Equilíbrio Iônico

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Equilíbrio Iônico
CONSTANTE DE IONIZAÇÃO (DISSOCIAÇÃO)
Ácidos fracos e bases fracas são substâncias que se ionizam pouco quando estão em solução aquosa (diferentemente dos ácidos e bases fortes). Nessas soluções aquosas, existe um equilíbrio entre moléculas não ionizadas, íons positivos e íons negativos. Nesse caso específico, a constante de equilíbrio é chamada de constante de ionização e o grau de equilíbrio é chamado de grau de ionização.
 Ka (para soluções ácidas)
Ki
 Kb (para soluções básicas)
CONSTANTES DE IONIZAÇÃO DE ÁCIDOS FRACOS E BASES FRACAS
Exemplo 1: 
O ácido cianídrico, HCN, é um ácido fraco. Quando esse ácido está em solução aquosa, existe equilíbrio. 
HCN ↔ H+ + CN-
Solução aquosa
NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-
Solução aquosa
Esses exemplos mostram que, quando o equilíbrio é em solução aquosa, a concentração mol/L da água é omitida da expressão de equilíbrio.
Ácido
Constante de acidez
HF
Ka= 6,5 x 10-4
CH3COOH
Ka= 1,8 x 10-5
HClO
Ka= 3,1 x 10-8
Concluímos que HF é mais forte que o CH3COOH e que este é mais forte que o HClO.
Obs.: Geralmente ácidos orgânicos (também chamados de ácidos carboxílicos) são ácidos fracos. 
Constantes de ionização (Ka ou Kb) com valores, na ordem, iguais ou menores que 10-5 são elétrons fracos. 
CONSTANTES DE IONIZAÇÃO DE ÁCIDOS POLIPRÓTICOS
Ácidos polipróticos são ácidos que contêm mais de um hidrogênio ionizável. Exemplos de ácidos polipróticos são o ácido sulfuroso (H2SO3), o ácido sulfídrico (H2S) e o ácido carbônico (H2CO3). 
Esses ácidos se ionizam em etapas. Cada etapa possui sua constante de ionização. O K da primeira etapa é sempre maior. Como a concentração hidrogeniônica da segunda etapa da ionização é, normalmente, muito menor que a concentração hidrogeniônica proveniente da primeira etapa da ionização, a concentração da segunda etapa é desconsiderada. 
Exemplo 1: 
H2S(aq)⇄ H+(aq)+ HS-(aq)
Ka= 1,1 x 10-7
HS-(aq)⇄H+(aq)+S2-(aq)
Ka= 1,0 x 10-14
O H2S é mais forte que o HS-
Exemplo 2:
H2CO3(aq)⇄ H+(aq)+HCO3-(aq)
Ka= 4,3 x 10-7
HCO3-(aq)⇄ H+(aq)+HCO32-(aq)
Ka= 5,6 x 10-11
O H2CO3 é mais forte que o HCO3- 
Para simplificar os valores das constantes de ionização, podemos escrever, para qualquer Ka ou Kb:
pKa = - log Ka
pKb = - log Kb
Observamos que quanto menor for o valor numérico do pK, mais forte será o ácido fraco ou a base fraca. 
pKa↓ Ki↑ íons↑ força↑
Para uma solução aquosa de ácido ou base, o grau de equilíbrio é o mesmo que o grau de ionização (dissociação). O grau de ionização ou dissociação é um outro indicador da força dos ácidos ou das bases. Quanto maior for o α, maior será a força do ácido ou da base. 
NÃO CONFUNDA CONSTANTE DE IONIZAÇÃO (K) COM GRAU DE IONIZAÇÃO (α)
Observações:
Pelo fato de o α ser extremamente pequeno, podemos considerar a concentração molar da água praticamente constante e, desse modo, incluir seu valor ao valor da constante de equilíbrio Kc.
Kc . [H2O] = [H+] . [OH-]
Kw = [H+] . [OH-]
Kw é chamado de produto iônico da água. Por ser uma constante de equilíbrio, é capaz de variar com a temperatura. Um aumento na temperatura produz uma elevação no grau de ionização e um aumento no valor do Kw. Na temperatura de 25°C, Kw = [H+].[OH-] = 1,00 x 10-14.
constante
ÁGUA PURA:
Para cada 1 mol de água ionizado, teremos 1 mol de H+ e 1 mol de OH-. Assim, podemos dizer que, na água pura, [H+] = [OH-]. Ou seja: 
[H+] = [OH-] = 10-7 M
Dessa forma, temos um meio neutro. 
