Vogel: Análise Química Quantitativa
2.5 Produto iônico da água
análise em um produto que pode ser determinado quantitativamente.
Alternativamente, a substância a ser determinada pode ser destruída na
presença de um catalisador e a alteração de alguma propriedade ser medida,
por exemplo, a absorção de luz. Assim, pode-se determinar ácido úrico no
sangue medindo-se a absorção de luz ultravioleta em 292 nm. O problema é
que a absorção de luz neste comprimento de onda não é específica para o
ácido úrico. Faz-se, então, o registro da intensidade da absorção e destrói-se
o ácido úrico por adição da enzima uricase. Repete-se a leitura da absorção
e, pela diferença entre os dois resultados, pode-se determinar a quantidade
de ácido úrico presente.
2.5 Produto iônico da água
Kohlrausch e Heydweiller (1894) descobriram que mesmo a água mais bem
purificada ainda possui condutividade. A água deve, portanto, estar
ionizada segundo a equação*
H + – O H + OH
2
Aplicando a lei da ação das massas a esta equação, obtém-se para uma dada
temperatura que
Como a água está fracamente ionizada, as concentrações de íons são
pequenas e seus coeficientes de atividade podem ser tomados como sendo
iguais a um. As atividades das moléculas não-ionizadas também podem ser
tomadas como sendo iguais a um. A expressão então torna-se
Em água pura ou em soluções diluídas, a concentração da água não-
ionizada pode ser considerada como constante. Assim,
[H+ – ][OH] = K
w
em que Kw é o produto iônico da água. Observe que considerar os coeficientes de atividade dos íons como sendo igual a um e o coeficiente
como sendo constante só se aplica estritamente à água pura ou a soluções
muito diluídas (força iônica < 0,01). Em soluções mais concentradas, isto é,
em soluções em que a força iônica é apreciável, os coeficientes de atividade
dos íons, bem como a atividade da água não-ionizada, são afetados (Seção
2.2). Por isso, o produto iônico da água não é constante e depende da força
iônica da solução. É difícil determinar os coeficientes de atividade, exceto
sob condições especiais, por isso, na prática, o produto iônico, Kw, mesmo não sendo rigorosamente constante, é utilizado.
O produto iônico varia com a temperatura, mas, nas condições
experimentais usuais (cerca de 25°C), pode ser tomado como sendo igual a
1 × 10 –14 –1 , com as concentrações expressas em moles·l. Este valor é
apreciavelmente constante em soluções diluídas. Se o produto [H + – ] × [OH]
momentaneamente excede este valor, os íons em excesso se combinam para
formar água. Se o produto iônico for momentaneamente menor do que 10 –
14 , algumas moléculas de água se dissociam para restabelecer o equilíbrio.
As concentrações dos íons hidrogênio e hidróxido são iguais em água
pura, logo, [H+ – –7 –1 ] = [OH ] = = 10 mol·l em 25°C. Uma solução em
que as concentrações dos íons hidrogênio e hidróxido são iguais é chamada
de uma + –7 solução neutra. Se [H ] é maior do que 10, a solução é definida
como –7 ácida e, se for menor do que 10, ela é dita alcalina (ou básica). Em
conseqüência, na temperatura normal, [OH – –7 ] é maior do que 10 em
soluções alcalinas e menor do que 10–7 em soluções ácidas.
A extensão da reação pode ser sempre expressa quantitativamente em
termos da concentração do íon hidrogênio (ou hidrônio) ou, menos
freqüentemente, pela concentração do íon hidróxido. Isto é possível porque
as seguintes relações simples entre [H+ – ] e [OH] existem: