Qual é a concentração de íons Hidrônios em uma solução cujo pH e 4 83?

O cálculo do pH de uma solução depende, de forma direta, da concentração de íons hidrônio (H+) e, de forma indireta, da quantidade de íons hidróxido (OH-).

O cálculo do pH (potencial hidrogeniônico ou quantidade de cátions H+ ou H3O+) de uma solução é uma forma de classificarmos a mistura em ácida, básica ou neutra. A realização desse cálculo depende da concentração de hidrônios no meio, mas pode estar relacionada ainda com os seguintes fatores:

• Concentração de ânions hidróxido (OH-);

• Constante de ionização (Ki);

• Grau de ionização (α) do ácido.

Cálculo do pH envolvendo a concentração de H+

Para realizar o cálculo do pH de uma solução por meio da concentração de cátions hidrônio, podemos utilizar as seguintes expressões matemáticas:

pH = log[H+]

ou

[H+] = 10-pH

Devemos escolher a segunda expressão ([H+] = 10-pH) quando a concentração de hidrônios for um número exclusivamente exponencial (Exemplo: 10-2).

Cálculo do pH envolvendo a concentração de OH-

O cálculo do pH de uma solução pode ser determinado a partir da quantidade de ânions hidróxido (OH-). Para isso, o exercício deve fornecer a concentração de OH-, que será utilizada nas fórmulas a seguir:

[OH-] = 10-pOH

ou

pOH = -log[OH-]

Em seguida, basta determinar o valor do pH por meio da seguinte expressão:

pH + pOH = 14

Cálculo do pH envolvendo constante (Ki) e grau de ionização do ácido (α)

O cálculo do pH de uma solução pode depender da determinação da concentração de hidrônios a partir da determinação do grau de ionização (α) na fórmula da constante de ionização (Ki):

Ki = α2.M

ou

Ki = α2.M
       1- α

• Ki = constante de ionização;

• M = concentração em quantidade de matéria, concentração molar ou molaridade;

• α = grau de ionização do ácido.

Após determinar o valor do grau de ionização na fórmula da constante, basta multiplicar o valor do grau de ionização pela molaridade para calcular a concentração de hidrônios.

[H+] = α.M

Por fim, basta utilizar o valor da concentração de íons H+ em uma das expressões do item 1 para calcular o valor do pH.

Interpretações possíveis após o cálculo do pH de uma solução

Com o cálculo do pH de uma solução, podemos classificá-la em ácida, básica ou neutra. Para isso, basta conhecer a seguinte relação:

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• Se pH < 7 → Solução ácida;

• Se pH = 7→ Solução neutra;

• Se pH > 7 Solução básica.

Exemplos de aplicação do cálculo do pH de uma solução

Exemplo 1: Após uma forte chuva na cidade de Goiânia, a SANEAGO (Companhia de Saneamento de Goiás) constatou que se tratava de uma chuva ácida porque a concentração de íons hidróxido era de 2.10-5 mol/L. Assim, qual era o valor do pH da chuva?

Os dados fornecidos pelo exercício foram:

• [H+] = 2.10-5 mol/L

• pH = ?

Como temos o valor da concentração de hidrônios (H+), basta utilizar a expressão para o cálculo do pH abaixo:

pH = log[H+]
pH = - log 2.10-5

OBS.: Como temos o logaritmo 2 multiplicado por 10 e elevado a -5, é o mesmo que a subtração do logaritmo 10 (multiplicado por 5) pelo logaritmo 2.

pH = 5.log10 – log2

OBS.: o log de 2 vale 0,301, e o log de 10 vale 1.

pH = 5.1 – 0,301
pH = 5- 0,301
pH = 4,69

Exemplo 2: Um alvejante de roupas apresenta [OH-] aproximadamente igual a 1,0 10-4 M. Nessas condições, qual será o seu valor de pH?

Os valores fornecidos pelo exercício foram:

• [OH-] = 1,0 10-4 M

• pH = ?

Como o exercício forneceu a concentração de íons hidróxido (OH-) para calcular o pH da solução, é necessário fazer os seguintes passos:

• 1o Passo: Determinar o valor do pOH por meio da concentração de íons OH- na expressão abaixo:

pOH = log[OH-]
pOH = 1,0 10-4
pH = 4 – log 1

OBS.: o log de 1 na base 10 é sempre igual a 0.

pH = 4-0
POH = 4

• 2o Passo: Determinar o valor do pH por meio da expressão abaixo:

pH + pOH = 14
pH + 4 = 14
pH = 14-4
pH= =10

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Vamos definir a fórmula do pH de novo:

C H 3 C O O H + H 2 O ⇌ H 3 O + + C H 3 C O O -

K a = H 3 O + [ C H 3 C O O - ] [ C H 3 C O O H ]

Isolando o [ H 3 O + ]:

H 3 O + = K a . [ C H 3 C O O H ] [ C H 3 C O O - ]

Aplicando “ - log ⁡   ”:

p H = p K a + log ⁡ [ C H 3 C O O - ] [ C H 3 C O O H ]

Queremos pH = 5,70.

Nosso p K a será:

p K a = - log ⁡ K a = - log ⁡ 1,8 . 10 - 5 = 4,75

Portanto:

5,70 = 4,75 + log ⁡ [ C H 3 C O O - ] [ C H 3 C O O H ]

log ⁡ [ C H 3 C O O - ] [ C H 3 C O O H ] = 0,95

[ C H 3 C O O - ] [ C H 3 C O O H ] = 10 - 0,95 = 0,11

E a razão entre o ácido acético e o íons acetato, pedido no enunciado é o inverso do que achamos:

[ C H 3 C O O H ] [ C H 3 C O O - ] = 1 0,11 = 9,09

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