Equilíbrio Ácido-Base #4: pH de ácidos e bases fracos

E aí Olá pessoal tudo joia Vamos falar um pouco então sobre o cálculo de PH de ácidos e bases fracos monocromáticos a passo de bases fracos diferente de ácidos e bases fortes são considerados maus eletrônicos por quê Porque eles estão sionismo solução esposa isso quer dizer que quando eu adiciono aqui uma certa quantidade de um ácido fraco h o que vai acontecer e solução aqui ele vai permanecer boa parte dele na forma associada como h e uma pequena fração da formalzinho h + e a base conjugada a menos dessa forma nós devemos representar essa situação

através de uma flecha de sentido dobro indicando que há um equilíbrio entre o usinhos que compõem o ácido e o ácido na sua forma associada tá então para um ácido fraco a nossa inscrevemos a equação de ionização da seguinte forma Pagar Mas água Orlando H3 tô mais mais o mesmo de uma forma bem simplificada a gente ainda pode escrever no caso do ácido a equação do seu maneiro E lembrando que essa representação né de equação é de acordo com a definição de bronze certo e a água ela atua né como o ácido base né dependendo

da espécie que ela tá reagindo nesse caso é uma base tá E aqui é a representação a diarreia no caso de uma base e é fraca e nós vamos temos mais falando aqui dos hidróxidos são as bases fortes nós estamos falando aqui de bases inorgânicas ou até mesmo bases orgânicas derivados por exemplo da amônia e tem um grupo Amina no caso das Graças a orgânicas e amônia que é uma base fraca inorgânica não representamos a paz através de uma reação também de acordo com a notação de bronze de água participa dessa reação lembrando pela definição

de bronze a base é um aceptor de próximo então vai tirar um próprio formando aqui o organismo bom então nós não conseguimos escrever com a lotação de arrhenius uma grande Gama de bases que são fracas as bases fortes já conseguem ser escritas pela notação diarréias como a gente viu no vídeo anterior então essa seria a representação para a base no caso da amônia né que só particular amônia ela pode ser escrita dessa forma ou a gente pode tratar amônia como hidróxido de amônio Nesse caso a gente pode escrever anotação a plantação de arrhenius mas nesse

caso a gente escreve equação com a lotação o diploma é e é que o caso da amor é e como que a gente faz então para calcular o PH dessa soluções de ácidos e bases para Então vamos pegar esse exemplo aqui determinar o PH de uma solução de ácido cianídrico cuja concentração mais 0,1 mol por litro veja que aqui a gente necessita conhecer a constante né de acidez ou a constante de basicidade da substância com nós vamos determinar o PH da solução lembra que nós já fizemos uma análise né da Constante e o que ela

nos diz a respeito dessas substâncias em solução veja que essa constante que ela é muito pequena né O que significa que meu ácido tá na forma preferencial dos reagentes e não na forma dos produtos que seriam h mais cm - tá isso é importante que a gente analisar a porque isso vai levar uma série de um sonho cálculo de PH nós seguimos aqui aqueles Passos né que foram demonstrados no vídeo de tratamento sistemático do equilíbrio a primeira coisa escrever as reações que estão acontecendo Então antes que você nítrico é um ácido fraco formada mais mas

sim eles e nós temos também a autorização da água por uma vaga mais mas a galera escrevemos a expressão de equilíbrio Olá neste caso nós temos que é igual a concentração de H + vezes a concentração de cm - dividido pela concentração do h c e nós temos aqui a w = h mais vezes a concentração de organismo e se caso a gente sabe que essa expressão tem uma constante de equilíbrio com o valor de 7,2 x 10 a menos 10 e essa aqui 03 10 nós fazemos então valor de carga para solução Então veja

aqui e dispositivos somente o h mais então haganas ser igual concentração dos íons negativos que é o cianeto em oagamento ver mais o volume 1 É nesse ponto é esse balança nós podemos fazer a primeira consideração então podemos fazer a primeira consideração olhando a natureza né eu aspecto químico dessa solução trata-se de uma solução de ácido tão por ser uma solução África a primeira aproximação que a gente faz aqui a concentração de H + ela vai ser muito maior que a concentração de yoga menos presente na solução E com isso fazendo essa consideração a gente

