Vogel: Análise Química Quantitativa

J Mendham · Capítulo 28 de 495

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Vogel: Análise Química Quantitativa

2.10 O expoente do íon hidrogênio

Eq. (2.9).

 

[H + – ] ≈ [HS]

 

Como K1 também é pequeno, então [H+] ≪ [H2S], e a Eq. (2.10) pode ser

reduzida a [H 2S] ≈ 0,1. Usando estes resultados na reação [2.4], temos

 

[H + 2 –7 + – –4 –1 ] /0,1 = 1 × 10 [H ] = [HS ] = 10 × 10 mol·l

 

Segue-se, da reação [2.5], que

 

(1,0 × 10–4 2– –4 –14 )[S ]/(1,0 × 10 ) = 1 × 10

e [S2– –14 –1 ] = 1 × 10 mol·l

 

2.10 O expoente do íon hidrogênio

 

Em muitas aplicações, especialmente no caso de concentrações pequenas, é

desagradável utilizar as concentrações dos íons hidrogênio e hidroxila em

moles por litro (mol·l–1). Uma notação muito conveniente foi proposta em

1909 por S. P. L. Sørensen. Ele sugeriu o uso do expoente do íon

hidrogênio, pH, definido pelas relações

 

pH = log + + + –pH 1/[H ] = –log [H ] ou [H ] = 10

10 10

 

A quantidade de pH é, portanto, o logaritmo (na base 10) do inverso da

concentração do íon hidrogênio, ou o logaritmo da concentração de

hidrogênio tomado com o sinal negativo. Este método tem a vantagem de

que se podem usar os números entre 0 e 14 para expressar todos os estados

de acidez e basicidade, de 1 mol·l –1 –1 de íons hidrogênio a 1 mol·l de íons

hidróxido. Assim, uma solução neutra ([H + –7 ] = 10) tem pH = 7. Uma

solução, cuja concentração de íons hidróxido é igual a 1 mol·l –1, tem um pH = 0 ([H+ 0 ] = 10); e uma solução cuja concentração de íons hidróxido é igual

a 1 mol·l –1 + – –14 0 –14 tem [H ] = K /[OH ] = 10 /10 = 10 e corresponde ao pH 14.

w

Uma solução neutra, portanto, tem pH = 7, uma solução ácida tem pH < 7 e

uma solução básica tem pH > 7. Uma definição alternativa para uma

solução neutra, aplicável em qualquer temperatura, é que as concentrações

de íons hidrogênio e de íons hidróxido são iguais. Em uma solução ácida, a

concentração de íons hidrogênio excede a de íons hidróxido. Em uma

solução básica ocorre o inverso.

 

Exemplo 2.2

 

(i) Encontre o pH de uma solução na qual [H + –5 –1 ] = 4,0 × 10 mol·l.

(ii) Encontre a concentração de íons hidrogênio correspondente a pH =

5,643.

(iii) Calcule o pH de uma solução 0,01 M de ácido acético (o grau de

dissociação é 12,5%).

 

(i) pH + = = log 1 – [H]

log + 1/[H]

10

=log 1 – log 4,0 × 10–5

= 0 – (–4,398)

= 4,398

(ii) pH + = = log 1 – log [H] = 5,643

log + 1/[H]

10

então log [H+] = –5,643

 

Usando uma calculadora encontra-se que [H + –6 –1 ] = 2,28 × 10 mol·l.

(iii) A concentração de íons hidrogênio em solução é

 

0,125 –3 –1 × 0,01 = 1,25 × 10 mol·l

mol·l–1

pH = log + + 1/[H ] = log 1 – log [H]

10

= 0 – (–2,903)

= 2,903

 

Fig. 2.1 Escala de pH

 

A concentração de íon hidróxido pode ser expressa de modo semelhante:

 

pOH = –log – – – –pOH [OH ] = log 1/[OH ] ou [OH ] = 10

10 10

 

Se escrevermos a equação

 

[H+ – –14 ][OH ] = K = 10

w

 

na forma

 

log [H+ – ] + log [OH] = log K = –14

w

então pH + pOH = pKw = 14

 

Esta relação vale para soluções diluídas na temperatura de 25°C,

aproximadamente. A Fig. 2.1 serve como recurso mnemônico para a relação

entre [H + – ], pH, [OH ] e pOH em meio ácido e em meio básico.

A forma logarítmica ou exponencial também é útil para representar

outras quantidades pequenas que ocorrem em análise quantitativa, como as

constantes de dissociação (Seção 2.8), outras concentrações iônicas e os

produtos de solubilidade (Seção 2.14):