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Química Analítica - Hidrólise de sais Alguns sais que têm interação com a água, não apenas se ionizam e funcionam como eletrólitos liberando seus íons, mas esses íons formados quebram/hidrolisam a água para formar os ácidos ou bases de origem, alterando o equilíbrio iônico da reação. - Formação de sais Reação de neutralização: ácido + base → sal + água Os sais podem ser classificados de acordo com os reagentes que o formam, da seguinte maneira: I) Sal formado pela reação de ácido forte com base forte HCl + NaOH → NaCl + H2O II) Sal formado pela reação de ácido forte com base fraca HCl + NH4OH → NH4Cl + H2O III) Sal formado pela reação de ácido fraco com base forte H3CCOOH + NaOH → H3CCOONa + H2O IV) Sal formado pela reação de ácido fraco com base fraca H3CCOOH + NH4OH → H3CCOONH4 + H2O Vale salientar que o cátion sempre provém da base, bem como o ânion do sal é proveniente do ácido. E dos quatro tipos de sais acima, apenas o primeiro tipo não participa da hidrólise, isto porque os seus íons formados não desejam retornar para a forma molecular. - Hidrólise de Sais A hidrólise salina é o processo em que íons provenientes de um sal reagem com a água e geram o inverso da reação de neutralização, fazendo com que os ácidos e bases que compõem o sal tendem a retornar para suas formas iniciais. Uma solução salina pode originar soluções ácidas e básicas. Os sais presentes se dissociam em cátions e ânions, e dependendo destes íons a solução assume diferentes valores de pH. Sal + água ↔ ácido + base CA + H2O ↔ HA + COH Na representação acima, é possível perceber que o ânion (A) rouba um hidrogênio da água para formar o seu ácido, bem como o cátion (C) rouba uma hidroxila da água para originar sua base. É importante salientar que se o ácido ou base são fracos, apenas uma parte deles ficará na sua forma molecular, a outra permanecerá como íons. Ao contrário, se ambos forem fortes, a maior parte da composição estará em forma iônica e, portanto, como são concentrações iguais, temos um sistema neutro. Se algum deles se classificar como fraco, não é possível determinar como característica o fato de ser neutro. - Hidrólise de sal de ácido forte com base fraca NH4Cl + H2O ↔ HCl + NH4OH (NH4Cl é eletrólito forte) Eq. Hidrólise: NH4Cl + H2O ↔ HCl + NH4OH Eq. Essencial: NH4+ + Cl- + H2O ↔ NH4OH + H+ + Cl- Na equação essencial podemos perceber que tem-se a formação de uma base fraca a partir da hidrólise do sal e de forma antagônica, tem-se a formação de um ácido forte, que por esse motivo permanece na forma iônica e portanto se caracteriza como íon espectador (Cl-), podendo ser extinguido da reação e do cálculo das constantes, com exceção da sua parte positiva (cátion), porque esta nos cede a informação de que por ter íons H+ no meio, a solução se encontra em meio ácido. Então usa-se a equação essencial para calcular a constante de hidrólise do sal, como a seguir: Kh = [H+] [NH4OH] [NH4+] A [NH4+] é exclusivamente proveniente da dissociação do sal presente nos reagentes, já a [H+] é referente a quantidade dissociada da água, ou seja, hidrólise. Para conseguirmos relacionar o Kh com o Kw, visando obter mais valores conhecidos para facilitar o cálculo, multiplicamos todos os fatores pela concentração de [OH-], da seguinte forma: Kh = [H+] [NH4OH] [OH-] [NH4+] [OH-] Na equação acima, a multiplicação de [H+] por [OH-] é o mesmo que Kw e, portanto, pode ser substituído. Além disso, temos [NH4OH] dividido por [NH4+] [OH-], que na verdade representa o inverso do Kb, visto que o Kb apresenta a reação de dissociação da base [NH4OH], pela água, e gera [NH4+] [OH-], então podemos substituir por 1/Kb, da seguinte maneira: Kh = Kw Kb Então a hidrólise relaciona a constante de ionização da água, tendo em vista que a concentração de H+ que gera o efeito ácido no sistema e da constante de basicidade, visto que, a porção básica do sistema é proveniente da base fraca. - Cálculo do pH da solução: Kh = Kw → Kw = [H+] [NH4OH] Kb Kb [NH4+] Sabe-se que a [H+] = [NH4OH], tendo em vista que a mesma quantidade de água foi utilizada para formar os íons H+ e se unir com o NH4+, podemos escrever tudo em função de H+, já que o que se deseja é o pH, como a seguir: Kw = [H+]2 Kb [NH4+] Para obtermos o pH, é necessário isolar a [H+] e passar o expoente para o outro lado como raiz, ficando: pH = - log √ 𝐾𝑤∗[𝑆𝑎𝑙] 𝐾𝑏 Na equação acima, o sal corresponde a [NH4+], tendo em vista que toda a concentração de [NH4+] é proveniente do sal que por ser eletrólito forte, se encontra dissociado. - Hidrólise de sal de ácido fraco com base forte Kh = Kw Ka pH = - log √ 𝐾𝑤∗𝐾𝑎 [𝑠𝑎𝑙] Solução levemente básica - Hidrólise de sal de ácido fraco com base fraca Kh = Kw Ka * Kb pH = - log √ 𝐾𝑤∗[𝑆𝑎𝑙] 𝐾𝑏 ou pH = - log √ 𝐾𝑤∗𝐾𝑎 [𝑠𝑎𝑙] O primeiro cálculo de pH para relações de ácido forte + base fraca e o segundo cálculo de pH para relações de ácido fraco + base forte. - Lei de Hidrólise: De forma análoga ao grau de ionização, existe também o grau de hidrólise e relaciona-se a capacidade de determinada espécie de se hidrolisar, por meio da relação a seguir: Grau de hidrólise (h) = n° de mol hidrolisados n° total de mol AB A B T zero n 0 0 Equilíbrio n – nh nh nh Equilíbrio em função de Molaridade n – nh V n – nh V n – nh V M – Mh Mh Mh Substituindo os valores acima na constante de hidrólise, temos: Kh = M2h2 → Kh = Mh2 M ( 1 – h ) 1 – h
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