consegue simplificar balanço de carga e dizer e h + = concentração de cm o e continuamos então agora fazendo o balanço de massa para o valor de massa nós temos que a concentração analítica do ácido vai ser igual a concentração do ácido o equilíbrio mais a concentração da sua base conjugada nós sabemos aqui que essa concentração analítica é de zero, político é mas nós já sabemos aqui do balão de carga quer concentração sem menos é igual a concentração de H + então nós podemos reescrever esse balanço de massa da seguinte maneira 1 e isso é

igual a zero E aí e por isso nós estamos escrevendo tudo em substituição ao animais porque nós pretendemos calcular PH Então a gente tem que isolar o h mais por fim é possível fazer uma segunda aproximação olhando a constante de ionização do ácido nesse caso essa constante ela é muito pequena como eu havia dito anteriormente da ordem de 10 a menos 10 Isso significa que meu ácido está majoritariamente nessa forma e que uma pequena quantidade dele forma h mais ou série mesmo então é o mesmo que dizer que é concentração de hcm e é muito

maior que a concentração de H + solução E com isso nós conseguimos simplificar a balança de massa dizendo que a concentração a gás terreno equilíbrio é aproximadamente 0,11 e essa é a nossa segunda a aproximação em todas as aproximações posteriormente deverão ser provadas realizando essas etapas nós vamos ter um sistema de equações Então nós vamos ter aqui a equação do equilíbrio balanço de carga e o balanço de massa é importante ressaltar neste momento que os as únicas duas expressões que podem sofrer aproximações são balanço de carga e o balanço de massa no caso da expressão

do equilíbrio nós não realizamos nenhum tipo de aproximação alteramos Então sempre que for necessário fazer alguma consideração a respeito do equilíbrio as equações que vão sofrer alteração são balanço de carga o balanço de massa como nós observamos aqui e com essas três equações nós podemos então resolver o problema do equilíbrio do ácido cianídrico trabalhamos então com a substituição de equações então nós temos aqui a equação um equação 2 equação três como nós queremos calcular o PH as observamos a equação um que nós temos cianeto e o hcm tá o hcm várias 01 e cm -

Vale igual h mais então nós podemos substituir a equação 2 Oi e a equação três na equação um umas vamos substituir a fica tão fazendo as substituições nas teremos um o mangá mais vezes h mais né já que esse Anitta igual a mais / 0,1 Já que hcn é igual a zero, isso é igual a 7,2 x 10 a menos dez a escrever entre as equação fica a gamar ao quadrado dividido 0,1 é igual 7,2 x 10 a menos os 10 Vamos rearranja essa equação nós temos DH mais ao quadrado e se passa para cá

é igual e a 7,2 x 10 - 10x 0,1 e tirando raiz quadrada gente tem PH mais = raiz quadrada e 7,2 x 10 a menos dez vezes 0,1 e no final das contas h + c = 8,48 x 10 a menos 6 1 É Isso corresponde ao PH ainda no PH - log da concentração de H + de 5,0 7 eu vou chamar atenção aqui observação os olhar essa expressão H + = 7,2 corresponde a constante as 0,1 corresponde a concentração analítica do ácido tá e nessas condições com as aproximações que foram discutidas a

gente pode simplificar que por um ácido fraco a concentração de H + é dependente da raiz quadrada da Constante vezes a concentração analítica do aço uma grande parte dos ácidos fracos essa expressão é verdadeira e pode ser utilizada por um cálculo DH mais de dentro de um erro de no máximo 100 porcento que é um erro aceitável né para a concentração de H + E posteriormente o cálculo de PH tá então com esses balanços a gente de dura essa fórmula que para ácidos monopróticos fracos né respeitada então as aproximações que nós observamos a gente pode

calcular o PH através dessa expressão obviamente que para saber se ela é válida nós temos que verificar as aproximações a primeira aproximação que nós fizemos foi de que a concentração de H + era muito superior a concentração de oagamentos porque aí nós negligenciamos a contribuição da água né Nós não precisamos envolver o equilíbrio da água na resolução deste problema e nós calculamos aqui ó que é concentração de H + e é igual e a 8,48 x 10 a menos 6 mol por litro para saber se isso é verdade nós precisamos aqui ó calcular a concentração

