Escreva as equações químicas e as expressões de Ka para a ionização dos ácidos fracos a seguir em meio aquoso:
ácido acético,
.
ácido acético,
Passo 1
O que o enunciado pede: escrever as equações químicas que representam a ionização do ácido acético em meio aquoso e escrever as expressões de
correspondentes. Informação dada: o ácido é o ácido acético, cuja fórmula é
.
Nada mais é necessário — vou escrever as reações relevantes (com água e na forma simplificada com ) e deduzir a expressão de
.
Nada mais é necessário — vou escrever as reações relevantes (com água e na forma simplificada com
Passo 2
Conceito básico (explicando devagar): ionização de um ácido em água significa que uma parte das moléculas do ácido doa um próton (
) para a água, formando o íon hidronio (
) e a base conjugada do ácido. Para qualquer reação genérica
a constante de equilíbrio em termos de concentrações é
onde
significa concentração molar de
em mol·L^{-1}. Vou aplicar essa definição ao caso do ácido acético.
Passo 3
Escrever a equação de ionização em água (forma mais física, com água explícita):
Explicação:
doa um próton para
, produzindo a base conjugada
e
(íons hidrônio).
Forma simplificada (muitas vezes usada em química):
Aqui se escreve
em vez de
para ficar mais curto — ambas as escritas representam a mesma transferência de próton em solução aquosa.
Passo 4
Agora deduzir a expressão de
. Aplicando a fórmula de equilíbrio à reação com
:
Mas atenção importante: em solução aquosa diluída a atividade (ou concentração efetiva) da água pura é praticamente constante e é convencionalmente incorporada na constante. Por isso normalmente omitimos
e escrevemos:
Se preferir usar
em vez de
, a expressão equivalente é
Aqui explico cada símbolo na expressão:
-
é a concentração molar da base conjugada, em mol·L^{-1}. -
ou é a concentração molar de prótons em solução, em mol·L^{-1}. -
é a concentração molar do ácido não dissociado, em mol·L^{-1}. -
é a constante de acidez; para ácidos fracos ela é um número pequeno (quanto menor , mais fraco o ácido).
Passo 5
Comentário prático e uso rápido (para a prova): ao resolver problemas que pedem calcular pH ou fração ionizada, costuma-se montar uma tabela ICE (Initial, Change, Equilibrium) usando a expressão de
. Exemplo numérico para referência (não pedido, só para intuir a ordem de grandeza): o valor de
do ácido acético a
é aproximadamente
o que indica que é um ácido fraco; em pK: