Diálise

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segunda-feira, 7 de abril de 2014

pH e pOH


                                          pH e pOH

Conceitos Fundamentais de pH e pOH

pH

pH significa potencial hidrogeniônico, ou ainda o quanto de H+ há livre numa solução ou num meio aquoso. Segundo Bronsted é o hidrogênio na forma de próton, ou do íon cátion que promove a característica ácida de uma substância.


O pH com o caráter ácido vai de zero até 6,9.
O pH neutro é o pH da água pura que possui o ponto igual a 7.

O pH de caráter básico vai de 7,1 até 14.

pOH
                           
O pOH significa potencial hidroxiliônico que indica, o quanto de OH- há livres numa solução aquosa.

O pOH que possui o caráter alcalino ou básico vai de 14 a 7,1.

O pOH de uma solução aquosa sem a característica de basicidade vai de 6,9 até zero.

Substâncias Ácidas e Alcalinas

Substâncias Ácidas

Substâncias que tem características ácidas e liberam o íon hidrogênio H+. São todos os ácidos inorgânicos. O ácido clorídrico (HCl), perclórico (HClO4) sulfúrico (H2SO4) ácido fosfórico (H3PO4), ácido carbônico (H2CO3). Os ácidos orgânicos, são, o ácido acetil salicílico  (C9H8O4), ácido ascórbico (C6H8O6), ácidos carboxílicos ácido acético (CH3COOH), ácidos graxos, gorduras etc.

Ka

Constante de Ionização de um Ácido

A constante de ionização de um ácido tem como símbolo o Ka, determina o quanto do ácido pode dissociar ou ionizar.


Valores de Ka, Constante de Ionização de Alguns Ácidos


Ácido
 Cátion
Ânion
Ka
HCl      ácido forte
H+
+
Cl-
~  10-7
H2SO4    ácido forte
H+
+
SO4-
~  10-7
H2SO3    ácido forte
H+
+
SO3-
1,3 . 10-2
H3PO4
H+
+
PO4-
7,5 . 10-3
HCOOH
H+
+
HCOO-
1,7 . 10-4
HF
H+
+
F-
2,4 . 10-4
HNO2
H+
+
NO2-
5,1 . 10-4
CH3COOH
H+
+
CH2COO-
1,8 . 10-5
H2CO3
H+
+
HCO3-
4,6 . 10-7
H2S
H+
+
HS-
1,0 . 10-7
HCN
H+
+
CN-
4,9 . 10-10

Substâncias Alcalinas



Substâncias com características alcalinas ou básicas são as bases inorgânicas, o hidróxido de sódio (NaOH), hidróxido de potássio (KOH), hidróxido de lítio (LiOH) hidróxido de cálcio (CaOH2) hidróxido de magnésio (MgOH2). Substâncias orgânicas, o leite, a batata, o repolho, couve, brócolis, todas tem características alcalinas, igualmente muitas proteínas possuem caráter alcalino, ou possuem comportamento de substância alcalina.

Kb

Constante de Ionização de uma Base

A constante de ionização para uma base tem como símbolo Kb

Escala do pH

A escala indica se o pH é baixo a substância é ácida, se o pH é alto a substância tem o caráter alcalino.

Se a substância possui o pH =  1 a substância é um ácido forte.

No entanto se a substância possuir  pH = 14 o pOH será zero, o que significa que a substância é altamente alcalina. Veja a tabela abaixo.

Modos de Expressão do pH

Se o pH for zero, representamos assim 100 .Como todo número elevado a zero é 1, então; há 1 mol/L de H+  na solução aquosa. A solução é muito ácida.

Se o pH for 1, podemos representar assim 10-1 ou 0,1. Nesse caso há 0,1 mol/L de H livre na solução aquosa. A solução é ácida. 


Se o pH for 2, podemos representar assim 10-2 ou 0,01. Nesse caso há 0,01 mol/L de H+ para na solução aquosa. A solução possui 0,01 mol de H+ livre na solução. 


Se o pH for 3, podemos representar assim 10-3 ou 0,001. Nesse caso há 0,001 mol/L de H+ na solução aquosa. A solução possui 0,001 mol de H+ livre na solução.


Se o pH for 4, podemos representar assim 10-4 ou 0,0001. Nesse caso há 0,0001 mol/L de H+ na solução aquosa. A solução possui 0,0001 mol de H+ livre na solução.  


Se o pH for 5, podemos representar assim 10-5 ou 0,00001. Nesse caso há 0,00001 mol/L de H+ na solução aquosa. A solução possui 0,00001 mol de H+ livre na solução. 


Modos de Expressão do pOH


Se o pH for 14, a representação é 10-14. O pOH é zero, representamos assim 100. Como todo número elevado a zero é 1, então; há 1 mol de íons OHpara cada litro de solução. A solução é extremamente alcalina.

Se o pH for 13, a representação é 10-13.  O pOH é 0,1, podemos representar assim; 10-1 ou 0,1. Nesse caso há 0,1 mol de OH- diluído na solução aquosa. A solução é formada por 0,1 mol/L de OH- livre na solução. A solução é muito alcalina.

