Questão 1. Segundo a definição de Bronsted-Lowry, ácido são substâncias que doam prótons e bases recebem prótons. Com base neste conceito é possível determinar os valores de constantes de equilíbrio de ácidos e bases como
. A partir destas constantes é possível determinar os valores de pH de soluções em diferentes meios e concentrações. Responda as questões abaixo.
( 1,0 ponto) Explique quais são as diferenças em termos de equilíbrio entre duas soluções preparadas em meio aquoso, uma de
e outra de ácido acético também
.
( 1,0 ponto) Explique quais são as diferenças em termos de equilíbrio entre duas soluções preparadas em meio aquoso, uma de
Passo 1
O enunciado pede que eu explique as diferenças, em termos de equilíbrio, entre duas soluções aquosas preparadas com as mesmas concentrações molares: uma de NaOH
e outra de ácido acético (CH
COOH)
.
Informações dadas:
Informações dadas:
- Concentração de ambas as soluções:
. - Substâncias: hidróxido de sódio (NaOH) e ácido acético (CH
COOH).
O que é pedido: comparar os equilíbrios químicos que ocorrem em cada solução e, na prática, como isso se reflete em quantidades como concentrações de íons e pH.
Passo 2
Relembrando conceitos úteis (curtinho e direto):
- Segundo Bronsted–Lowry, um ácido doa prótons (
) e uma base os recebe. - Para ácidos fracos existe uma reação de ionização reversível:
com a constante de equilíbrio (constante de acidez)
Aqui
significa concentração molar do que estiver entre colchetes.
- Para bases fortes como NaOH, a dissociação é praticamente completa em água:
não sendo necessário tratar como um equilíbrio reversível (na prática fica totalmente à direita).
- Relação entre pH, pOH e
:
onde
a
.
Passo 3
Equilíbrio e pH da solução de NaOH
:
- NaOH é uma base forte: dissocia praticamente 100% em solução aquosa. Logo as concentrações iniciais tornam-se:
- Calcular pOH e pH:
Interpretação: o equilíbrio da reação de dissociação está fortemente deslocado para a direita — praticamente não há HH2O formando de volta NaOH — por isso a solução é fortemente básica e tem
.
Passo 4
Equilíbrio e pH da solução de ácido acético CH
COOH
:
- Escrevemos a ionização (equilíbrio ácido):
- Constante de acidez conhecida do ácido acético:
(valor padrão a ). Pela definição,
- Montamos tabela de concentrações iniciais e no equilíbrio. Seja
a concentração de (e também de ) que se forma:
- Substituindo em
:
- Fazemos a aproximação habitual para ácidos fracos: se
então . Assim
- Calculando numericamente:
Portanto
e
- Verificação da aproximação:
corresponde a , bem abaixo de , então a aproximação é válida.
Interpretação: o equilíbrio aqui está majoritariamente à esquerda (a maior parte do ácido permanece não dissociada), poisé pequeno; a solução é ácida com .]
Passo 5
Comparação direta dos equilíbrios — pontos-chave (sem fórmulas novas, só interpretação):
- Natureza da dissociação:
- NaOH: base forte → dissociação praticamente completa → equilíbrio extremamente deslocado para os produtos (íons).
- CH
COOH: ácido fraco → dissociação parcial → equilíbrio significativo entre molécula não dissociada e íons.
- Concentrações dos íons:
- NaOH
: , controlado por e muito pequeno ( ). - CH
COOH : .
- NaOH
- Valores de pH:
- NaOH:
(fortemente básico). - CH
COOH: (ácido, mas não tão forte quanto um ácido forte de mesma concentração).
- NaOH:
- Força do par conjugado:
- O ânion acetato (
) é uma base fraca; seu pode ser obtido por . Ou seja, o acetato praticamente não reage fortemente com água para produzir .
- O ânion acetato (
- Consequências práticas de equilíbrio:
- A solução de NaOH conduz eletricidade melhor (maior concentração de íons) e tem pH bem alto.
- A solução de ácido acético tem um equilíbrio químico ativo (ionização reversível), pH moderadamente ácido e pouca capacidade tampão a menos que haja conjugado presente.
Passo 6
Resumo/intenção didática (como resolver esse tipo de comparação na prova):
- Identifique se a substância é forte ou fraca; para fortes trate como dissociação completa; para fracos escreva a reação de equilíbrio e o
(ou ). - Monte a tabela de concentrações com a incógnita
para a espécie ionizada. - Use a expressão de
(ou ) para encontrar . Se for pequeno frente à concentração inicial ( ), aproxime . - Converta
em pH (ou em pOH e então em pH). - Compare as posições de equilíbrio observando o tamanho de
(pequeno → equilíbrio à esquerda; grande → à direita) ou se a substância é forte (equilíbrio praticamente para produtos).