Explique os valores observados para o pH das soluções do procedimento 1.
Passo 1
O enunciado pede: “Explique os valores observados para o pH das soluções do procedimento 1.”
Informações que eu tenho do enunciado: somente essa frase. Não foram enviados os valores numéricos de pH, nem a lista das soluções usadas no procedimento 1, nem uma figura ou tabela com dados. Portanto não tenho como explicar valores numéricos específicos ou justificar discrepâncias particulares da sua turma.
Dado isso, vou (a) explicar passo a passo a teoria que permite interpretar qualquer pH observado numa experiência tipo “procedimento 1” e (b) mostrar como aplicar essa teoria para chegar a um valor esperado ou a uma explicação qualitativa. Assim você poderá aplicar o raciocínio às suas soluções e aos números observados.
Informações que eu tenho do enunciado: somente essa frase. Não foram enviados os valores numéricos de pH, nem a lista das soluções usadas no procedimento 1, nem uma figura ou tabela com dados. Portanto não tenho como explicar valores numéricos específicos ou justificar discrepâncias particulares da sua turma.
Dado isso, vou (a) explicar passo a passo a teoria que permite interpretar qualquer pH observado numa experiência tipo “procedimento 1” e (b) mostrar como aplicar essa teoria para chegar a um valor esperado ou a uma explicação qualitativa. Assim você poderá aplicar o raciocínio às suas soluções e aos números observados.
Passo 2
O que é pH — definição e significado físico (aulas rápidas, sem pular etapas).
Definição: o pH é uma escala logarítmica que mede a acidez da solução. Por definição,
Definição: o pH é uma escala logarítmica que mede a acidez da solução. Por definição,
onde
é a concentração molar de íons hidrogênio (mol L^{-1}).
Exemplo simples: se então
Exemplo simples: se
Interpretação: quanto maior
, menor o
(mais ácido). A água pura a
tem
e
(neutra).
Passo 3
Soluções de ácidos e bases fortes — como prever o pH de forma direta.
Conceito: ácido forte se ioniza completamente em solução; base forte idem.
Para um ácido forte com concentração inicial (mol L^{-1}), assumimos
. Assim,
Conceito: ácido forte se ioniza completamente em solução; base forte idem.
Para um ácido forte com concentração inicial
Exemplo: solução de
: então
e
Regra prática: cada dez vezes de diluição (fator
) aumenta o pH em
unidade para ácidos/bases fortes.
Passo 4
Soluções de ácidos fracos — a conta passo a passo com equilíbrio químico.
Conceito: ácido fraco HA parcialmente ioniza:
Conceito: ácido fraco HA parcialmente ioniza:
Definimos a constante de acidez
Se a concentração inicial do ácido for
e a fração que se ioniza for
, então em equilíbrio
,
,
. Substituindo:
Se
(aproximação comum), temos
, então
Logo o pH aproximado é
onde
.
Exemplo numérico: ácido acético ( ) a
. Calcule:
Exemplo numérico: ácido acético (
então
Esse método explica por que soluções de ácidos fracos têm pH maior (menos ácido) que ácidos fortes na mesma concentração.
Passo 5
Sais e hidrólise — por que soluções de sal podem ter pH diferente de 7.
Quando um sal é formado por um ácido/base fraco(a) e um ácido/base forte(s), ocorre hidrólise que altera o pH:
Quando um sal é formado por um ácido/base fraco(a) e um ácido/base forte(s), ocorre hidrólise que altera o pH:
- Sal de ácido forte + base forte (ex.:
): queda na água: solução aproximadamente neutra ( a ), salvo efeito de . - Sal de ácido fraco + base forte (ex.:
, onde A^- é a base conjugada fraca): A^- reage com água gerando , solução básica. - Sal de base fraca + ácido forte (ex.:
): doa para a água gerando solução ácida.
Fórmula prática para base conjugada(concentração ):
e então
,
(a
,
).
Exemplo:
, com
. Então
Exemplo:
Passo 6
Efeito do íon comum e soluções tampão — como entender pH quando há mistura de ácido fraco e seu sal.