de organismos Lembrando que a concentração de H - ela pode ser calculada Pela expressão de a utilização da água Oi gente tudo em inglês dessa - vestido pela concentração de H + aqui nós calculamos ativo 10 e isso vai dar uma concentração de yoga menos igual a 1,18 às vezes 10 a menos 99 feridos o ou seja e de fato aproximação é verdadeira porque 8,48 vezes 10 a menos 6 é muito maior que 1,18 x 10 a menos 9 eu ouvi aproximação nesse caso a gente diz que aproximação eu te levar lá é a segunda

aproximação o que nós fizemos foi dizer que a concentração de hcn era muito maior que a concentração de H + E as novas consideramos que a concentração de hcm é através do balanço de massa era aproximadamente 0,1 mol por litro 17 o balanço de massa hcn mais Oi haganai tem que ser igual a 0,1 o hcn vai ser a 0,1 - a concentração de H + E o HC n = 0,1 - 8 Oi, 48 x 10 a menos 6 e a gente já observa aqui que da ordem de 10 a menos 6 para tirar

de 0,1 o hcn ele vai ser de fato o próximo a 0,1 que é muito maior que a concentração de organismos neste caso a aproximação E aí bom e vale a as duas observações importantes a respeito destas aproximações nem sempre elas poderão ser feitas em quais situações que nós não temos mais a possibilidade de fazer essas aproximações a primeira aproximação ela não é válida a quando a concentração por muito diluída dos ácidos e das bases tá a concentração de Luiza a gente entende a concentração próximo a 10 a - 7 vol a segunda aproximação não

pode ser feita tal seja ela não será válida quando as constantes de ionização do ácido ou da base forem mais elevadas em termos práticos significa constantes iguais ou superiores a 10 a menos 3 porque nesse caso o ácido Passa ionizar numa fração muito maior né E aí aqui a missão dele com íons h + para solução é muito mais significativo Tá além disso ela também não é válida quando a concentração dos ácidos ou das bases também forem muito diluídos existe uma procedimento padrão adotado para saber se por exemplo essa segunda aproximação é válida ou não

Sim nós podemos a fazer essa segunda aproximação lembra que a segunda aproximação nós estamos dizendo que a concentração do ácido vai ser muito maior que a concentração de íons H + em solução tá só para recapitular que essa foi a segunda consideração que nós fazemos neste caso para gente saber se isso é verdade né se a gente pode fazer essa aproximação aí a gente divide a concentração analítica do ácido ou da base pela constante de acidez ou basicidade se essa divisão por igual ou maior que 1000 tá essa aproximação ela é válida a aproximação é

válida o CEP e o erro embutido Vai ser menor o importante é e se essa razão o menor que 1000 infelizmente nós já não podemos fazer essa segunda aproximação E aí nós temos que resolver a uma equação quadrática que eu vou mostrar agora como que nós fazendo então guardem essa expressão Zinha isso no caso do ácido no caso da base a mesma coisa tá e vocês vão encontrar na literatura alguns livros dizendo que essa aproximação é Walita uma razão maior ou igual a 100 os livros que eu Consultei para que para elaboração dessa aula a

maioria deles fazem aproximação para mim né e não aqui a consideração para sempre mas vocês podem encontrar esse também o imagine agora que não é possível fazer aquela segunda aproximação obviamente que nesse exercício já foi provado que é mas vamos hipoteticamente dizer que não foi possível fazer aquela aproximação quando o nosso não fazemos aquela aproximação nós vamos ter um sistema de equações igual mostrar o quê com a diferença que nós não conseguimos aproximar a concentração do hcm então nós devemos resolver as equações de forma análoga ao que nós estamos fazendo e novamente como eu quero

calcular ganais né então eu vou substituir dois em um e Nós ficaríamos dessa forma haverá mais vive h mais dividido pela concentração de H cm isso é igual a 7,2 x 10 a menos 6 quem é hcn hcn tá aqui ó a equação três então eu posso substituir também com a São três na equação 1 depois de reorganizar Qual é a reorganização Heloísa o hcm então o CN - vai passar para esse lado como que fica minha situação quem paga mais vezes H + é H + ao o quadrado dividido por o hcn então ficou

