(Uepg 2015) No tratamento da água de uma piscina, realizou-se a cloração através da adição diária de solução aquosa de hipoclorito de sódio, \mathrm{NaClO}_{(\mathrm{aq})} a 15 \%(\mathrm{~m} / \mathrm{v}), na proporção de 30 \mathrm{~mL} / \mathrm{m}^{3}. Sobre as substâncias envolvidas e o processo do qual participam, assinale o que for correto.
  1. O hipoclorito de sódio é um sal solúvel em água que se dissocia facilmente.
  2. O hipoclorito de sódio é derivado de um ácido fraco (ácido hipocloroso) e de uma base forte (hidróxido de sódio).
  3. A dissociação do hipoclorito de sódio, em meio aquoso, pode ser representada como: \mathrm{NaClO}(\mathrm{aq}) \leftrightarrow \mathrm{Na}^{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{ClO}^{-}(\mathrm{aq})
  4. Em meio aquoso, parte dos íons hipoclorito sofre hidrólise, reconstituindo o ácido hipocloroso.

Passo 1

O enunciado apresenta uma situação experimental e quatro afirmações sobre o hipoclorito de sódio e seu comportamento em água. O que ele pede é: identificar quais afirmações estão corretas. Informações relevantes dadas pelo enunciado:
\mathrm{NaClO}_{(\mathrm{aq})} a 15\% (m/v) (dados da imagem / enunciado).
Adição na proporção de 30\\ \mathrm{mL}/\mathrm{m}^3 (dados do enunciado).
As quatro afirmações a serem julgadas são:
  1. O hipoclorito de sódio é um sal solúvel em água que se dissocia facilmente.
  2. O hipoclorito de sódio é derivado de um ácido fraco (ácido hipocloroso) e de uma base forte (hidróxido de sódio).
  3. A dissociação do hipoclorito de sódio, em meio aquoso, pode ser representada como: \mathrm{NaClO}_{(\mathrm{aq})} \leftrightarrow \mathrm{Na}^{+}_{(\mathrm{aq})} + \mathrm{ClO}^{-}_{(\mathrm{aq})}.
  4. Em meio aquoso, parte dos íons hipoclorito sofre hidrólise, reconstituindo o ácido hipocloroso.

Passo 2

Explicando o que é um sal iônico e por que ele costuma ser solúvel: um sal iônico típico é formado por um cátion metálico e um ânion (aqui, \mathrm{Na}^{+} e \mathrm{ClO}^{-}). Em água, a constante dielétrica elevada e a capacidade de solvatração das moléculas de água estabilizam os íons separados, favorecendo a dissociação. Portanto, quando dizemos que um sal “se dissocia facilmente”, queremos dizer que em solução aquosa ele se separa em íons livres. Isso costuma ocorrer para sais de metais alcalinos (como o sódio) com ânions comuns. Com isso em mente, a afirmativa 01 será avaliada com base nessa ideia.

Passo 3

Analisando a origem do sal: um sal neutro pode ser visto como produto da reação entre um ácido e uma base. No caso do hipoclorito de sódio, o ácido correspondente é o ácido hipocloroso, \mathrm{HClO}, e a base correspondente é o hidróxido de sódio, \mathrm{NaOH}. Conceito importante: se o ácido é fraco e a base é forte, o sal formado terá características de uma base conjugada (o ânion tende a hidrolisar). Vamos explicar o que é “ácido fraco” e “base forte”: um ácido fraco não se ioniza completamente em água (tem uma constante de dissociação K_a pequena); uma base forte, como \mathrm{NaOH}, ioniza-se completamente. A afirmativa 02 será julgada com essa ideia.

Passo 4

Escrevendo a dissociação do sal em solução aquosa (afirmativa 04). A equação química que descreve a separação do sólido/solução em íons é:
\mathrm{NaClO}_{(\mathrm{aq})} \leftrightarrow \mathrm{Na}^{+}_{(\mathrm{aq})} + \mathrm{ClO}^{-}_{(\mathrm{aq})}.
Aqui explico as partes: \mathrm{NaClO} é o sal; \mathrm{Na}^{+} é o cátion sódio; \mathrm{ClO}^{-} é o ânion hipoclorito. Em água, este é o processo de dissociação iônica. O íon \mathrm{Na}^{+} costuma ser considerado um íon espectador (não participa das reações ácido–base significativas), enquanto \mathrm{ClO}^{-} pode participar de equilibríos ácido–base.

Passo 5

Explicando hidrólise de ânions: quando temos o ânion conjugado de um ácido fraco, esse ânion tende a reagir com a água (hidrólise básica), reagindo como base para captar um próton e formando o ácido conjugado. No caso do hipoclorito:
\mathrm{ClO}^{-} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{HClO} + \mathrm{OH}^{-}.
Aqui cada termo significa:
  • \mathrm{ClO}^{-}: ânion hipoclorito (base conjugada),
  • \mathrm{H_2O}: água (ambiente solvente),
  • \mathrm{HClO}: ácido hipocloroso (ácido conjugado),
  • \mathrm{OH}^{-}: hidróxido, que aumenta a basicidade da solução.
    Como \mathrm{HClO} é um ácido fraco, seu ânion \mathrm{ClO}^{-} tem tendência a hidrolisar parcialmente, gerando \mathrm{OH}^{-} e tornando a solução levemente básica. Isso justifica a afirmativa 08.

Passo 6

Discutindo grau de hidrólise e efeito prático: a hidrólise não é completa — é um equilíbrio — porque \mathrm{HClO} é fraco e o equilíbrio depende do K_a de \mathrm{HClO}. Mas “parte dos íons hipoclorito sofre hidrólise” é exatamente o que a afirmativa 08 diz: hidrólise parcial ocorre e produz \mathrm{HClO} e \mathrm{OH}^{-}. Em piscinas isso é útil: a mistura existe em equilíbrio entre \mathrm{ClO}^{-} (forma ativa como desinfetante em solução básica) e \mathrm{HClO} (forma mais eficaz como desinfetante em pH mais ácido), mas o enunciado quer apenas que reconheçamos a hidrólise, não os detalhes quantitativos.

Passo 7

Agora avalio cada afirmativa explicitamente, com justificativa curta e direta:
    1. Verdadeiro — \mathrm{NaClO} é um sal iônico, solúvel em água, que se dissocia em íons. A água solvata os íons favorecendo a dissociação.
    1. Verdadeiro — \mathrm{NaClO} é o sal formado entre o ácido fraco \mathrm{HClO} e a base forte \mathrm{NaOH}.
    1. Verdadeiro — a representação da dissociação fornecida está correta: \mathrm{NaClO}_{(\mathrm{aq})} \leftrightarrow \mathrm{Na}^{+}_{(\mathrm{aq})} + \mathrm{ClO}^{-}_{(\mathrm{aq})}.
    1. Verdadeiro — \mathrm{ClO}^{-} sofre hidrólise em água segundo \mathrm{ClO}^{-} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{HClO} + \mathrm{OH}^{-}, ou seja, parte dos íons reconstituirá \mathrm{HClO}.

Passo 8

Resumo didático rápido para prova (dica curta e prática): se o sal vem de ácido fraco + base forte, o ânion hidrolisa e a solução tende a ser básica; se o sal vem de ácido forte + base fraca, o cátion hidrolisa e a solução tende a ser ácida; se vier de ácido forte + base forte, solução neutra. No caso dado, isto implica hidrólise do \mathrm{ClO}^{-} e solução levemente básica. Isso resolve por que todas as afirmativas estão corretas.

Resposta

  1. correta
  2. correta
  3. correta
  4. correta

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