Escreva as equações químicas e as expressões de Ka para a ionização dos ácidos fracos a seguir em meio aquoso:
ácido fluorídrico, HF ;
ácido fluorídrico, HF ;
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para o ácido fluorídrico em água:
- Escrever a(s) equação(ões) química(s) de ionização em meio aquoso.
- Escrever a expressão da constante de acidez
correspondente.
Informações que já temos do enunciado:
- O ácido é o
. - O meio é aquoso (ou seja, a água participa como base e há estabelecimento de equilíbrio).
- Não foram fornecidos valores numéricos; a resposta deve ser simbólica (equações e expressão de
).
Passo 2
O que acontece quando um ácido fraco como
é colocado em água?
Um ácido fraco apenas se ioniza parcialmente: ele doa um próton ( ) para a água, formando íon fluoreto e íon hidrônio (ou protono livre, em notação abreviada). A equação química que representa isso, mostrando explicitamente a água como reagente, é:
Um ácido fraco apenas se ioniza parcialmente: ele doa um próton (
Como atalho bastante usado em química, podemos escrever a versão simplificada que mostra diretamente o próton:
A dupla seta
sinaliza que se estabelece um equilíbrio químico (ionização parcial), característica de ácidos fracos.
Passo 3
Agora a definição e interpretação de
.
A constante de acidez é a constante de equilíbrio para a reação de ionização de um ácido em água. Em termos de atividades químicas
ela é:
A constante de acidez
Em soluções aquosas diluídas é comum aproximar atividades por concentrações molares
. Assim obtemos a forma prática usada na maioria dos exercícios:
Também é usual escrever com
em vez de
; ambas as notações aparecem nos livros:
Explicação das notações:
significa concentração molar do espécie
, por exemplo
é a concentração de ácido não ionizado no equilíbrio.
Passo 4
Para ficar bem didático, mostro como usar
com uma tabela ICE (Initial, Change, Equilibrium) sem números, usando
para a concentração inicial de
e
para o grau de dissociação (fração que se ioniza):
- Inicial:
- Variação (quando uma fração
de ioniza): - Equilíbrio:
Passo 5
Substituindo as concentrações de equilíbrio na expressão de
obtemos a relação entre
,
e
:
Para ácidos fracos a dissociação é pequena (
), então a aproximação
dá:
Essa forma é útil para calcular
se
e
forem conhecidos, ou para estimar
experimentalmente.
Passo 6
Resumo didático e incentivo:
- A equação com a água mostra explicitamente o mecanismo de doação de próton; a forma com
é apenas um atalho. - A expressão de
é direta: produto das concentrações dos íons formados dividido pela concentração do ácido não dissociado. - Se precisar calcular números na prova, monte a tabela ICE como aqui e use a forma
ou, usando a aproximação, . Você consegue — respira fundo, faz a tabela e segue os passos!