equilibrio acido . base

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12/04/2013 1 Álvaro José dos Santos Neto SQM5767: Química Analítica Avançada Grau de ionização vs concentração 0 2 4 6 8 10 12 14 0 1 2 3 4 % de dissociação Concentração de HCOOH, M Porcentagem de ionização do ácido fórmico

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Quimica Analitica. Professor Alvaro USP IQSC

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Page 1: Equilibrio Acido . base

12/04/2013

1

Álvaro José dos Santos Neto

SQM5767: Química Analítica Avançada

Grau de ionização vs concentração

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4

% d

e d

isso

cia

çã

o

Concentração de HCOOH, M

Porcentagem de ionização do ácido fórmico

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Efeito do Íon Comum

• Efeito da adição da base conjugada

Ex:

CHCOOH = 0,200 M

CHCOO- = 0,100 M

Ka = 1,8x10-4

Tampão

• OBS: As concentrações dos ácidos e bases conjugados no tampão precisam ter seus valores equiparados, ou seja, a concentração de um não pode ser 10X maior do que a do outro.

• Ex. da variação do pH de uma solução:

0,01 mol de ácido forte em 1 L de água ou em 1 L de tampão ácido fórmico 0,200 M / formiato 0,100 M.

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3

Como preparar a solução tampão?

1. Misturar quantidades adequadas do par ácido-base conjugado

2. Adicionar base forte a certa quantidade de ácido fraco, até que o pH adequado seja atingido

3. Adicionar ácido forte a certa quantidade de base fraca, até que o pH adequado seja atingido

Quando as aproximações são válidas?

[H+]2 + Ka[H+] - KaCHA = 0 Ka = [H+]2

CHA - [H+]

[H+] = -Ka + √Ka

2 + 4KaCHA

2

√KaCHA [H+] =

Quando CHA / Ka > 103, pelo menos!!!

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4

Quando as aproximações são válidas?

103

104

Equação de Henderson-Hasselbalch

[HA] pH = pKa + log [A-]

[BH+] pH = pKa + log [B]

[B] pOH = pKb + log [BH+]

ou Ka relacionado ao ácido conjugado

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Equilíbrio Ácido-Base Poliprótico

H2L+ H+ + HL Ka1 ou K1

HL H+ + L- Ka2 ou K2

L- + H2O HL + OH- Kb1

HL + H2O H2L+ + OH- Kb2

K1 Kb2 = KW

K2 Kb1 = KW

H2L+ H+ + HL Ka1 ou K1

L- + H2O HL + OH- Kb1

Geralmente, K1 >> K2

e Kb2 >> Kb1

Comporta-se como base monoprótica

Comporta-se como ácido monoprótico

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A forma intermediária, HL

HL é tanto um ácido como uma base

[H+] + [H2L+] = [L-] + [OH-]

[H+] + [H2L+] - [L-] - [OH-] = 0

[H+][HL]

K1

[HL] K2

[H+]

KW

[H+]

[H+] + [H+][HL] - [HL] K2 - KW = 0

[H+] [H+] K1

[H+]2 + [H+]2[HL] - [HL] K2 - KW = 0

K1

[H+]2 + [H+]2[HL] - [HL] K2 - KW = 0

K1

[H+]2 + [H+]2[HL] = [HL] K2 + KW

K1

[H+]2 1 + [HL] = [HL] K2 + KW

K1 ( )

1HL

HLH

1

W2

K

KK

1

W121

HL

HLH

K

KKKK

1HL

W1HL21

C

CH

K

KKKK

Page 7: Equilibrio Acido . base

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7

Se K2 CHL >> KW e K1 << CHL

1HL

W1HL21

C

CH

K

KKKK

21H KK

21 pp2

1pH KK

Resumo

• Para solução de H2A:

H2A H+ + HA- K1

x2

C - x = K1

A2- = K2 [HA-]

[H+] = K2

Page 8: Equilibrio Acido . base

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Resumo • Para solução de HA-:

O pH deve ser próximo a:

• Usando [H+] e CHA- calcula-se [H2A] e [A2-] a partir das constantes de equilíbrio K1 e K2.

1HL

W1HL21

C

CH

K

KKKK

21 pp2

1KK

Resumo

• Para solução de A2-:

A2- + H2O HA- + OH- Kb1

x2

C - x = Kb1 = KW /Ka2

[H2A] = [HA-][H+]

Ka1 =

[HA-] KW/[OH-] Ka1

= Kb2

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Ácidos e bases polipróticos Os ácidos e bases podem estar em 3 formas diferentes:

-Ácida

-Básica

-Intermediária (anfiprótica)

Ácido triprótico

Ácido monoprótico Ácido diprótico

Distribuição entre as espécies

Page 10: Equilibrio Acido . base

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Tampões Polipróticos

[H3A] pH = pK1 + log [H2A-]

[H2A-] pH = pK2 + log [HA2-]

[HA2-] pH = pK3 + log [A3-]

Ácido triprótico

Ácido monoprótico Ácido diprótico

Distribuição entre as espécies Qual

a espécie principal?

Page 11: Equilibrio Acido . base

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Equações de composição fracionária –

sistema monoprótico

HA + A- = 1

A- = [A-]/CHA

HA = [HA]/CHA

Balanço de massa: CHA = [HA] + [A-]

Soma das frações é igual a 100%!

- Fração na forma HA: HA = [H+]/([H+]+Ka)

- Fração na forma A-: A- = Ka/([H+]+Ka)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 2 4 6 8 10 12 14

pH

fração

(

)

Ka = 1,0x10-6

Diagrama de composição fracionária

Page 12: Equilibrio Acido . base

12/04/2013

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Equações de composição fracionária –

sistema diprótico

H2A + HA- + A2- = 1

HA- = [A-]/CH2A

H2A = [HA]/CH2A

Balanço de massa: CHA = [H2A] + [HA-] + [A2-]

Soma das frações é igual a 100%!

- Fração na forma H2A: H2A = [H+]2/([H+]2 + [H+]K1 + K1K2)

- Fração na forma HA-: HA- = K1[H+]/([H+]2 + [H+]K1 + K1K2)

A2- = [A2-]/CH2A

- Fração na forma A2-: A2- = K1K2/([H+]2 + [H+]K1 + K1K 2)

Diagrama de composição fracionária

-2,00E-01

0,00E+00

2,00E-01

4,00E-01

6,00E-01

8,00E-01

1,00E+00

1,20E+00

0 2 4 6 8 10 12 14

fração

(

)

pH

Diagrama de composição fracionária

K2 = 1,0x10-6

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