Capítulo 17Capítulo 17

Aspectos Adicionais dos Aspectos Adicionais dos Equilíbrios AquososEquilíbrios Aquosos

Alexandre Diniz MarquesAlexandre Diniz MarquesRafael Gomes BragaRafael Gomes Braga

RoteiroRoteiro

Breve menção de deslocamento de equilíbrioBreve menção de deslocamento de equilíbrio Efeito do íon comumEfeito do íon comum Soluções-tampãoSoluções-tampão Titulação ácido-baseTitulação ácido-base Equilíbrios de solubilidadeEquilíbrios de solubilidade Fatores que afetam a solubilidadeFatores que afetam a solubilidade Precipitação e separação de íons Precipitação e separação de íons Análise qualitativa para elementos metálicosAnálise qualitativa para elementos metálicos

Fatores que deslocam o equilíbrioFatores que deslocam o equilíbrio

• Adição ou Remoção de um reagente ou produtoAdição ou Remoção de um reagente ou produto Desloca no sentido de atenuar a variação da quantidade de Desloca no sentido de atenuar a variação da quantidade de

reagente ou produto.reagente ou produto. • Variação da pressãoVariação da pressão

Aumento Aumento Desloca no sentido da reação com menor quantidade Desloca no sentido da reação com menor quantidade de matériade matériaDiminuição Diminuição Desloca no sentido da reação com menor quantidade Desloca no sentido da reação com menor quantidade de matériade matéria

• Variação da temperaturaVariação da temperaturaAumento Aumento Favorece a reação endotérmica Favorece a reação endotérmicaDiminuição Diminuição Favorece a reação exotérmica Favorece a reação exotérmica

Efeito do íon comumEfeito do íon comum

O efeito do íon comum é o fenômeno que ocorre O efeito do íon comum é o fenômeno que ocorre quando a dissociação de um ácido ou base quando a dissociação de um ácido ou base fraca é reprimida pela presença de um eletrólito fraca é reprimida pela presença de um eletrólito forte que fornece um íon comum ao equilíbrioforte que fornece um íon comum ao equilíbrio

HCHC22HH33OO2(aq ) 2(aq ) HH++(aq ) (aq ) + C+ C22HH330022

--(aq )(aq )

NaCNaC22HH33OO2(aq) 2(aq) Na Na++(aq )(aq ) + C + C22HH330022

- - (aq )(aq )

A adição de CA adição de C22HH330022- -

desloca o equilíbrio e desloca o equilíbrio e diminui a [Hdiminui a [H++]]

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Soluções-tampãoSoluções-tampão

Solução-tampão é aquela cujo pH praticamente não se Solução-tampão é aquela cujo pH praticamente não se altera com a adição de uma base ou de um ácido em altera com a adição de uma base ou de um ácido em quantidade limitada.quantidade limitada.

É formada pela mistura de um par ácido-base fracoÉ formada pela mistura de um par ácido-base fraco

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Capacidade de tampão e pHCapacidade de tampão e pH

Capacidade de tampão: quantidade de ácido ou base Capacidade de tampão: quantidade de ácido ou base que o tampão pode neutralizar antes de seu pH sofrer que o tampão pode neutralizar antes de seu pH sofrer uma modificação apreciável. Depende da quantidade de uma modificação apreciável. Depende da quantidade de ácido e base da qual o tampão é feito.ácido e base da qual o tampão é feito.

O pH do tampão depende da constante de dissociação O pH do tampão depende da constante de dissociação do ácido ou da base e das respectivas concentrações do ácido ou da base e das respectivas concentrações relativas de ácido e base que o tampão contém.relativas de ácido e base que o tampão contém.

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Em Geral:Em Geral:

pH = pKpH = pKaa + log [X + log [X--]]

[HX][HX]

(equação de Henderson-Hasselbach)(equação de Henderson-Hasselbach)

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Adição de ácidos fortes ou de Adição de ácidos fortes ou de bases fortes à solução tampãobases fortes à solução tampão

Desde que não se exceda a capacidade de Desde que não se exceda a capacidade de tamponamento, é possível supor que o ácido forte, tamponamento, é possível supor que o ácido forte, ou a base forte, seja completamente consumido pela ou a base forte, seja completamente consumido pela reação com o tampão, havendo ligeira alteração de pH.reação com o tampão, havendo ligeira alteração de pH.

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Titulação ácido-baseTitulação ácido-base

A titulação ácido-base é usada para A titulação ácido-base é usada para determinar a concentração desconhecida determinar a concentração desconhecida do ácido ou da base, reagindo uma do ácido ou da base, reagindo uma quantidade da solução de concentração quantidade da solução de concentração desconhecida com outra quantidade da desconhecida com outra quantidade da solução de concentração conhecida.solução de concentração conhecida.

É usado para determinar o momento da É usado para determinar o momento da neutralização, um indicador ácido-base, neutralização, um indicador ácido-base, ou um medidor de pH.ou um medidor de pH.

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Titulação de ácido forte por Titulação de ácido forte por base fortebase forte

Nas proximidades do ponto de equivalência o pH cresce Nas proximidades do ponto de equivalência o pH cresce rapidamente.rapidamente.

O ponto de equivalência possui pH = 7.O ponto de equivalência possui pH = 7.

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Titulação de ácido fraco por Titulação de ácido fraco por base fortebase forte

A variação do pH na proximidade do ponto de A variação do pH na proximidade do ponto de equivalência não é muito acentuada.equivalência não é muito acentuada.

O ponto de equivalência possui pH > 7.O ponto de equivalência possui pH > 7.

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Titulação de ácido forte por Titulação de ácido forte por base fracabase fraca

A variação do pH na proximidade do ponto de A variação do pH na proximidade do ponto de equivalência não é muito acentuada.equivalência não é muito acentuada.

O ponto de equivalência possui pH < 7.O ponto de equivalência possui pH < 7.

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Curvas de titulação de ácidos Curvas de titulação de ácidos fracos ou de bases fracasfracos ou de bases fracas

Há 3 diferenças:Há 3 diferenças:

1 – 1 – A solução inicial do ácido fraco tem pH mais elevado A solução inicial do ácido fraco tem pH mais elevado do que a solução inicial de ácido forte, nas mesmas do que a solução inicial de ácido forte, nas mesmas concentrações.concentrações.

2 – 2 – O pH se eleva mais rapidamente na parte inicial, O pH se eleva mais rapidamente na parte inicial, porém altera-se lentamente nas vizinhanças do ponto porém altera-se lentamente nas vizinhanças do ponto

de equivalência em relação ao ácido forte.de equivalência em relação ao ácido forte.

3 – 3 – O pH do ponto de equivalência não é igual a 7,0.O pH do ponto de equivalência não é igual a 7,0.

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O pH no ponto de equivalência é o pH da solução salina O pH no ponto de equivalência é o pH da solução salina resultante.resultante.

Antes do ponto de equivalência, a solução titulada é Antes do ponto de equivalência, a solução titulada é uma mistura de ácido fraco e um de seus sais, portanto uma mistura de ácido fraco e um de seus sais, portanto uma solução tampão, o que explica a baixa variação de uma solução tampão, o que explica a baixa variação de seu pH.seu pH.

Observar o pH do ponto de equivalência é importante na Observar o pH do ponto de equivalência é importante na escolha do indicador a ser utilizado.escolha do indicador a ser utilizado.

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Titulações de ácidos polipróticosTitulações de ácidos polipróticos

Quando ácidos fracos contêm mais de um H ionizável, a Quando ácidos fracos contêm mais de um H ionizável, a reação com OHreação com OH-- ocorre em etapas. ocorre em etapas.

A curva de titulação apresenta pontos de equivalência A curva de titulação apresenta pontos de equivalência múltiplos.múltiplos.

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Equilíbrio de solubilidadeEquilíbrio de solubilidade

• Os equilíbrios de solubilidade ocorrem na presença de Os equilíbrios de solubilidade ocorrem na presença de compostos em diferentes estados físicos.compostos em diferentes estados físicos.

• No equilíbrio de solubilidade são feitas suposições No equilíbrio de solubilidade são feitas suposições quantitativas sobre o quanto de certo composto se quantitativas sobre o quanto de certo composto se dissolverá.dissolverá.

• É possível usar este tipo de equilíbrio para analisar os É possível usar este tipo de equilíbrio para analisar os fatores que afetam a solubilidade.fatores que afetam a solubilidade.

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A constante do produto de A constante do produto de solubilidade: Ksolubilidade: Kpsps

KKps ps É a constante para o equilíbrio que existe entre É a constante para o equilíbrio que existe entre

um soluto sólido iônico e seus íons em solução aquosa um soluto sólido iônico e seus íons em solução aquosa saturada.saturada.

KKpsps

É determinada usando as mesmas regras das É determinada usando as mesmas regras das

demais constantes de equilíbrio.demais constantes de equilíbrio.

BaSOBaSO4(s) 4(s) BaBa2+2+(aq)(aq) + SO + SO44

2-2-(aq)(aq)

KKps ps = [Ba= [Ba2+2+][SO][SO442-2-]]

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Solubilidade e constante do Solubilidade e constante do produto de solubilidade (produto de solubilidade (KKpsps))

A solubilidade de uma substância pode variar A solubilidade de uma substância pode variar consideravelmente à medida que as concentrações dos consideravelmente à medida que as concentrações dos outros solutos variam.outros solutos variam.

A constante do produto de solubilidade tem apenas um A constante do produto de solubilidade tem apenas um único valor para certo soluto a certa temperatura.único valor para certo soluto a certa temperatura.

A concordância entre a solubilidade medida e a A concordância entre a solubilidade medida e a calculada a partir de Kcalculada a partir de Kps ps é normalmente melhor para é normalmente melhor para sais cujos íons têm cargas (1+ e 1-).sais cujos íons têm cargas (1+ e 1-).

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Fatores que afetam a solubilidadeFatores que afetam a solubilidade

A solubilidade é afetada não somente pela variação de A solubilidade é afetada não somente pela variação de temperatura, mas também pela presença de outros temperatura, mas também pela presença de outros solutos.solutos.

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Efeito do íon comumEfeito do íon comum

A solubilidade de um sal pouco solúvel diminui pela A solubilidade de um sal pouco solúvel diminui pela presença de um segundo soluto que tenha com ele um presença de um segundo soluto que tenha com ele um íon em comum.íon em comum.

Exemplo: Exemplo:

CaFCaF2(s)2(s) Ca Ca2+2+(aq)(aq) + 2 F + 2 F--

(aq)(aq)

A adição de Ca2+ ou de F- desloca o equilíbrio e reduz a solubilidade

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Solubilidade e pHSolubilidade e pH

A solubilidade de sais pouco solúveis, com ânions A solubilidade de sais pouco solúveis, com ânions básicos, aumenta com o aumento da concentração [Hbásicos, aumenta com o aumento da concentração [H++]]

Exemplo:Exemplo:

CaFCaF2(s)2(s) Ca Ca2+2+(aq)(aq) + 2 F + 2 F--

(aq)(aq)

FF--(aq)(aq) + H + H++

(aq) (aq) HF HF(aq)(aq)

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Formação de íons complexosFormação de íons complexos

Os íons metálicos possuem a capacidade de se Os íons metálicos possuem a capacidade de se comportarem como ácidos de Lewis. Na presença de comportarem como ácidos de Lewis. Na presença de base apropriada, como NHbase apropriada, como NH33, CN, CN-- ou OH ou OH--, formam íons , formam íons

complexos, deslocando o equilíbrio e aumentando a complexos, deslocando o equilíbrio e aumentando a solubilidade.solubilidade.

Exemplo: Exemplo:

AgClAgCl(s)(s) Ag Ag++(aq)(aq) + Cl + Cl--(aq)(aq)

AgAg++(aq)(aq) + 2 NH + 2 NH3(aq)3(aq) Ag(NH Ag(NH33))22

++(aq)(aq)

Reação AgClReação AgCl(s) (s) ++ 2 NH2 NH3(aq) 3(aq) Ag(NHAg(NH33))22++

(aq) (aq) ++ ClCl--(aq) (aq)

GlobalGlobalO consumo de Ag++ desloca o equilíbrio desloca o equilíbrio

e aumenta a solubilidadee aumenta a solubilidade

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AnfoterismoAnfoterismo

Muitos hidróxidos e óxidos metálicos relativamente Muitos hidróxidos e óxidos metálicos relativamente insolúveis em água dissolvem-se em soluções insolúveis em água dissolvem-se em soluções fortemente ácidas ou fortemente alcalinas. Estas fortemente ácidas ou fortemente alcalinas. Estas substâncias comportam-se, portanto, ou como bases ou substâncias comportam-se, portanto, ou como bases ou como ácidos e são como ácidos e são anfóterasanfóteras. Exemplos são os óxidos e . Exemplos são os óxidos e hidróxidos de Alhidróxidos de Al3+3+, Cr, Cr3+3+, Zn, Zn2+2+ e Sn e Sn2+2+..

A dissolução em soluções ácidas já foi explicada: ácidos A dissolução em soluções ácidas já foi explicada: ácidos promovem a dissolução de compostos com ânions promovem a dissolução de compostos com ânions básicos.básicos.

A dissolução em soluções alcalinas é conseqüência da A dissolução em soluções alcalinas é conseqüência da formação de íons complexos com diversos grupos formação de íons complexos com diversos grupos hidróxido.hidróxido.

