Escreva as equações químicas e as expressões de Kb para a ionização das bases fracas a seguir em meio aquoso:
íon hidrogenocarboanto ou bicarbonato,
(\mathrm{HCO}^{3-});
íon hidrogenocarboanto ou bicarbonato,
(\mathrm{HCO}^{3-});
Passo 1
O que o enunciado pede:
- Escrever a equação química da ionização, em meio aquoso, do íon hidrogenocarbonato
quando ele age como base fraca. - Escrever a expressão da constante de basicidade
, correspondente a essa ionização.
Informações que temos (diretas do enunciado):
- Espécie envolvida:
(íon hidrogenocarbonato ou bicarbonato). - Meio: aquoso (água participa da reação).
Passo 2
Escrevendo a reação de ionização quando
se comporta como base (aceita próton de
). Em palavras: o íon hidrogenocarbonato aceita um próton da água e forma ácido carbônico
e íon hidróxido
.
A reação em equilíbrio é:
Explicação rápida do que acontece nessa equação:
-
é a base conjugada do ácido . - A água atua como ácido (doa um próton) gerando
. - A seta dupla indica equilíbrio químico — nem tudo se converte, ficam concentrações de todas as espécies.
Passo 3
Agora a expressão da constante de basicidade
para essa reação. Definição: para uma base genérica
que reage como
, tem-se
onde
indica concentração em mol·L^{-1} no equilíbrio.
Aplicando ao caso de
(a base) e
(o ácido conjugado):
Aqui:
-
é a concentração do ácido carbônico no equilíbrio; -
é a concentração dos íons hidróxido no equilíbrio; -
é a concentração do bicarbonato no equilíbrio.
Passo 4
Relação entre
e as constantes de ionização ácida. É útil saber que a constante de basicidade da base conjugada relaciona-se com a constante de acidez do ácido conjugado por
onde:
-
(produto iônico da água; a vale aproximadamente ), -
é a constante de acidez do ácido conjugado.
Para o nosso caso, o ácido conjugado é
cuja primeira constante de acidez (dissociação
) chamamos de
:
Multiplicando
por
escrito no passo anterior:
logo
Observação prática: se for preciso um valor numérico aproximado, toma-se
e
de
(valor experimental, por exemplo
); daí
(Isto é só uma ilustração numérica; o problema original pediu apenas a expressão.)
Passo 5
Como usar essa expressão numa resolução de prova (dica prática passo a passo):
- Se der a concentração inicial do
e pedir o pH: faça uma tabela ICE (Inicial — Variação — Equilíbrio) para a reação do Passo 2. - Suponha concentração inicial
e . No equilíbrio deixe a formação de ser . Então: - Insira em
e resolva: - Se
, aproximar e obter . A partir de calcula-se e depois .
Observação final (conceptual):
é anfiprótico — pode atuar também como ácido:
com constante
. Isso é útil para problemas de tampões ou quando
está em presença de bases fortes.