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Conteúdo principal

Definição de pH

Introdução ao pH e à escala de pH. Exemplos de cálculo de pH de água pura, água sanitária e suco de laranja. 

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Transcrição de vídeo

RKA11E - No vídeo sobre a auto-ionização da água, nós vimos que quando temos duas moléculas neutras de água, uma delas pode roubar o hidrogênio da outra formando o hidrônio e o hidróxido. O hidróxido então perdeu o seu próton de hidrogênio, que nada mais é do que um próton, sem o seu elétron, e por isso ele acabou ficando com os dois elétrons, a ligação covalente aqui tornando-se carregado negativamente, então ele tem um sinal negativo. Uma outra forma de descrever a auto-ionização é essa aqui. Se você tem uma única molécula de água, o oxigênio pode roubar o elétron que está na ligação covalente aqui com o hidrogênio formando um próton solitário. Lembrando que o próton de hidrogênio é o isótopo mais comum de hidrogênio, e por isso ele é somente o próton, não existe o nêutron em seu núcleo. Então, temos o próton e temos o hidróxido aqui com a carga negativa. Veja, esses dois processos irão acontecer eventualmente se você tem uma grande quantidade de água, e nós podemos prever em qual grau estes processos ocorrem, olhando para a concentração de prótons ou de hidrogênio que nós temos em água pura. Nós sabemos que a concentração de hidrônio ou de hidrogênio, se você estiver olhando para este processo aqui de baixo, essa concentração a 25°C vai ser de 1x10⁻⁷m. E molar aqui significa simplesmente 1x10⁻⁷ mols por litro. E se você não se lembra muito bem o que significa mols, você pode dar uma olhada no vídeo sobre isto aqui na Khan Academy, mas basicamente você tem que se lembrar é que mols se referem a uma quantidade. Se você tem uma dúzia de alguma coisa, você tem 12 unidades daquela coisa, assim como se você tem um mol de alguma coisa, você tem 6.022 vezes 10²³ unidades daquela coisa, ou seja, é uma quantidade muito grande. Ok, então esta seria a concentração de prótons de hidrogênio ou de hidrônio na água pura. Mas qual seria a concentração disso em sucos de laranja? Então, a concentração de íons hidrogênio ou concentração de hidrônio, vai depender da solução de suco de laranja para a qual você está olhando, mas ela tipicamente varia de 1 vezes 10⁻⁴ até uma vez 10⁻³⁵ molar. Ok, então vamos usar aqui o número. Se você observar, este expoente aqui é maior do que este expoente, então significa que a concentração de prótons do suco de laranja ela é maior ou mais alta que a concentração de prótons na água pura a 25°C. Temos uma concentração mais alta que a água pura, ou nós podemos olhar para alguma coisa que tem uma concentração mais baixa do que a concentração de prótons da água pura. Um exemplo seria um alvejante típico. Eu dei uma olhada no site de um alvejante aqui. Não vou fazer propaganda para vocês, mas a concentração do alvejante é de aproximadamente 1x10⁻¹² molar. Então, esta concentração é muito mais baixa do que a da água pura. Temos aqui o expoente de -12 e aqui o expoente de -7, logo, a concentração é mais baixa. Certo, isso tudo é muito legal, mas pode ficar um pouco confuso falar sobre concentrações em termos de notação científica, alguma coisa vezes alguma coisa e levado a menos alguma coisa molar. Então, para ajudar a simplificar isto foi criado a ideia do pH. O "p" é minúsculo e o "H" maiúsculo, a maioria das pessoas concorda que vem de potencial hidrogênico. E o pH ele é igual a menos log, e quando a gente não coloca uma base, já se assume que é na base 10. Aqui nós vamos então omitir, porque é na base 10, então - log da concentração prótons de hidrogênio. Ou podemos dizer então, que equivale a menos log da concentração de hidrônio. Dada