Use seu entendimento de reações ácido-base de Lewis e reações ácido-base de Bronsted para responder os itens a seguir.
a) Conceitue reações de hidrólise.
b) Ao realizar experimentos para avaliar o comportamento dos sais
e KF em água, obteve-se os seguintes resultados:
- os sais contendo íons cloreto o pH da solução não alterou em relação ao pH da água pura
-Os sais contendo íons fluoretos o pH da solução aumentou em relação ao pH da água pura
- Explique, os resultados obtidos, avaliando as possíveis interações com a água, consequências destas e se tais interações contribuem para alterar o equilíbrio da autoionização da água (
).
a) Conceitue reações de hidrólise.
b) Ao realizar experimentos para avaliar o comportamento dos sais
-Os sais contendo íons fluoretos o pH da solução aumentou em relação ao pH da água pura
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
a) Definir o que são reações de hidrólise.
b) Explicar os resultados experimentais observados para as soluções aquosas dos sais ,
,
e
, usando argumentos sobre as possíveis interações desses íons com a água e as consequências para o equilíbrio da autoionização da água, cuja constante é
.
Informações experimentais dadas:
a) Definir o que são reações de hidrólise.
b) Explicar os resultados experimentais observados para as soluções aquosas dos sais
Informações experimentais dadas:
- Para os sais com íons cloreto (
e ) o pH da solução não mudou em relação ao pH da água pura. - Para os sais com íons fluoreto (
e ) o pH da solução aumentou em relação ao pH da água pura.
Passo 2
Conceituando reações de hidrólise (passo didático e detalhado).
- Hidrólise é uma reação em que um íon de um sal reage com moléculas de água, resultando na transferência de prótons (definição de Brønsted) ou na formação de pares ácido-base (visão de Lewis). Em palavras simples: um ânion ou cátion “interage” com a água e forma ácido ou base conjugado, alterando as concentrações de
ou na solução. - Em forma geral (Brønsted): um íon básico
pode aceitar um próton da água:
e um íon ácido
pode doar prótons para a água:
- Do ponto de vista de Lewis, a água pode doar um par de elétrons (base de Lewis) ao íon ácido (por exemplo, um metal altamente carregado) formando complexos hidratados que se comportam como ácidos ao liberar prótons. Para íons pouco polarizantes, essa interação é fraca e não altera o pH de modo significativo.
- Observação essencial para provas: a hidrólise depende da força do ácido/base conjugado. Se o íon é conjugado de um ácido forte, a hidrólise é desprezível; se é conjugado de um ácido fraco, a hidrólise pode ser relevante e mudar o pH.
Passo 3
Aplicando o conceito aos sais com íon
(
e
).
- Primeiro lembrete importante (que você provavelmente verá muito em prova):
é um ácido forte, isto é, na água se dissocia praticamente totalmente em e . Logo, é a base conjugada de um ácido forte. - Bases conjugadas de ácidos fortes são bases extremamente fracas — praticamente não aceitam prótons da água. Escrevendo a tentativa de hidrólise:
essa reação é deslocada fortemente para a esquerda (quase nenhuma formação de
).
- Quanto aos cátions
e : são cátions de metais alcalinos, com baixa carga e grande raio, portanto têm baixa polarização da molécula de água e praticamente não se hidrolisam. A tentativa de hidrólise do cátion seria:
mas isso também é desprezível.
- Consequência: nenhuma produção significativa de
ou , então o pH fica próximo ao da água pura — explica experimentalmente por que e não alteraram o pH.
Passo 4
Aplicando o conceito aos sais com íon
(
e
).
-
é um ácido fraco (não se dissocia completamente em água). Portanto é a base conjugada de um ácido fraco e tem maior tendência a aceitar prótons da água. A reação de hidrólise relevante (Brønsted) é:
- Essa reação produz
, logo a solução fica mais básica (pH aumenta) — exatamente o que foi observado. Do ponto de vista de Lewis, doa par de elétrons para um próton (aceita H+ de ), o que é consistente com sua natureza de base. - Para quantificar (breve didática útil para prova): a constante básica
do íon está relacionada com a constante ácida de por
onde
. Como
é relativamente pequena (ordem de
–
),
é pequeno, mas não zero — ou seja, a hidrólise é fraca, mas suficiente para aumentar o pH de forma mensurável. Exemplo numérico rápido: se
, então
Isso mostra que a reação de hidrólise é fraca (pequeno
), mas ocorrendo, gera
em excesso relativo à água pura, elevando o pH.
- Importante: a magnitude do efeito (quanto aumenta o pH) depende da concentração do sal. Em concentrações muito baixas o efeito é pequeno; em concentrações moderadas o aumento de pH é claramente detectável.
Passo 5
Conexão com o equilíbrio da autoionização da água
e interpretação através de Le Châtelier (modo didático).
- A constante
é definida por
(à temperatura considerada).
é uma constante para uma dada temperatura — ela não muda só porque adicionamos sal (a menos que a temperatura mude).
- Se a hidrólise do
aumenta , para que o produto permaneça igual a , a concentração precisa diminuir. A diminuição de é exatamente o que chamamos de aumento do pH. Portanto não há “quebra” de : há um novo conjunto de concentrações que satisfaz . - No caso de
, não há aumento significativo de ou , então e permanecem próximos aos valores da água pura e o pH não muda. - Observação prática: a presença de cátions fracos (metais com alta carga e pequeno raio, por exemplo
, ) pode causar hidrólise de cátions, gerando e acidificando a solução — mas e não fazem isso. Isso explica por que nem todo sal neutro se comporta igual — depende da natureza dos íons.
Passo 6
Resumo prático e dicas para prova (tom amigo e motivador).
- Regra rápida para responder questões: identifique o ácido correspondente ao ânion e veja se ele é forte ou fraco. Se for forte (ex.:
), o ânion não hidrolisa. Se for fraco (ex.: ), o ânion hidrolisa produzindo . Para cátions, verifique se são cátions de metais alcalinos (inertes) ou cátions fortemente polarizantes (hidrolisam). - No enunciado corrente:
→ neutro; → básico. Isso explica exatamente os resultados experimentais que você obteve. Você mandou bem de trazer os sais certos para ver esse contraste — é um clássico de prova e fácil de justificar com as reações que mostrei.
Resposta
a) Hidrólise é a reação em que um íon do sal reage com água, transferindo prótons ou formando pares ácido-base; em prática, um ânion básico pode aceitar um próton da água gerando
e um cátion ácido pode doar prótons gerando
.
b)
e
:
é a base conjugada de
(ácido forte), logo praticamente não hidrolisa;
e
não hidrolisam significativamente — por isso o pH permanece o da água pura.
e
:
é base conjugada de
(ácido fraco) e hidrolisa conforme
, gerando
e aumentando o pH. A constante
não muda (é fixa na temperatura), mas as concentrações de
e
se ajustam de modo que
.