1,50. E isso é igual a 0,032. Portanto, a concentração
de íons hidrônio é 0,032 M. Como a razão molar entre
o íon hidrônio e o HI é de 1:1, a concentração inicial de HI
também é 0,032 M. Agora que sabemos
a concentração inicial HI, estamos prontos para encontrar
a massa de HI presente. Sabemos que a molaridade é igual ao número de mols
dividido pelo volume em litros. Sabendo disso, vamos reescrever
isso aqui como 0,032 mol/L. O volume da solução é de 100 ml, o que equivale a 0,100 L. Agora, se a gente gente multiplicar
mol/L pelo volume, que é 0,100 litro, os litros serão cancelados e isso nos dará como resposta
o número de mols que temos. Ao fazer isso, chegamos à conclusão
que temos aqui 0,0032 mol de HI. Como o nosso objetivo é encontrar
a massa HI presente, o que temos que fazer aqui agora é multiplicar o número de mols de HI pela massa molar,
que é 128 g/mol de HI. Ao fazer isso, encontramos uma
resposta sendo igual a 0,41 g de HI. Espero que você tenha compreendido
todas as ideias que conversamos aqui, e, mais uma vez, eu quero deixar
para você um grande abraço, e dizer que te encontro na próxima. Então, até lá!