Conteúdo principal
Energia biológica
Curso: Energia biológica > Unidade 8
Lição 4: Ácidos e bases na cozinha- Ácidos e bases de Arrhenius
- Ácidos e bases de Arrhenius
- Definições de ácido-base
- Introdução às reações ácido-base
- A escala de pH
- pH, pOH, e a escala pH
- Soluções de ácido forte
- Soluções de base forte
- Propriedades ácido–base de sais
- Ácidos e bases na cozinha
© 2023 Khan AcademyTermos de usoPolítica de privacidadeAviso de cookies
A escala de pH
A escala de pH é uma forma conveniente de representar a acidez ou a basicidade de uma solução. Podemos calcular o pH de uma solução por meio do logaritmo negativo da concentração de íons hidrônio, ou seja, pH = -log[H₃O⁺]. A 25°C, uma solução com pH < 7 é ácida, uma solução com pH > 7 é básica, e uma solução com pH = 7 é neutra. Versão original criada por Jay.
Quer participar da conversa?
- Nunca consegui entender direito o pH, mas agora com a Khan Academy estou compreendendo. Estou muito feliz(1 voto)
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 a escala pH. Para conversar sobre isso, vamos considerar que temos
uma amostra de água pura. Ah, antes disso é bom lembrar
que o íon hidrônio possui uma concentração igual a
1,0 vezes 10⁻⁷ M. Como as concentrações costumam
ser muito pequenas, fica muito mais conveniente expressar a concentração do íon hidrônio
em termos de pH, e o pH é definido como logaritmo negativo
da concentração de íon hidrônio. Uma vez que H⁺ e H₃O⁺ são usados alternadamente em química, às vezes, você vai ver a equação
de pH escrita como pH sendo igual ao log negativo
da concentração de íon H⁺. Portanto, para encontrar
o pH da água pura, precisamos apenas substituir
a concentração de íons de hidrônio em nossa equação. pH = -log (1,0 vezes 10 ⁻⁷), e isso é igual a 7. Portanto, o pH da água pura
a 25 °C é igual a 7. Observe que há dois
algarismos significativos para a concentração e duas casas
decimais para a resposta final, e isso porque para um logaritmo, apenas os números à direita da vírgula
decimal são algarismos significativos. Portanto, dois algarismos significativos para uma concentração significam
duas casas decimais. Vamos dizer, agora, que temos
uma amostra de suco de limão, e a concentração medida de íons hidrônio
na solução é igual a 3,6 vezes 10⁻⁴ M. Como temos a concentração
de íons hidrônio, podemos simplesmente substituir
essa concentração na equação para obter um pH. Sendo assim, o pH igual a menos log
da concentração do hidrônio, que é (3,6 vezes 10⁻⁴),
e isso é igual a 3,44. Observe que temos dois algarismos
significativos para a concentração, portanto, temos duas casas decimais
em nossa resposta final. Ao substituir o -log (3,6 vezes 10⁻⁴)
na calculadora, você vai encontrar 3,44 para a resposta, do jeito que encontramos. No entanto, existe uma maneira de estimar
o pH sem usar uma calculadora. O primeiro passo é dizer
que (3,6 vezes 10⁻⁴) está entre 1 vezes 10⁻⁴
e 10 vezes 10⁻⁴ . 10 vezes 10⁻⁴ é a mesma
coisa que 1 vezes 10⁻³. Se a concentração de íons
hidrônio for 1 vezes 10⁻³, você pode encontrar o pH disso
sem usar uma calculadora, se souber seus logaritmos, claro. O pH, nesse caso, seria igual a 3. E se a concentração de íons
hidrônio for 1 vezes 10⁻⁴, como esse é um sistema
logaritmo de base 10, o -log (1 vezes 10⁻⁴) é igual a 4, ou seja, teríamos um pH igual a 4. Uma vez que 3,6 vezes 10⁻⁴
está entre 1 vezes 10⁻⁴ e 1 vezes 10⁻³, o pH dessa concentração deve estar
entre um pH de 4 e um pH de 3. Vimos isso em nossa calculadora,
o pH acabou sendo igual a 3,44. Vamos dizer, agora, que temos
alguma solução de limpeza em uma temperatura ambiente,
que é de 25 °C, e que a solução de limpeza
contém um pouco de amônia. A concentração de íons
hidróxido em solução é medida e possui um valor
igual a 2,0 vezes 10⁻³ M. O nosso objetivo aqui é calcular
o pH dessa solução. O primeiro passo a fazer
é usar a equação "Ka", que diz que a concentração
de íons hidrônio vezes a concentração de íons
hidróxido é igual a "Ka", que a 25 °C
é igual a 1,0 vezes 10⁻¹⁴. Podemos substituir a concentração
