Soluções de ácido forte

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!