0,1 - a concentração de cm isso é igual a 7,2 x 10 a menos dez e observe o seguinte cm - se nós observamos equação 2 = h mais então eu posso deixar equação inteira função de agarrar água mais ao quadrado dividido por 0,1 - a concentração de H + E C = 7,2 x 10 a menos eu vou rearranja essa equação então todo esse termo que tá aqui vem para cá passando a explicação não tenho h mais ao quadrado vai ser igual e a 7,2 x 10 a menos 10x 0,17 - 7,2 x 10

a menos dez vezes a concentração de H + E E analisando a situação nós temos que isso aqui a constante isso aqui é a concentração analítica isso aqui é a constante novamente tá e nós temos meu coração do seguinte tipo quadrado é igual cá meses e a menos cá vezes a concentração de H + eu vê organizar essa equação nós temos que a galaaz ao quadrado vou passar tudo por um lado só que fica cá beijos a concentração de h + - k dises e a concentração do Aço a analítica do ar essa expressão quadrática

é expressão que nós utilizamos para resolver problemas de ácidos monopróticos infelizmente não foi possível fazer a segunda aproximação baseada na no valor da constante de equilíbrio tá então nós vamos cair em uma equação quadrática aí a gente resolve O Vasco é sempre uma equação geral a maioria dos astros quando não é possível fazer a segunda aproximação vou cair nessa resolução pelo que a ideia aqui não é simplesmente deduzir uma fórmula para que vocês ver porém né para poder resolver os problemas A ideia é que vocês entendam tratamento sistemático para resolver qualquer tipo de problema que

eu estou mostrando aqui que no caso não seja possível uma segunda aproximação nós caímos não é uma dependência a quadrática não é completo uma reação a equação quadrática completa para ser resolvida G1 o resolvendo né a equação aqui só para gente achar o valor de PH a gente vai ver aqui h mais ao quadrado 7,2 Ben 10 Oi Isa concertação DH mais o -7,2 nesses 10 - 11 o resolvendo essa equação quadrática a concentração de H + = 8 48 x 10 a menos 6 meses eu tô pulando PH da solução a gente chega e

o PH e é igual assunto ou seja o mesmo valor encontrado né na resolução anterior vejam como fazer observações sobre a solução pode facilitar muito o trabalho na hora dos cálculos é de ácidos e bases são importante a gente entendeu que está acontecendo na solução para fazer essas considerações para facilitar a organização dessas equações então para esse exemplo realmente não era necessário resolver a equação quadrática é completa bastava apenas a equação simples né que nós vimos anteriormente em que a concentração de H + Ela depende apenas da raiz quadrada da Constante vezes a concentração analítica

é resumidamente Ned tudo que nós vemos nessa aula a ave terminação do PH ou da concentração hidrogeniônica de ácidos ou bases monopróticos pode seguir este esquema proposto a e observa-se o seguinte a divisão da concentração pela constante África é maior ou igual a 10 ao cubo ou seja é a maior igual amigo se sim a concentração de H + depende apenas da raiz quadrada do produto entre a constante e a concentração do ácido Senão nós vamos cair numa equação quadrática né dependente então da Constante e também da concentração do aço o mesmo acontece para base

a divisão da concentração pela constante o maior ou igual a 1000 e nós temos nesse caso a determinação do meio dessa expressão Bem Mais Simples caso contrário nós teremos que resolver a expressão quadrato ei ei ei e aqui o ressalto novamente a ideia não é fazer os decorar essas equações é porque vocês podem resolver os problemas de Equilíbrio fazendo o tratamento sistemático igual mostrado no decorrer da aula é só para mostrar que a dependência muda né de acordo com as considerações que são feitas de forma sacrificar que o cálculo de PH de uma solução básica

é feita analogamente ao cálculo de uma solução ácida nós temos esse exemplo aqui calcular o PH de uma solução de amônia de concentração 0,1 mol por litro aqui tá constante 1,75 x 10 a menos 5 e Então como que nós vamos resolver nós vamos escrever as equações então aqui eu tenho amônia e as água o NH 4 + mais o organismo e nós temos a água no seu processo de auto-realização ei ei expressão do equilíbrio por se tratar de base até então agora KB é igual a NH 4 + x o organismo / nh3 E

aí no caso da água cardápio a pagar mais vezes a concentração de pagamentos fazemos então balanço de carga veja aqui que nós temos como carga negativa somente o h - Vamos fazer assim não haverá menos é igual as cargas positivas que é e uma amônio É mas o menino Sagaz neste ponto nós podemos fazer a primeira consideração nós temos uma solução básica pega ser a base Isso significa que nesse tipo de solução a concentração de obra menos ela é muito maior que a concentração de H + Essa vai ser a nossa primeira aproximação e o