de íons hidróxido na equação de "Ka". Então, isso vai ser 2,0 vezes 10⁻³. Não sabemos a concentração
de íons hidrônio, vamos então colocar um "x" aqui e aí resolver para esse "x". Ah claro, isso aqui é igual
a 1 vezes 10⁻¹⁴ . Resolvendo para "x",
"x" fica sendo igual a 5 vezes 10⁻¹² e isso é igual à concentração
de íons hidrônio. Portanto, a concentração
de íons hidrônio é igual a 5,0 vezes 10⁻¹² M. Agora que sabemos a concentração
de íons hidrônio na solução, podemos substituir isso em nossa
equação para encontrar o pH. Ao fazer isso, chegamos à conclusão
que pH = -log (5,0 vezes 10⁻¹²), e isso é igual a 11,30. Observe que como temos dois
algarismos significativos para a concentração, precisamos de duas casas decimais
em nossa resposta final. Agora que calculamos o pH
de três substâncias diferentes, vamos descobrir onde elas se classificam no que é chamado de escala de pH. A escala de pH normalmente
vai de zero a 14, no entanto, é possível ir abaixo
de zero ou ir acima de 14. Neste vídeo, a gente já calculou o pH
de uma amostra de água pura a 25 °C, e chegamos a um valor igual a 7,00. Isso coloca a água bem
no meio da escala de pH. Inclusive, normalmente falamos que
a água é uma substância neutra. Uma substância aquosa com pH de 7 é considerada uma solução neutra. Já uma solução aquosa com pH inferior a 7 é considerada uma solução ácida. Para o suco de limão, calculamos o pH e chegamos a um valor igual a 3,44, que está mais ou menos aqui
em nossa escala de pH, então, o suco de limão é ácido. Aí, o conforme você vai para
a esquerda na escala de pH, você aumenta a acidez. Por exemplo, se tivéssemos
uma solução com pH 6 e outra solução com pH 5, a solução com pH 5 seria mais ácida. Voltando à nossa equação para o pH, o pH é igual ao logaritmo negativo
da concentração de íons hidrônio. Repare que temos um log
com base 10 aqui, portanto, a solução com pH 5 é 10 vezes mais ácida do
que uma solução com pH 6. É por causa da forma como
a equação foi escrita que quanto maior a concentração
de íons hidrônio na solução, menor o valor do pH, e quanto menor a concentração
dos íons hidrogênio em solução, maior o valor do pH deles. Agora, por outro lado, se a gente tem uma solução
aquosa que tem um pH > 7, a gente costuma dizer
que a solução é básica. Por exemplo, a nossa solução de limpeza com um pouco de amônia
tinha um pH de 11,30, ou seja, estamos mais ou menos aqui em nossa escala de pH. Portanto, poderíamos considerar essa
solução de limpeza com amônia sendo uma solução básica. Conforme você se move
para a direita na escala de pH, você aumenta a basicidade da solução. A gente viu aqui que o pH é igual a
-log da concentração de íons hidrônio, que você também pode escrever
da seguinte forma: pH = -log[H⁺]. Fazer dessa forma deixa mais fácil ver como o padrão funciona
para outras situações. Por exemplo, o pOH é defnido como log negativo da concentração
de íons hidróxido. Temos o pOH aqui e a concentração
de íons hidróxido aqui, da mesma forma escrevemos o pH
como a concentração de íons H⁺ aqui. Também temos o pKa, e isso é igual a -logKa, que inclusive vale a pena
a gente lembrar o que é o "Ka". A gente sabe que a concentração
de íons hidrônio vezes a concentração de um
hidróxido é igual a "Ka", certo? Aí, calculando o -log de ambos
os lados desta equação e usando as propriedades do logaritmo, chegamos à seguinte expressão: -log [H₃O⁺] + (-log [OH⁻]) = -logKa. O -log da concentração
de H₃O⁺ é igual ao pH, então, podemos escrever o pH aqui, mais o -log da concentração
de íons hidróxido, que é igual ao pOH. Então, temos pH + pOH e isso sendo igual ao -logKa,
que é igual a pKa. A 25 °C,
Ka = 1,0 vezes 10⁻¹⁴, portanto o -logKa
é o -log(1,0 vezes 10⁻¹⁴), que é igual a 14,00. Sabendo disso, podemos substituir
14,00 no lugar de pKa, o que nos dá uma equação muito útil
que diz que o pH + pOH = 14,00. E esta equação é verdadeira
para uma temperatura igual a 25 °C. Eu espero que você tenha compreendido
todas as ideias certinho e, mais uma vez, eu quero deixar
para você um grande abraço e dizer que te encontro na próxima. Então, até lá!