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Curso: Biblioteca de Química > Unidade 13
Lição 2: Equilíbrio ácido-base- Equilíbrio de ácidos e bases fracos
- Pares conjugados ácido-base
- Relação entre Ka e Kb
- Relação entre Ka e Kb
- Ka e a força dos ácidos
- Equilíbrio de ácidos fracos
- Equilíbrio de bases fracas
- Propriedades ácido–base de sais
- pH de soluções salinas
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Equilíbrio de ácidos e bases fracos
Reações de ionização de ácidos e bases fracos e as constantes de equilíbrio associadas a elas, Ka e Kb. Como relacionar Ka e Kb ao pH e calcular a porcentagem da dissociação.
Pontos Principais:
- Para um ácido fraco monoprótico genérico
com a base conjugada , a constante de equilíbrio tem a forma:
- A constante de ionização do ácido
quantifica o grau de ionização de um ácido fraco. Quanto maior o valor de , mais forte é o ácido, e vice-versa. - Para uma base fraca genérica
com o ácido conjugado , a constante de equilíbrio tem a forma:
- A constante de dissociação da base (ou constante de ionização da base)
quantifica o grau de ionização de uma base fraca. Quanto maior o valor de , mais forte é a base, e vice-versa.
Ácidos e bases fortes versus fracos
Ácidos fortes e bases fortes referem-se às espécies que dissociam-se completamente para formar íons em solução. Em contraste, os ácidos e bases fracos ionizam apenas parcialmente, e a reação de ionização é reversível. Assim, soluções de ácidos e bases fracas contém múltiplas espécies carregadas e não carregadas em equilíbrio.
Neste artigo, vamos discutir reações de dissociação de ácidos e bases e as constantes de equilíbrio relacionadas: , a constante de dissociação do ácido, e , a constante de dissociação da base.
Aquecimento: Comparando a força do ácido e o
Problema 1: Ácidos fracos versus fortes à mesma concentração
Temos duas soluções aquosas: uma solução de ácido fluorídrico, , e uma solução de ácido bromídrico, . Qual solução tem o menor ?
Problema 2: Ácidos fracos versus fortes em concentrações diferentes
Dessa vez, nós temos uma solução de ácido fluorídrico , e uma solução de ácido bromídrico, . Qual solução tem o menor ?
Assuma que nós não sabemos a constante de equilíbrio da dissociação do ácido fluorídrico.
Ácidos fracos e a constante de acidez,
Ácidos fracos são os ácidos que não se dissociam completamente em solução. Em outras palavras, um ácido fraco é qualquer ácido que não seja um ácido forte.
A força de um ácido fraco depende do quanto ele se dissocia: quando mais ele se dissociar, mais forte é o ácido. Para quantificarmos a força relativa dos ácidos fracos, nós podemos ver a constante de acidez, , a constante de equilíbrio da reação de dissociação do ácido.
Para um ácido monoprótico genérico , a reação de dissociação em água pode ser escrita da seguinte forma:
Com base nessa reação, podemos escrever a nossa expressão da constante de equilíbrio :
A expressão do equilíbrio é uma razão dos produtos para reagentes. Quando mais o se dissociar em e na base conjugada , mais forte será o ácido, e maior será o valor de . Já que o está relacionado ao , o da solução será uma função que envolve e que também envolve a concentração do ácido: o diminui conforme a concentração do ácido e/ou o aumenta(m).
Ácidos fracos comuns
A tabela abaixo lista mais exemplos de ácidos fracos e contém os seus valores de .
Nome | Fórmula | |
---|---|---|
Amônio | ||
Ácido cloroso | ||
Ácido fluorídrico | ||
Ácido acético |
Verificando o conceito: Com base na tabela acima, qual ácido é o mais forte o ácido acético ou o ácido fluorídrico?
Exemplo 1: Calcular a % de dissociação de um ácido fraco
Uma forma de quantificar a dissociação de um ácido fraco em solução é calcular a porcentagem da dissociação. A porcentagem da dissociação de um ácido fraco pode ser calculada da seguinte forma:
Se o ácido nitroso possui igual a a , qual é a porcentagem da dissociação de uma solução de ácido nitroso em solução?
Vamos resolver esse exemplo passo a passo!
Etapa 1: Escrever a reação balanceada da dissociação do ácido
Primeiramente, vamos escrever a reação balanceada da dissociação do em água. O ácido nitroso pode doar um próton para água para formar :
Etapa 2: Escrever a expressão de
A partir da equação vista no Passo 1, nós podemos escrever a expressão de para o ácido nitroso:
Etapa 3: Encontre e no equilíbrio
A seguir, nós vamos usar a para determinar expressões algébricas para as concentrações no equilíbrio na nossa expressão :
Ínicio | ||||
Variação | ||||
Equilíbrio |
Substituindo os valores das concentrações no equilíbrio na nossa expressão de , nós obtemos:
Simplificando essa expressão, nós obtemos:
Essa é uma equação quadrática com a qual podemos encontrar o valor de usando a fórmula de Bhaskara ou usando um método de aproximação.
Qualquer um dos dois métodos resultará em . Portanto, .
Etapa 4: Calcular a porcentagem de dissociação
Para calcular a porcentagem de dissociação, nós podemos usar as concentrações do equilíbrio que encontramos no Passo 3:
Portanto, do em solução se dissociou em íons e .
Bases fracas e
Vamos agora analisar a constante de dissociação de uma base (também conhecida como constante de ionização de uma base) . Podemos começar escrevendo a reação de ionização para uma base genérica fraca em água. Nessa reação, a base aceita um próton da água para formar a hidroxila e o ácido conjugado, :
Nós podemos escrever a expressão da constante de equilíbrio da seguinte forma:
A partir dessa relação, nós podemos ver que quanto mais a base se ionizar para formar , mais forte será a base, e maior será o valor de . Como tal, o da solução será calculado por uma função que envolve tanto o valor de como também o da concentração da base.
Exemplo 2: Calculando o de uma solução de base fraca
Qual é o de uma solução de amônia, ?
Esse exemplo é um problema de equilíbrio com um passo extra: encontrar o a partir de . Vamos ver os cálculos passo a passo.
Etapa 1: Escrever a reação de ionização balanceada
Primeiramente, vamos escrever a reação de ionização da amônia. A amônia aceita um próton da água para formar o amônio, :
Etapa 2: Escrever a expressão de
A partir dessa equação balanceada, nós podemos escrever uma expressão para :
Etapa 3: Encontre e no equilíbrio
Para determinar as concentrações de equilíbrio, nós podemos usar uma :
Início | ||||
Variação | ||||
Equilíbrio |
Substituindo os valores do equilíbrio na nossa expressão de , nós obtemos:
Simplificando, obtemos:
Essa é uma equação quadrática que pode ser resolvida com a fórmula de Bhaskara ou com um método de aproximação. Qualquer um dos dois métodos irá lhe dar a solução
Etapa 4: Encontre a partir de
Agora que sabemos a concentração da hidroxila, nós podemos calcular o :
Lembre-se de que , . Rearranjando esta equação, nós temos:
Substituindo o valor do , nós obtemos:
Portanto, o da solução é 11,72.
Bases fracas comuns
De sabonetes até produtos de limpeza domésticos, as bases fracas estão por toda parte. As aminas, um nitrogênio neutro com três ligações com outros átomos (geralmente um carbono e um hidrogênio), são um grupo funcional comum em bases orgânicas fracas.
As aminas agem como bases porque há um par de elétrons livres no nitrogênio que pode aceitar um . A amônia, , é um exemplo de uma amina que é uma base. A piridina, , é um outro exemplo de uma base que contém nitrogênio.
Resumo
- Para um ácido fraco monoprótico genérico
com a base conjugada , a constante de equilíbrio tem a forma:
- A constante de acidez
quantifica a extensão da dissociação de um ácido fraco. Quanto maior o valor de , mais forte será o ácido, e vice-versa. - Para uma base fraca genérica
com o ácido conjugado , a constante de equilíbrio tem a forma:
- A constante de dissociação da base (ou constante de ionização de base)
quantifica a extensão da ionização de uma base fraca. Quanto maior o valor de , mais forte será a base, e vice-versa.
Tente!
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- ótimo resumo, mas seria melhor colocar valores que sejam calculáveis sem calculadora. como eu ia adivinhar quanto é 10 elevado a 4,3?(2 votos)
- Sais e bases são compostos iônicos, então ocorre dissociação. Ácidos e amônia são moleculares, ocorrendo ionização. No artigo diz que bases não dissociam, qual o meu erro?(1 voto)