Autoionização da Água- F.Q.

Autoionização da Água. Produto iónico da água. Relação entre as concentrações de H30+ e OH-

Trabalho realizado por: Beatriz Almeida, nº2 Carina Mascarenhas, nº3 Inês Branco, nº14

Autoionização da água

Trata-se de uma reação muito pouco extensa, o que significa que os iões H3O+ e OH– existirão sempre em pequenas concentrações. Qualquer amostra de água no estado líquido, por mais pura que seja, contém sempre iões hidrónio, H3O+, e iões hidróxido, OH–.Os iões H3O+ e OH– da água pura resultam da autoionização da água, uma reação que ocorre entre moléculas de água líquida.

ou

H2O (ℓ) ⇌ H+ (aq) + OH– (aq)

Sempre que se forma um ião H3O+ forma-se também um ião OH–, de acordo com a estequiometria da reação, o que significa que a concentração de iões H3O+ é sempre igual à concentração de iões OH–: [H3O+]e = [OH–]e Tratando-se de água pura a 25ºC os valores das concentracões de hidrónio, H3O+, e hidróxido, OH-, são conhecidas (valor tabelado).

-7 3

[H3O+]= 1,0x10 mol/dm [OH-]= 1,0x10 mol/dm

-7 3

Produto iónico da água

Como a água é um líquido puro, a constante de equilíbrio não depende da sua concentração, pelo que ela é omitida da expressão de Kc. A constante de equilíbrio para a autoionização da água, a que se chama produto iónico da água, Kw é definida como :

-7 3

[H3O+]= 1,0x10 mol/dm [OH-]= 1,0x10 mol/dm

Kw= [H3O+] x [OH-]

-7 3

Produto iónico

-7 -7

Kw= 1,0x10 . 1,0x1oKw= 1,0x10

-14

*O produto iónico da água também pode ser chamado de constante da ionização da água, ou constante de autoprólise.

Relação entre as concentrações de H3O+ e OH-

Como determinar o pH e pOH

pH= -log [H+] = -log [H3O+]

-pH

pH= -log [H3O+] ⇔ [H3O+] = 10

-pOH

pOH= -log [OH-] ⇔ [OH-]= 10

Relação entre as concentrações de H3O+ e OH-

Kw= [H3O+] x [OH-]

* A 25ºC e em água puraKw= 1,0 x 10 [H3O+] x [OH-] = 1,0x10 [H3O+] = 1,0x10 [H3O+] = √ 1,0x10 = 1,0 x 10

-14

-14

2 -14

[H3O+] = [OH-] = √Kw

-14

-7

Como pH = - log |H3O+|, significa que o pH da água pura, a 25 °C, é 7 pois: pH = - log (1 × 10–7) ⇔ pH = - ( - 7) ⇔ pH = 7 Aplicando a expressão pOH = - log |OH–|, também se obtém pOH = 7. Conclui-se assim que para soluções aquosas neutras, a 25 °C, [H3O+]e = 10 mol dm e pH = 7.

-7 3

Relação entre as concentrações de H3O+ e OH-

Define-se então a escala de Sørensen a 25˚C, e relacionam-se, também, os valores de pH e de pOH para qualquer solução aquosa a essa temperatura.

Relação entre as concentrações de H3O+ e OH-

Da análise dos valores de pH e pOH conclui-se que a sua soma é igual a 14, para a temperatura de 25 °C, o que se relaciona diretamente com o valor do produto iónico da água: pKw = - log Kw, ou seja, pKw = - log 10 ⇔ pKw = 14 pH + pOH = 14 A 25˚C: pH + pOH = 14 Para qualquer temperatura, verifica-se: pH + pOH = pKw, sendo pKw = - log Kw

–14

Relação entre as concentrações de H3O+ e OH-

• Na definição do caráter ácido, neutro ou básico de uma solução, compara-se a concentração hidrogeniónica, [H3O+], com a concentração do ião hidróxido, [OH–]. Independentemente da temperatura:

• se [H3O+] < [OH–], a solução é básica e pH > pOH.
• se [H3O+] = [OH–], a solução é neutra e pH = pOH;
• se [H3O+] > [OH–], a solução é ácida e pH < pOH;

Relação entre as concentrações de H3O+ e OH-

A relação [H3O+]e × [OH–] e = Kw é válida para qualquer solução aquosa.

A relação entre [OH–] e [H3O+] é de proporcionalidade inversa, pois o seu produto, Kw, é constante. Um aumento da concentração de OH– tem como consequência uma diminuição da concentração de H3O+ na mesma proporção.

Efeito da temperatura na autoionização

O valor de Kw varia com a temperatura, tal como qualquer outra constante de equilíbrioExperimentalmente, obtiveram-se dados que permitiram o cálculo de Kw para diferentes temperaturas, que se encontram registados na tabela.

Como se pode verificar: Aumento da temperatura ⇒ Aumento de Kw

Esperamos que tenham gostado!!

Exercícios

1. Considere uma solução aquosa a 25˚C com uma concentração de iões oxónio igual a 5,76 x 10-6 mol dm-3.a) Calcule o pH da solução.

Exercícios

1. Considere uma solução aquosa a 25˚C com uma concentração de iões oxónio igual a 5,76 x 10-6 mol dm-3.a) Calcule o pH da solução.

pH = - log |H3O+| = - log ( 5,76 x 10-6 ) = 5,24

Exercícios

b) Classifique a solução quanto ao seu caracter ácido base.

Exercícios

b) Classifique a solução quanto ao seu caracter ácido base.

Trata-se de uma solução ácida.

Exercícios

c) Calcule a concentração dos iões OH- presentes na solução.Kw (25˚C) = 1,00 × 10–14

Exercícios

c) Calcule a concentração dos iões OH- presentes na solução.Kw (25˚C) = 1,00 × 10–14

Kw = |H3O+|e × |OH–|e⇔ 1,00 × 10–14 = 5,76 x 10-6 × |OH–|e ⇔ ⇔ |OH–|e = 1,74 × 10–9 mol dm-3

Exercícios

A 45ºC o valor de Kw é igual a 4,0x10-14. Selecione a opção que corresponde á concentração em iões H2O+ de uma solução aquosa neutra, a essa temperatura. a) 6,0x10-8 mol dm-3 b) 2,0x10-7 mol dm-3 c) 4,0x10-7 mol dm-3 d) 2,0x10-14 mol dm-3

Exercícios

A 45ºC o valor de Kw é igual a 4,0x10-14. Selecione a opção que corresponde á concentração em iões H2O+ de uma solução aquosa neutra, a essa temperatura. a) 6,0x10-8 mol dm-3 b) 2,0x10-7 mol dm-3 c) 4,0x10-7 mol dm-3 d) 2,0x10-14 mol dm-3 [H2O+]=√ Kw--[H3O+]=R√ 4,0x10-14 ⇔ ⇔ [H3O+]= 2,ox10-7 mol dm -3