essa definição de pH, vamos calcular o pH da água pura. Então vai ser menos log na base 10, e nós não precisamos escrever aqui o 10, mas eu vou escrever só para ficar mais fácil para a gente enxergar, vezes 10⁻⁷ molar, que é a concentração aqui de prótons da água pura. Se nós olharmos somente aqui para a parte do log sem o negativo, basicamente o que estamos dizendo é: a que potência nós devemos elevar o 10, para conseguirmos 10⁻⁷ ? Bem, a resposta pra isso será menos 7. Se nós temos aqui o sinal de menos, menos. Menos 7, nós temos 7 que é o pH da água pura, e se alguma coisa aqui ficou confusa pra vocês eu sugiro que dêem uma olhada nos vídeos sobre log, da Khan Academy. Então aqui nós temos o pH da água pura. E qual seria então o pH do suco de laranja? Então, o pH vai ser menos log de 10⁻⁴, claro que aqui temos a base 10, então a qual número eu tenho que levar o 10 para obter os 10⁻⁴? Bom, a resposta para isso vai ser -4. Então, fazendo a conta aqui, menos com menos dá mais. Então nós temos a resposta como sendo 4. Então aplicando aqui o mesmo argumento para o alvejante, nós temos que o pH vai ser igual a menos log na base 10, lembrando que estou escrevendo, mas você pode emitir o 10 aqui vezes 10⁻¹², que a concentração de prótons de hidrogênio do alvejante. E aqui, claro que você já percebeu, que a resposta vai ser 12. Então vamos plotar estes resultados aqui em uma escala. E aqui a escala continua. Então vamos plotar os valores, o pH para a água pura, como nós vimos, ele vai estar aqui no 7, aqui seria a água pura e isso é o que nós consideramos um pH neutro. Se olharmos para o pH do suco de laranja, nós teremos aqui o valor de 4 que vai estar aqui. Na verdade, o pH de suco de laranja ele varia até 3,5, aproximadamente, vai ficar mais ou menos até aqui. E o alvejante vai estar aqui em torno de 12, de uma marca aleatória que eu escolhi. E eu poderia plotar outros valores, então o suco gástrico por exemplo, ele vai estar mais ou menos nesta região aqui, de 1,5 a 3. Nós também chamamos o suco gástrico de ácido gástrico, justamente porque ele tem um pH ácido. A água marinha vai estar por aqui. Então o que essa escala aqui está dizendo pra gente? Ela está dizendo que tomando aqui como base a água pura, que tem uma concentração neutra, à medida em que vamos para a direita, a concentração de prótons de hidrogênio ou hidrônio está diminuindo. Lembrando que aqui nós temos uma escala logarítmica. E isso porque aqui nós temos um sinal negativo aqui na nossa definição, então o alvejante tem uma concentração mais baixa do que a água pura em prótons de hidrogênio ou hidrônio, ela diminui. Ao mesmo tempo, se andarmos para a esquerda no gráfico, a nossa concentração de prótons de hidrogênio vai aumentar. Então se o pH de alguma coisa é menor do que 7, nós dizemos que é um pH ácido. Da mesma forma se nós temos um pH maior do que 7, nós dizemos que o pH é básico. Mas também podemos ouvir o termo pH alcalino, o que significa a mesma coisa. Então eu gostaria de enfatizar aqui que esta é uma escala logarítmica. Se você olha aqui, por exemplo, para o pH da água marinha que está em 8 aproximadamente, parece não haver tanta diferença em relação ao pH neutro da água, mas lembrando que esta é uma escala logarítmica, nós temos uma diferença de 10 entre um valor e outro. Assim, o pH da água marinha é até às vezes mais baixo do que o da água pura. Se nós andarmos três espaços, nós vamos ter mil vezes a concentração da água pura. Interessante pensar quão mais baixo é o pH do alvejante por exemplo, em relação ao pH neutro da água pura, ou ainda a concentração em relação ao suco de laranja, ou ácido gástrico, que está ainda mais distante aqui no gráfico. Bom, pessoal, então por hoje é só, espero que vocês tenham gostado e até o próximo vídeo!