Material 12 - Ácidos e Bases Polipróticos

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Material 12: Ácidos e Bases Polipróticos 
Professor Frank Pereira de Andrade 
Universidade Federal de São João Del Rei 
Campus Centro Oeste Dona Lindu (CCO/UFSJ) 
 
FUNDAMENTOS 
ÁCIDOS POLIPRÓTICOS: espécies que doam dois ou mais prótons. 
BASES POLIPRÓTICAS: Espécies que recebem um ou mais prótons. 
OBSERVAÇÃO: tanto a doação do próton, quanto a recepção do próton, acontece em 
ETAPAS SUCESSIVAS. 
Neste sentido, tomando o ácido sulfúrico como exemplo, a reação abaixo não está 
correta, pois a dissociação ocorreu em apenas uma etapa. 
H2SO4 + 2 H2O ⇌ 2 H3O
+ + SO4
2– 
A maneira correta de representar a reação de dissociação do ácido sulfúrico é: 
H2SO4 + H2O ⇌ H3O
+ + HSO4
– 
HSO4
– + H2O ⇌ H3O
+ + SO4
2– 
Observe que nas espécies polipróticas, seja ela um ácido ou uma base, haverá mais de 
um equilíbrio envolvido. 
Considere por exemplo o ácido fosfórico e suas respectivas dissociações e constantes 
de equilíbrio: 
H3PO4 + H2O ⇌ H3O
+ + H2PO4
– ; 
 
 
 
 
 = 7,6 x 10–3 
H2PO4
– + H2O ⇌ H3O
+ + HPO4
2– ; 
 
 
 
 
 
 = 6,8 x 10–8 
HPO4
2– + H2O ⇌ H3O
+ + PO4
3– ; 
 
 
 
 
 
 = 2,1 x 10–13 
Note que Ka1 > Ka2 > Ka3. Isto implica que a primeira dissociação ocorre em maior 
extensão que a segunda dissociação, que por sua vez, ocorre em maior extensão que a 
terceira. 
Considere agora a dissociação do ácido carbônico e suas respectivas dissociações e 
constantes de equilíbrio: 
 
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H2CO3 + H2O ⇌ HCO3
– + H3O
+ Ka1 = 4,3 x 10
–7 
Ácido Base Base Conjugada Ácido Conjugado 
 
HCO3
– + H2O ⇌ CO3
2– + H3O
+ Ka2 = 5,6 x 10
–11 
Ácido Base Base Conjugada Ácido Conjugado 
 
Observe que em cada dissociação há a formação de uma base conjugada. 
Consequentemente, estas espécies (bases conjugadas) em solução irão gerar íons 
hidroxila e seus respectivos ácidos conjugados. Assim, temos: 
CO3
2– + H2O ⇌ OH
– + HCO3
– ; 
 
 
 
 
 
HCO3
– + H2O ⇌ OH
– + H2CO3 ; 
 
 
 
 
Cabe chamar atenção que as espécies CO3
2– é proveniente de um sal, como Na2CO3. O 
mesmo acontece com a espécie HCO3
–, cuja origem é um sal, como NaHCO3. 
Agora, como devemos calcular os valores de Kb1 e Kb2? 
Lembrando que... 
 
H2CO3 + H2O ⇌ H3O
+ + HCO3
– ; 
 
 
 
 
 = 4,3 x 10–7 
HCO3
– + H2O ⇌ H3O
+ + CO3
2– ; 
 
 
 
 
 
 = 5,6 x 10–11 
... e observando que 
CO3
2– + H2O ⇌ OH
– + HCO3
– ; 
 
 
 
 
 
HCO3
– + H2O ⇌ OH
– + H2CO3 ; 
 
 
 
 
 
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Observe que 
 
 
 
 
 . Uma vez que Kw = [H3O
+] x [OH–], temos que 
 
 
 
 
 . Substituindo isso na expressão de Kb1, temos: 
 
 
 
 
 
 . 
Rearranjando a expressão acima, temos: 
 
 
 
 
 
 = 1,79 x 10–4. 
O mesmo raciocínio segue para Kb2, onde temos: 
 
 
 
 . Uma vez que 
 
 
 
 
 , teremos na expressão de Kb2 a seguinte situação: 
 
 
 
 
 . 
 Rearranjando a expressão acima, temos: 
 
 
 
 
 
 = 2,33 x 10–8. 
 
 EXERCÍCIOS: 
1) (2ª Prova do 1º semestre de 2016) A piperazina (C4H10N2, pKa1 = 5,3 ; pKa2 = 9,7 e 
Massa Molar = 86 g/mol), é um anti-helmíntico que bloqueia a resposta muscular 
do parasita, causando sua paralisia e eliminação através dos movimentos 
intestinais. Um xarope comercial dessa substância apresenta um dosagem de 1,0 
g/10 mL. Determine o pH nesse xarope. 
 
2) (2ª Prova do 2º semestre de 2015) O Etambutol (C10H24N2O2, pKa1 = 6,6 e pKa2 = 
9,5), é um tuberculostático indicado no tratamento da tuberculose pulmonar e 
infecções microbacterianas atípicas. Determine o pH de uma solução 0,01 mol/L 
dessa substância. 
 
3) (2ª Prova do 1º semestre de 2015) O reagente 8-hidroxiquinolina (C9H7NO, pKa1 = 
4,91 e pKa2 = 9,81), é um agente complexante que pode ser empregado na 
determinação espectrofotométrica de Al3+ em amostras de água. Determine o pH 
de uma solução 0,1 mol/L desse reagente. 
 
4) (2ª Prova do 1º semestre de 2015) Considerando os dados da tabela abaixo, 
marque “V” quando as afirmativas forem verdadeiras e “F” quando as afirmativas 
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forem falsas. Considere que todas as espécies citadas terão a mesma concentração 
analítica. 
Ácido pKa1 pKa2 
Carbônico (H2CO3) 6,67 10,25 
2-hidroxibenzóico (C7H6O3) 2,97 13,74 
 
a) Uma solução de NaHCO3 possui pH > 7,00. 
b) Uma solução de NaC7H5O3 possui pH < 7,00. 
c) Uma solução de NaHCO3 possui pH maior que uma solução de NaC7H5O3. 
d) Uma solução de H2CO3 possui pH menor que uma solução de C7H6O3. 
e) Calcule Kb1 e Kb2 para o oxalato de sódio. DADOS: pKa1 = 1,81 e pKa2 = 4,19. 
 
5) Calcule Kb1 ; Kb2 e Kb3 para o fosfato de sódio. 
DADOS: Ka1 = 7,6 x 10
–3 ; Ka2 = 6,8 x 10
–8 e Ka3 = 2,1 x 10
–13 . 
 
6) Calcule o pH e a [CO3
2–] de uma solução 0,01 mol/L de ácido carbônico. 
DADOS: Ka1 = 4,3 x 10
–7 e Ka2 = 5,6 x 10
–11 
 
7) Calcule o pH e a [CO3
2–] de uma solução 0,0037 mol/L de ácido carbônico. 
DADOS: Ka1 = 4,3 x 10
–7 e Ka2 = 5,6 x 10
–11 
 
8) Calcule o pH e a [CO3
2–] de uma solução 0,01 mol/L de ácido oxálico. 
DADOS: Ka1 = 5,9 x 10
–2 e Ka2 = 6,4 x 10
–5 
 
9) Calcule o pH de uma solução 0,01 mol/L de ácido sulfúrico. 
DADOS: Ka1 = ∞ e Ka2 = 0,012.