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Por exemplo: o íon AlPor exemplo: o íon Al3+3+ se une a 6 moléculas de água por se une a 6 moléculas de água por interações do tipo ácido-base de Lewis, formando um interações do tipo ácido-base de Lewis, formando um ácido fraco, Al(Hácido fraco, Al(H22O)O) 6 6

3+3+.. Pela adição de base, o íon perde prótons até formar o Pela adição de base, o íon perde prótons até formar o

Al(HAl(H22O)O)33(OH)(OH)33 neutro e insolúvel. neutro e insolúvel. Essa substância se dissolve pela remoção de outro próton Essa substância se dissolve pela remoção de outro próton

e formação de Al(He formação de Al(H22O)O)22(OH)(OH)44--..

Al(HAl(H22O)O) 6 63+ 3+

(aq)(aq) + OH + OH--(aq)(aq) Al(H Al(H22O)O)55(OH)(OH)2+2+

(aq)(aq) + H + H22OO(l)(l)

Al(HAl(H22O)O)55(OH)(OH)2+2+(aq) (aq) + OH+ OH--

(aq)(aq) Al(H Al(H22O)O)44(OH)(OH)22++

(aq)(aq) + H + H22OO(l)(l)

Al(HAl(H22O)O)44(OH)(OH)++(aq) (aq) + OH+ OH--

(aq)(aq) Al(H Al(H22O)O)33(OH)(OH)3(s)3(s) + H + H22OO(l)(l)

Al(HAl(H22O)O)33(OH)(OH)3(s) 3(s) + OH+ OH--(aq)(aq) Al(H Al(H22O)O)22(OH)(OH)44

--(aq)(aq) + H + H22OO(l)(l)

Obs: é possível remover mais prótons, mas o processo Obs: é possível remover mais prótons, mas o processo fica cada vez mais difícil.fica cada vez mais difícil.

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A adição de ácido à solução inverte o sentido das A adição de ácido à solução inverte o sentido das reações. O íon complexo recebe prótons, convertendo reações. O íon complexo recebe prótons, convertendo íons OHíons OH-- em H em H22O e formando novamente o Al(HO e formando novamente o Al(H22O)O)66

3+3+..

A transformação da solução depende do metal A transformação da solução depende do metal envolvido. Alguns não são anfóteros. envolvido. Alguns não são anfóteros.

A purificação do minério de alumínio é um exemplo do A purificação do minério de alumínio é um exemplo do aproveitamento do comportamento anfótero.aproveitamento do comportamento anfótero.

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Precipitação e separação de íonsPrecipitação e separação de íons

A comparação do produto iônico Q, com o valor A comparação do produto iônico Q, com o valor de Kde Kpsps pode ser usada para julgar se haverá pode ser usada para julgar se haverá precipitação quando soluções são misturadas precipitação quando soluções são misturadas ou se um sal ligeiramente solúvel se dissolverá ou se um sal ligeiramente solúvel se dissolverá sob várias condições.sob várias condições.

Q > KQ > Kpsps,, ocorre precipitação ocorre precipitação Q < KQ < Kpsps,, dissolve-se o sólidodissolve-se o sólidoQ = KQ = Kpsps,, existe equilíbrioexiste equilíbrio

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Análise qualitativa para Análise qualitativa para elementos metálicoselementos metálicos

A solubilidade dos sais de elementos metálicos varia A solubilidade dos sais de elementos metálicos varia enormemente.enormemente.

Essas diferenças podem ser usadas para separar e Essas diferenças podem ser usadas para separar e detectar a presença de íons em misturas.detectar a presença de íons em misturas.

A análise qualitativa determina a presença ou ausência A análise qualitativa determina a presença ou ausência de espécies em uma amostra.de espécies em uma amostra.

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A análise quantitativa determina quanto de cada espécie A análise quantitativa determina quanto de cada espécie está presente.está presente.

A análise qualitativa pode ser realizada separando os A análise qualitativa pode ser realizada separando os íons em grupos e analisando cada grupo para íons íons em grupos e analisando cada grupo para íons metálicos.metálicos.

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Referências bibliográficasReferências bibliográficas

• Livro : Química: a Ciência Central Livro : Química: a Ciência Central

Brown - Lemay - Bursten, Brown - Lemay - Bursten,

99aa edição, editora: prenhall. edição, editora: prenhall.

• Internet : www.prenhall.com/brown_brInternet : www.prenhall.com/brown_br