Se o pH for 12, a representação é 10-12 . O pOH é 2, podemos representar assim; 10-2 ou 0,01. Nesse caso há 0,01 mol/L de OH- na solução aquosa. A solução é formada por 0,01 mol de OH- livres na solução. A solução é muito alcalina.

Se o pH for 11, a representação é 10-11O pOH é 3, podemos representá-lo assim; 10-3 ou 0,001. Nesse caso há 0.001 mol/L de OH- na solução aquosa. A solução é formada por 6,02 x 1020 de OH- livres em 1 litro de solução.  A solução é alcalina.

Se o pH for 10, a representação e 10-10 O pOH é 4, podemos representá-lo assim; 10-4 ou 0,0001. Nesse caso há 0,0001 mol/L de OH- na solução aquosa.  A solução é formada por 6,02 x 1019 partículas de OHlivres em um litro da solução.  

Indicadores do pH

Fenolftaleina - em meio alcalino apresenta a cor rosa, em meio ácido é incolor.       
                       
    ácido

    alcalino
 
Vermelho de metila

O vermelho de metila é para detectar pH ácido em solução ácida apresenta cor rosa bem intenso até o pH 6,2 a partir desse pH em diante a cor da solução se torna amarela como apresentada nos tubos de ensaio abaixo.

 

Vermelho de metila em pH ácido de 4,2 até 6,2 apresenta a cor rosa choque, 1º tubo a esquerda. A partir do pH 6,3 até o pH altamente alcalino, apresenta a cor amarela, tubo à direita.

 








Alaranjado de metila, metil oranje - em meio alcalino – tom amarelado, em meio ácido o tom é avermelhado. 


    alcalino
                       
    ácido

Alaranjado de metila para uso em solução de pH ácido de 3,2 até 4,4. A esquerda o alaranjado
de metila em solução ácida apresenta cor rosa vermelho. Acima de pH 4,4 apresenta cor
amarelo ouro, tubo à direita.


Azul de bromotimol – em solução ácida fica amarelo em solução neutra fica verde e em solução alcalina fica azul.

   ácido
                       
   neutro
                       
   alcalina

Azul de bromotimol em solução, pH alcalino, tubo de cor azul da esquerda
para a direta, tubo do meio de cor verde pH neutro, o tubo em amarelo 
à direita pH ácido.




Papel tornassol – ácido – vermelho, alcalino - azul.
                       
   ácido
                       
  alcalino

Vermelho de Cresol 

Observe abaixo a foto do Indicador de pH Vermelho de cresol.


O indicador de pH vermelho de cresol em solução de pH ácido, fica com a cor
vermelha, enquanto, que em solução alcalina adquire o tom púrpura.




pHmetro

A foto ao lado mostra um dos diversos modelos de pHmetro para a medida do pH das soluções.

                               Foto retirada do arquivo da web


Logaritmos

Para calcular o pH e pOH utiliza-se logaritmos. Nesse caso é necessário um pouco de conhecimento do respectivo assunto.
Logaritmos Decimais

A tabela abaixo mostra a série de números decimais e seus respectivos logaritmos.

Número           
Logarítmo          
                                       
1
0
                                       
2
0,30      
Log 2 = 0,3     =  100,3
3
0,48
Log 3 = 0,48  =   100,48
4
0,60
Log 4 = 0,60  =   100,60
5
0,70
Log 5 = 0,70  =   100,70
6
0,78
Log 6 = 0,78  =   100,78
7
0,85
Log 7 = 0,85  =   100,85
8
0,90
Log 8 = 0,90  =   100,90
9
0,95
Log 9 = 0,95  =   100,95
10
1
Log 10 = 1     =   101

Já que conhecemos alguns valores de logaritmos, então passamos a usar nos cálculos do pH.


Exercícios

1) Se a acidez de um suco de limão puro apresenta o valor de 0,005 mol/L de H+, encontre o pH desse suco?

Primeiramente deve-se transformar o valor 0,005 em potência de dez.
Encontramos o logaritmo de cinco
Com os dados obtidos acima passamos ao cálculo do pH do suco do limão.
O suco de limão tem pH 2,3.

2) Adaptado - Em um laboratório, um estudante preparou em um balão volumétrico 1 litro de uma solução com 0,005 mol/L de H2SO4. Ao terminar de preparar a solução, ele quis saber qual o pH dessa solução e recorreu ao cálculo.

Para todo ácido forte considera-se α = 100 % a sua diluição.






O pH dessa solução ácida é = 2    

3) Vunesp - (Adaptado) O ácido clorídrico (HCl) é um ácido forte que se dissocia totalmente em solução aquosa. Ao preparar uma solução de concentração 0,1 mol/L, a 25ºC, pergunta-se: qual é o pOH dessa solução?

Primeiramente calcular o pH da solução.



Calculado o pH podemos calcular o pOH da solução.