que isso implica implica numa simplificação do balanço de carga dizendo agora que a concentração de obra menos nesta solução ela é igual a concentração de nh4 o ok continuamos aqui fazendo o balanço de massa no caso do balanço de massa concentração de amônia é analítica vai ser a amônia no equilíbrio mais o seu ácido conjugado em aí nós observamos aqui e isso é igual a 0,1 eq o amônio pelo balanço de carga é igual a concentração de obra menos então nós temos bnh3 mais droga menos = 0,1 nós podemos avaliar aqui uma segunda aproximação novamente

Aqui nós temos uma constante de ionização pequena Será que nós podemos fazer a segunda aproximação lembra a segunda aproximação seria dizer neste caso do balanço de massa é concentração de amônia ela é muito maior que a concentração de obra a menos que é formada na solução porque amônia permanece principalmente nessa forma como que a gente verifica isso dividindo a concentração da base pela constante se for maior ou igual a 1000 a concentração da base é 0,1 constante é 1,75 x 10 a menos e isso vai dar um valor igual a 5714 ou seja muito maior

que 1000 né nesse caso aproximação é válida E aí nós temos uma simplificação do balanço de massa nós podemos dizer aqui como a gente tá assumindo que a concentração de amônia é muito maior que obra menos a concentração de amônia passa a ser próximo né a 0,1 a gente diz aqui é concentração de amônia vai ser aproximadamente 0,1 como isso nós temos três equações com a primeira em consideração a organização da água pode ser considerada o Sepe então a gente praticamente não vai usar Então nós vamos usar essa equação essa equação e essa situação para

poder resolver nosso problema gerando assim um sistema de equações familiar o que nós já resolvemos anteriormente Já podemos saber que faremos a substituição dessa equação 2 e da equação 3 na equação 1 E aí nós temos aqui o h - vezes o h - / 0,1 isso é igual a 1,75 m e isso vai passar logo a menos o quadrado dividido por 0,1 é igual a um 75 X10 é esse o h - o quadrado vai ser igual a 0,1 x17 às vezes 10 a menos 5 Lembrando aqui ó Concentração da base constante da base

isso leva a uma expressão que nós já vimos anteriormente neste caso seria a raiz quadrada de ca de vezes a concentração da Praça É e resolvemos fazer com ações a gente chega que a concentração de H - vai ser igual a 1,32 x 10 a menos 3 E com isso nós podemos calcular o valor de p o h e vai ser menos Love da concentração de organismos que vai dar 2,88 e o PH então Lembrando que é 14 - o valor de PH PH seria de 11,12 bom e faz sentido ficar mais faltam base tá

precisamos verificar as aproximações a primeira aproximação a concentração de obra - é muito maior que a concentração de a galera nós sabemos a concentração de obra menos precisamos calcular a concentração de H + a concentração de obra menos Esse é um peso aquecedor vezes 10 a menos 3 a Unidos Tom vou aqui no cantinho calcular concentração de H + se kW dividido pela concentração de alagamento e eu nunca seja menos 14 / prof E aí e isso vai dar uma concentração de H + é igual 7,2 x 10 a menos 12 pol polido observamos que

a concentração de obra menos é bem maior que a concentração de H + Então a primeira aproximação e é Magda a segunda aproximação que nós fizemos aqui a concentração de amônia seria muito maior que a concentração de organismo e a gente volta lá no balanço de massa que disse que amou né mas a concentração de obras é igual a 0,1 a amônia 10 - concentra a 0,1 - os setores vezes 10 a menos 3 e isso vai dar uma concentração de amônia o rock a 8:30 um e o que é basicamente é aproximado né 0

os políticos o Ou seja a concentração de amônia é muito maior né 0,098 69 livre ela é muito maior quiser vir 00132 mol por litro pedir o pagamento ou seja a segunda aproximação e também é E aí a s p ao G PH de ácidos e bases fraca é um pouco mais complexo na foi mal completa em relação de como se calcula o PH dessas substâncias e as considerações que nós fazemos a estudando e analisando a natureza da solução e como que essas observações podem facilitar os cálculos né envolvendo o PH dessa soluções através do

método sistemático né tratamento sistemático do time e até mais