SOLUÇÕES AQUOSAS ÁCIDAS E BÁSICAS
Sendo Kw = [H+] . [OH-] = 10-14, podemos dizer que quanto maior for [H+] na solução, menor será a de [OH-], ou então, quanto menor for [H+] na solução, maior será a de [OH-]. 
SOLUÇÕES AQUOSAS ÁCIDAS
A adição de ácido à água acarreta um aumento na [H+] da solução. 
O aumento da [H+] irá deslocar o equilíbrio da autoionização da água para a esquerda, devido à presença do íon comum [H+], de acordo com o princípio de Le Chatelier. 
H2O ⇋ H+ + OH-
Ao ser deslocado para a esquerda, haverá diminuição da [OH-], de tal forma que [H+] . [OH-] permaneça constante (10-14).
Nesse caso, teremos: 
[H+] é aumentada → [H+] > 10-7 M
[OH-] é diminuída → [OH-] < 10-7 M
O meio é ácido
SOLUÇÕES AQUOSAS BÁSICAS
O raciocínio é semelhante ao feito anteriormente. Dessa forma, teremos: 
[OH-] é aumentada → [OH-] > 10-7 M
[H+] é diminuída → [H+] < 10-7 M
O meio é básico
CONCLUSÃO: 
Meio neutro: [H+] = [OH-]
Meio ácido: [H+] > [OH-]
Meio básico: [H+] < [OH-]
Assim como o Ka e o pKa, é mais cômodo representar a concentração dos íons de outra forma, sem que seja necessário trabalhar com expoentes negativos. Dessa forma: 
colog x = - log x
 
Surgem, então, as seguintes definições: 
Potencial Hidrogeniônico: pH = - log [H+] 
Potencial Hidroxiliônico: pOH = - log [OH-]
pH + pOH = 14
SOLUÇÃO-TAMPÃO
Uma solução-tampão é uma substância que possui a capacidade de manter o pH aproximadamente constante, quando recebe a adição de uma pequena quantidade de ácido ou base. 
Uma solução-tampão de pH ácido pode ser formada por um ácido fraco e um sal desse ácido fraco. 
Uma solução-tampão de pH básico pode ser formada por uma base fraca e um sal dessa base fraca. 
(ENEM) O suco extraído do repolho roxo pode ser utilizado como indicador do caráter ácido (pH entre 0 e 7) ou básico (pH entre 7 e 14) de diferentes soluções. Misturando-se um pouco de suco de repolho e da solução, a mistura passa a apresentar diferentes cores, segundo sua natureza ácida ou básica, de acordo com a escala abaixo.
Algumas soluções foram testadas com esse indicador, produzindo os seguintes resultados:
Material
Cor
I. Amoníaco
Verde
II. Leite de Magnésia
Azul
III. Vinagre
Vermelho
IV. Leite de vaca
Rosa
De acordo com esses resultados, as soluções I, II, III e IV têm, respectivamente, caráter: 
Ácido, básico, básico, ácido
Ácido, básico, ácido, básico
Básico, ácido, básico, ácido
Ácido, ácido, básico, básico
Básico, básico, ácido, ácido 
(ENEM) O suco extraído do repolho roxo pode ser utilizado como indicador do caráter ácido (pH entre 0 e 7) ou básico (pH entre 7 e 14) de diferentes soluções. Misturando-se um pouco de suco de repolho e da solução, a mistura passa a apresentar diferentes cores, segundo sua natureza ácida ou básica, de acordo com a escala abaixo.
Algumas soluções foram testadas com esse indicador, produzindo os seguintes resultados:
Material
Cor
I. Amoníaco
Verde
II. Leite de Magnésia
Azul
III. Vinagre
Vermelho
IV. Leite de vaca
Rosa
De acordo com esses resultados, as soluções I, II, III e IV têm, respectivamente, caráter: 
Ácido, básico, básico, ácido
Ácido, básico, ácido, básico
Básico, ácido, básico, ácido
Ácido, ácido, básico, básico
Básico, básico, ácido, ácido 
(ENEM) O botulismo, intoxicação alimentar que pode levar à morte, é causado por toxinas produzidas por certas bactérias, cuja reprodução ocorre nas seguintes condições: é inibida por pH inferior a 4,5 (meio ácido), temperaturas próximas a 1000
C, concentrações de sal superiores a 10% e presença de nitritos e nitratos como aditivos.
