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15.7: Soluções de Ácidos Fracos
TABELA DE
CONTEÚDO

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Chemistry

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Weak Acid Solutions
 
TRANSCRIÇÃO

15.7: Soluções de Ácidos Fracos

Poucos compostos agem como ácidos fortes. Um número muito maior de compostos comporta-se como ácidos fracos e reage apenas parcialmente com a água, deixando uma grande maioria de moléculas dissolvidas na sua forma original e gerando uma quantidade relativamente pequena de iões hidrónio. Os ácidos fracos são comumente encontrados na natureza, sendo as substâncias parcialmente responsáveis pelo sabor acídico de frutas cítricas, a sensação de ardor de picadas de insetos, e os cheiros desagradáveis associados ao odor corporal. Um exemplo familiar de um ácido fraco é o ácido acético, o ingrediente principal no vinagre:

Eq1

O uso de uma seta dupla na equação acima denota o aspecto de reação parcial deste processo. Quando dissolvido em água em condições típicas, apenas cerca de 1% das moléculas de ácido acético estão presentes na forma ionizada, CH3COO.

Cálculo das Concentrações de Iões Hidrónio e do pH de uma Solução de Ácido Fraco

O ácido fórmico, HCO2H, é um irritante que causa a reação do corpo a algumas picadas e mordidas de formigas. Qual é a concentração de iões hidrónio e o pH de uma solução de ácido fórmico a 0,534-M?

Eq2

A tabela ICE para este sistema é

 HCO2H (aq) H3O+ (aq) HCO2(aq)
Concentração Inicial (M) 0,534 ~0 0
Alteração (M) −x +x +x
Concentração em Equilíbrio (M) 0,534 − x x x

Substituindo os termos de concentração de equilíbrio na expressão de Ka obtemos

Eq3

A concentração inicial relativamente grande e a constante de equilíbrio pequena permitem a suposição de simplificação de que x será muito menor que 0,534, e assim a equação torna-se

Eq4

Resolvendo a equação para x obtemos

Eq5

Para verificar a suposição de que x é pequeno em comparação com 0,534, a sua magnitude relativa pode ser estimada:

Eq6

Uma vez que x é inferior a 5% da concentração inicial, o pressuposto é válido. Conforme definido na tabela ICE, x é igual à concentração de equilíbrio de iões hidrónio:

Eq7

Por fim, o pH é calculado para ser

Eq8

Determinação de Ka a partir do pH

O pH de uma solução de ácido nitroso, HNO2, a 0,0516 M é de 2,34. Qual é a sua Ka?

Eq9

A concentração de ácido nitroso fornecida é uma concentração formal, que não tem em conta quaisquer equilíbrios químicos que possam ser estabelecidos em solução. Essas concentrações são tratadas como valores “iniciais” para os cálculos de equilíbrio utilizando a abordagem da tabela ICE. Observe que o valor inicial de iões hidrónio está listado como aproximadamente zero, pois uma pequena concentração de H3O+ está presente (1 × 10−7 M) devido à autoionização da água. Em muitos casos, esta concentração é muito menor do que aquela gerada pela ionização do ácido (ou base) em questão e pode ser negligenciada.

O pH fornecido é uma medida logarítmica da concentração de iões hidrónio resultante da ionização ácida do ácido nitroso, representando assim um valor de “equilíbrio” para a tabela ICE:

Eq1

A tabela ICE para este sistema é então

 HNO2 (aq)   H3O+ (aq) NO2(aq)
Concentração Inicial (M) 0,0516 ~0 0
Alteração (M) −0,0046 +0,0046 +0,0046
Concentração em Equilíbrio (M) 0,0470 0,0046 0,0046

Por fim, calcula-se o valor da constante de equilíbrio utilizando os dados da tabela:

Eq11

Este texto é adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 4.2: Classifying Chemical Reactions e Openstax, Chemistry 2e,14.3 Relative Strengths of Acids and Bases.

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