Se a solução contém simultaneamente e
, o equilíbrio é deslocado (efeito do íon comum). A equação de Henderson–Hasselbalch dá:
Se a solução contém simultaneamente
Isso é muito útil para explicar pH observados em soluções tampão: a razão
controla o pH. Ex.: se
, então
.
Passo 7
Diluição e água autoprotólise — por que pH muda com concentração e limites práticos.
- Para soluções de ácidos/bases fortes, diluir 10× aumenta o pH em 1 (por definição logarítmica).
- Para ácidos fracos, a fração dissociada aumenta ao diluir, mas há um limite: ao ficar muito diluído, a contribuição de água (
) passa a ser relevante. Portanto, para concentrações muito pequenas o pH pode aproximar-se de e não seguir a fórmula simples. - Em medições experimentais de soluções muito diluídas deve-se considerar a contribuição do
do ar (veja passo 8).
Passo 8
Outros fatores experimentais que afetam os valores observados de pH (úteis para comparar teoria vs. prática).
- Absorção de
pela água: água exposta ao ar dissolve formando ácido carbônico e reduzindo o pH (água “pura” pode ter por causa do ). - Temperatura:
depende da temperatura; a neutralidade ( ) só vale estritamente a . A temperaturas maiores aumenta e o pH neutro diminui. - Calibração do eletrodo de pH: um eletrodo mal calibrado introduz erro sistemático.
- Força iônica e atividades: em soluções concentradas a concentração não é o mesmo que atividade; isso pode deslocar o pH observado em relação ao pH calculado usando apenas concentrações.
Passo 9
Checklist passo a passo para explicar um valor de pH medido numa solução do “procedimento 1” (prático — siga isso na prova/relatório):
- Identifique o soluto e escreva a reação relevante (ionização ou hidrólise).
- Determine se é ácido/base forte ou fraco; se for sal, identifique se os íons são conjugados de ácidos/bases fracos ou fortes.
- Escolha a equação apropriada:
- ácido/base forte:
ou ; - ácido fraco: usar
e ; - sal que hidrólise: usar
ou via e calcular ou ; - tampão: usar Henderson–Hasselbalch.
- ácido/base forte:
- Calcule o pH aproximado e verifique a validade das aproximações (
etc.). Se a aproximação falhar, resolva o polinômio do equilíbrio (ou repita sem a aproximação). - Considere efeitos experimentais (CO2, temperatura, calibração, força iônica) se o valor observado divergir do teórico.
Passo 10
Exemplos rápidos que você pode comparar com seus dados do procedimento 1 (faça as contas como mostrado):
- Se você tinha solução de
, espere . - Se você tinha acético
( ), calculei acima . - Se você tinha
em água destilada expect neutralidade, mas se mediu isso pode ser por dissolvido ou eletrodo não calibrado. - Se tinha
, use e calculei um exemplo dando ácido (por volta de para concentrações ).
Passo 11
Como usar isso para escrever a explicação no relatório ou responder na prova (texto enxuto e objetivo):
- Declare qual é o soluto e se ele é forte/fraco.
- Mostre as contas (ou a equação de Henderson–Hasselbalch) usadas para prever o pH. Mostre as aproximações e justifique-as.
- Compare o valor calculado com o valor medido e discuta possíveis causas de diferença (CO2, temperatura, calibração, força iônica). Seja específico: por exemplo, “a diferença de 0,5 unidade provavelmente vem da absorção de CO2” ou “a diferença sugere eletrodo mal calibrado”.
Resposta
Os valores observados de
no procedimento 1 são explicáveis identificando primeiro se cada soluto é ácido/base forte ou fraco (ou um sal), aplicando a fórmula adequada:
- para ácido/base forte
e ; - para ácido fraco use
e a aproximação (ou ); - para sais, determine hidrólise via
ou e calcule ou ; - para tampões use
.
Diferenças entre pH teórico e medido geralmente provêm de absorção de, temperatura (variação de ), força iônica (atividades) ou eletrodo mal calibrado; use o checklist dos passos para identificar qual desses efeitos explica cada discrepância observada.