A ocorrência de casos recentes de botulismo em consumidores de palmito em conserva levou a Agência Nacional de
Vigilância Sanitária (ANVISA) a implementar normas para a fabricação e comercialização do produto.
No rótulo de uma determinada marca de palmito em conserva, encontram-se as seguintes informações:
I. Ingredientes: Palmito açaí, sal diluído a 12% em água, ácido cítrico;
II. Produto fabricado conforme as normas da ANVISA;
III. Ecologicamente correto.
As informações do rótulo que têm relação com as medidas contra o botulismo estão contidas em:
(A) II, apenas.
(B) III, apenas.
(C) I e II, apenas.
(D) II e III, apenas.
(E) I, II e III. 
(ENEM) O botulismo, intoxicação alimentar que pode levar à morte, é causado por toxinas produzidas por certas bactérias, cuja reprodução ocorre nas seguintes condições: é inibida por pH
inferior a 4,5 (meio ácido), temperaturas próximas a 1000
C, concentrações de sal superiores a 10% e presença de nitritos e nitratos como aditivos.
A ocorrência de casos recentes de botulismo em consumidores de palmito em conserva levou a Agência Nacional de
Vigilância Sanitária (ANVISA) a implementar normas para a fabricação e comercialização do produto.
No rótulo de uma determinada marca de palmito em conserva, encontram-se as seguintes informações:
I. Ingredientes: Palmito açaí, sal diluído a 12% em água, ácido cítrico;
II. Produto fabricado conforme as normas da ANVISA;
III. Ecologicamente correto.
As informações do rótulo que têm relação com as medidas contra o botulismo estão contidas em:
a) II, apenas.
b) III, apenas.
c) I e II, apenas.
d) II e III, apenas.
e) I, II e III. 
(ENEM)  Levando-se em conta os fatores que favorecem a reprodução das bactérias responsáveis pelo botulismo, mencionadas no item anterior, conclui-se que as toxinas que o causam têm maior chance de ser encontradas
a) em conservas com concentração de 2g de sal em 100 g de água.
b) nas linguiças fabricadas com nitrito e nitrato de sódio.
c) nos alimentos logo após terem sido fervidos.
d) no suco de limão, cujo pH varia de 2,5 a 3,6.
e) no charque (carne salgada e seca ao sol). 
(ENEM)  Levando-se em conta os fatores que favorecem a reprodução das bactérias responsáveis pelo botulismo, mencionadas no item anterior, conclui-se que as toxinas que o causam têm maior chance de ser encontradas
a) em conservas com concentração de 2g de sal em 100 g de água.
b) nas linguiças fabricadas com nitrito e nitrato de sódio.
c) nos alimentos logo após terem sido fervidos.
d) no suco de limão, cujo pH varia de 2,5 a 3,6.
e) no charque (carne salgada e seca ao sol). 
(UNIRIO – RJ) Considerando que a concentração de íons H+ em um ovo fresco é 0,00000001 mol/L, o valor do pH será igual a: 
a) 2
b) 4
c) 6
d) 8 
e) 10
(UNIRIO – RJ) Considerando que a concentração de íons H+ em um ovo fresco é 0,00000001 mol/L, o valor do pH será igual a: 
a) 2
b) 4
c) 6
d) 8 
e) 10
(UFSE) Uma solução aquosa, a 25°C, tem pH = 5,0. Nessa solução, a concentração molar dos íons OH- é igual a:
1,0 x 10-9
1,0 x 10-7 
1,0 x 10-5
1,0 x 10-4
1,0 x 10-3
(UFSE) Uma solução aquosa, a 25°C, tem pH = 5,0. Nessa solução, a concentração molar dos íons OH- é igual a:
1,0 x 10-9
1,0 x 10-7 
1,0 x 10-5
1,0 x 10-4
1,0 x 10-3
(ESAM – RN) A força de um ácido HA pode ser comparada com a de outro HB através de suas:
Massas moleculares
Fórmulas empíricas
Massas moleculares
Composições centesimais 
Constantes de ionização 
(ESAM – RN) A força de um ácido HA pode ser comparada com a de outro HB através de suas:
Massas moleculares
Fórmulas empíricas
Massas moleculares
Composições centesimais 
Constantes de ionização