Livro Teórico Vol 4 - Química-088-090

Prévia do material em texto

88
Química
M
apeando o saber
VOLUME 4 | CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias
89
Equilíbrio químico: 
equilíbrios iônicos
Competência(s): 3, 5 e 7
Habilidade(s): 12, 17, 18, 24, 25, 26 e 27
Aulas 43 e 44
Introdução
O equilíbrio iônico é um tipo específico de equilíbrio 
e sua particularidade é o envolvimento de íons no siste-
ma. Possui a mesma dinâmica de qualquer outro tipo de 
equilíbrio: é alcançado quando a velocidade de formação 
de íons se iguala à taxa de recomposição da substância 
original ou mesmo à formação de novos íons. Durante o 
equilíbrio iônico, os íons podem se combinar para formar 
o composto original, enquanto outros íons podem se dis-
sociar a partir desse composto. O equilíbrio iônico é in-
fluenciado pela concentração dos íons envolvidos e pela 
temperatura do sistema.
Consideremos o exemplo a seguir:
Uma solução aquosa contendo o soluto BA(aq) terá 
o mesmo ionizado, no caso da substância ser molecular 
(como ácidos), ou dissociado quando a substância for iô-
nica (como sais). A substância que se dissocia ou produz 
íons em solução aquosa é chamada eletrólito. Ela apresen-
ta certo grau de ionização ou dissociação (α).
BA(aq) ⇄ B+(aq) + A–(aq)
Na solução, há um equilíbrio dinâmico com íons e par-
tículas não ionizadas (ou não dissociadas).
BA
B+ A–
Em razão disso, é possível expressar a constante de 
equilíbrio, que será denominada constante de ionização 
(ou constante de dissociação iônica):
Ki= 
[B+] . [A-]
[BA]
Para ácidos, denomina-se constante de acidez (Ka) e, 
para bases, constante de basicidade (Kb) em vez de Ki.
Exemplo:
Considere que em uma solução de ácido nitroso 0,02 
mol/L a 25 °C haja 15% das moléculas ionizadas (grau de 
ionização).
Assim:
HNO2(aq) ⇄ H+(aq) + NO2-(aq)
 HNO2 ⇄ H+ + NO2–
No início 0,02 0 0
Ionizam-se 15/100· 0,02 = 
0,003
— —
Formam-se — 0,003 0,003
Há no 
equilíbrio
0,02 – 0,003 = 
0,017
0,003 0,003
A constante de ionização do ácido nitroso é:
ka = 
[H+] .[NO-2 ] 
[NHO2]
 ∴ ka = ( 0,003)( 0,003)
(0,017)
Generalizando: eletrólito BA com grau de ionização α.
 quantidade ionizada em mol
Ki = -------------------------------------------------------
 quantidade inicial em mol
 Lei da diluição de Ostwald
A lei da diluição de Ostwald relaciona o grau de ioni-
zação com a concentração da solução diluída. Ela indica 
que, a uma dada temperatura, quanto mais diluída estiver 
uma solução, maior será o grau de ionização ou dissocia-
ção dos eletrólitos.
Temos:
 ki = 𝓶 
α2
(1- α)
90
Química
A Lei de Ostwald é empregada preferencialmente para 
soluções diluídas e eletrólitos fracos (α < 5 %). Observe 
que ela relaciona a constante de equilíbrio (Ki) com o grau 
de ionização (α).
Somente quando o α tiver valor muito baixo o deno-
minador (1 – α) poderá se aproximar de 1.
α < 5 % ⇒ 1 – α ≌ 1
Em consequência disso, a Lei de Diluição pode ser ex-
pressa:
 ki = α2 . M
De acordo com essa equação, quanto menor for a 
concentração da solução (M), maior deverá ser o grau de 
ionização (α) do eletrólito para manter constante o valor 
de Ki. Portanto essa fórmula só faz sentido no caso de 
eletrólitos fracos (ácidos fracos, bases fracas e sais pouco 
solúveis)
2. Efeito do íon comum
O efeito do íon comum corresponde a uma aplicação 
do princípio de Le Chatelier aos equilíbrios iônicos.
Portanto, o efeito do íon comum é o desloca-
mento da posição de equilíbrio de um eletrólito 
(um ácido ou base geralmente fracos), causado pela 
adição de um segundo eletrólito (geralmente mais 
forte, como um sal muito solúvel), que tem um íon em 
comum com o primeiro.
A adição de íons não comuns a sistemas pode causar 
deslocamento de equilíbrio, caso estes íons reajam com os 
íons já presentes no sistema.
Aplicações práticas
1. (UFSCar) Quando se dissolve cloreto de cobalto (II) em ácido 
clorídrico, HCℓ(aq), ocorre o seguinte equilíbrio:
[Co(H2O)6]
2+ + 4 Cℓ–(aq) ⇄ [CoC4]2–(aq) + 6 H2O(l) ΔH > 0
 rosa azul
À temperatura ambiente, a cor dessa solução é rosa.
O que acontece com a cor da solução quando ela é aquecida? 
Justifique a resposta.
b) O que acontece com a cor da solução quando se adiciona mais 
ácido clorídrico? Justifique a resposta.
Resolução:
a) Se houver aquecimento, o equilíbrio desloca-se para o lado 
direito, uma vez que o aumento da temperatura favorece a re-
ação endotérmica. A coloração azul surge devido o aumento da 
concentração da espécie [CoCℓ4]
2– (aq).
b) Ao adicionar mais ácido clorídrico (HCℓ), a concentração molar 
de Cℓ– aumenta (efeito do íon comum); o equilíbrio vai se deslo-
car para o lado direito, e a solução vai adquirir a cor azul.
2. Considere a solução aquosa de uma substância de fórmula 
HA, na qual existe o equilíbrio:
HA(aq) ⇄ H+(aq) + A–(aq)
vermelho amarelo
Sabe-se que HA tem cor vermelha e que A– tem cor amarela.
Explique por que a adição de:
a) suco de limão (ácido) deixa a solução vermelha; e
b) soda cáustica (básica) deixa a solução amarela.
Resolução:
a) Por ser ácido, o suco de limão provoca aumento da concentra-
ção de íons H+. Esse aumento acarreta deslocamento do equilí-
brio para a esquerda, de acordo com o princípio de Le Chatelier, 
fazendo com que a coloração vermelha predomine.
b) Os íons OH– da soda cáustica (NaOH) reagem com os íons 
H+ participantes do equilíbrio e reduzem sua concentração (pela 
neutralização: H+ + OH- → H2O). Consequentemente, o equilí-
brio será deslocado para a direita, fazendo com que a coloração 
amarela predomine.