O pOH dessa solução alcalina é 13 
                             
4) (adaptado) o leite de magnésia é vendido nas farmácias como laxante e antiácido estomacal. Sendo recomendado a ter cautela se o paciente sofrer dos rins, estar grávida ou amamentando ou ser criança de menos de 2 anos de idade. Num frasco que contém o produto medicamentoso, qual é a concentração de íons OH- no leite de magnésia, cujo pH = 10,5?



Como calculamos:
   

Descobrimos o porque. Então prosseguindo a operação, usamos artifício:


Observe no canto à parte os valores para se conseguir o resultado final.

1) Segundo Bronsted é o hidrogênio na forma de próton, ou do íon cátion que promove a característica ácida de uma substância, ou ainda o quanto de H+ há livre numa solução ou num meio aquoso. Então o termo pH significa.

a) Potencial hidroxiliônico.
b) Potencial hidrogeniônico.
c) Pontos de hélio em jazidas.
d) Hidreto de Fósforo (PH3).

2) O pH indica com o caráter ácido de uma substância que vai de:

a) 1 até 6,9.
b) 6,9 até 14.
c) zero até 6,9.
d) 14 até 6,9.

3) O pH neutro, pode ser considerado o pH da água pura que possui o ponto igual a:

a) zero.
b) 14.
c) 1.
d) 7.

4) O pOH significa potencial hidroxiliônico que indica, o quanto de:
 
a) OH+ há livres numa solução aquosa.
b) OH- há livres numa solução aquosa.
c) H2O há livres numa solução salina.
d) H- há livres numa solução concentrada.

5) O pOH que possui o caráter alcalino ou básico vai de:
 
a) zero a 14.
b) 14 a 1.
c) 7,1 a zero.
d) 14 a 7,1.

6) São substancias ácidas apenas as da alternativa:

a) NaOH, KOH, Ca(OH)2, H2CO3, H3PO4.
b) HCl, HClO4, H2SO4, H2CO3, H3PO4.
c) Al(OH)3, HClO4, H2SO4, NaCl, H3PO4.
d) HCl, HClO4, NaHCO3, H2CO3, Mg(OH)2.

7) São substancias alcalinas ou de caráter básico apenas as da alternativa:

a) NaOH, KOH, Ca(OH)2, H2CO3, H3PO4.
b) NaOH, KOH, Ca(OH)2, H2CO3, H3PO4.
c) NaOH, KOH, Ca(OH)2, LIOH, Fe(OH)3.
d) NaCl, KOH, Ca(OH)2, H2CO3, H3PO4.

8) A escala indica que se o pH é baixo a substância:

a) é alcalina, se o pH é alto a substância tem o caráter ácido.
b) é neutra, se o pH é alto a substância tem o caráter ácido.
c) é ácida, se o pH é alto a substância tem o caráter neutro.
d) é ácida, se o pH é alto a substância tem o caráter alcalino.

9) No entanto em relação ao pH, se a substância possuir  pH = 14, o pOH será:

a) zero, o que significa que a substância é altamente alcalina.
b) 1, o que significa que a substância é altamente alcalina. 
c) 7, o que significa que a substância é altamente alcalina. 
d) zero, o que significa que a substância é altamente ácida. 

10) Se o pH de uma solução for zero, representamos assim 100. Como todo número elevado a zero é 1, então; há 1 mol/L de H+  na solução aquosa. 

a) A solução é muito alcalina.
b) A solução é muito ácida.
c) A solução é extremamente neutra.
d) Não se mede o pH da solução.

11) Se o pH for 1, podemos representar assim 10-1 ou 0,1. Nesse caso há:
 
a) 0,1 mol/L de H livre na solução aquosa. A solução é ácida. 

b) 0,1 mol/L de H-  livre na solução aquosa. A solução é alcalina.

c) 0,1 mol/L de H livre na solução aquosa. A solução é neutra. 
d) 0,1 mol/L de H ligado ao cloro. A solução é ácida. 

12) Se o pH for 13, a representação é 10-13.  O pOH é 0,1, podemos representar assim; 
10-1 ou 0,1. Nesse caso há 0,1 mol de OH- diluído na solução aquosa. 

a) A solução é formada por 0,1 mol/L de OH- livre na solução. A solução é muito ácida.
b) A mistura é formada por 1 mol/L de OH- livre na solução. A solução é neutra.
c) A solução é formada por 0,1 mol/L de OH- livre na solução. A solução é muito alcalina.
d) A solução é formada por 0,1 mol/L de H- livre na solução. A solução é muito alcalina.

Bibliografia

Química na Abordagem do Cotidiano. Francisco Miragaia Peruzzo, Eduardo Leite do Canto - Físico -

Química. Vol. 2, 2ª edição 1999. Editora Moderna São Paulo - SP

Ser Protagonista - Química, Ensino Médio 2º ano, Manual do Professor, Edições SM. 2ª edição São Paulo 2013.

Texto em construção Prof. Antonio 07/04/2014