Por Kevin Beck – Atualizado em 24 de março de 2022

As propriedades únicas da água fazem dela uma pedra angular da química e da vida cotidiana. Embora pareça transparente num copo, a água que usamos – da torneira, do lago ou do oceano – contém quantidades variáveis ​​de sólidos dissolvidos que influenciam a sua química. Uma das medidas mais fundamentais do comportamento da água é o seu pH , a escala que nos diz se uma solução é ácida, neutra ou básica.

O que são ácidos e bases?

Ácidos são substâncias que doam um próton (H⁺) em solução aquosa, produzindo um íon hidrônio (H₃O⁺) e uma base conjugada. Ácidos fortes como o HCl liberam prótons quase completamente, mesmo em ambientes altamente protônicos. Ácidos fracos ioniza apenas parcialmente, normalmente quando a solução está quase neutra (pH≈7).

Bases aceitar prótons ou, equivalentemente, doar grupos hidroxila (–OH). Uma base forte como o NaOH dissocia-se completamente mesmo quando a concentração de íons hidróxido é alta. As bases fracas comportam-se de forma semelhante aos ácidos fracos, exigindo condições quase neutras para ionizar.

Compreendendo a escala de pH

pH significa “pouvoir hidrogenem ”, ou o “poder do hidrogênio”. É definido matematicamente como pH=‑log[H⁺] , onde [H⁺] é a concentração molar de íons hidrônio. A escala vai de 0 a 14 em soluções aquosas, comprimindo uma enorme gama de concentrações de prótons em uma faixa gerenciável.

Cada mudança unitária no pH representa uma mudança dez vezes maior na concentração de prótons:uma solução em pH 1 tem dez vezes mais H⁺ do que uma em pH 2, cem vezes mais que pH 3, e assim por diante. Esta relação logarítmica é fundamental para a compreensão da química ácido-base.

Cálculo do pH:um exemplo passo a passo

Suponha que você tenha uma solução com [H⁺] de 2,8×10⁻³M. Usando a fórmula básica:

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 Assim, a solução é fortemente ácida. 
 
A água pura é um ácido ou uma base?
 
 A água pura é anfotérica:pode atuar tanto como ácido quanto como base, mas não é forte. A autoionização da água é descrita pelo equilíbrio:
 
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 O produto das concentrações de íons H⁺ e OH⁻ é a constante do produto iônico, K_w :
 
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 Pegar o logaritmo negativo dá pK_w=14 , o que explica porque o pH neutro da água é 7,0 (já que pH+pOH=pK_w). 
 
Relacionando pKa, Ka e Kw
 
 Para qualquer ácido, a constante de dissociação K_a está relacionado ao seu pKa por pKa=‑log₁₀(K_a) . A autoionização da água pode ser vista como um caso especial onde o ácido é H₃O⁺ e a base é OH⁻, ligando Kw às constantes de equilíbrio ácido-base. 
 
Ferramentas práticas para cálculos de pH
 
 Embora você possa realizar cálculos de pH manualmente ou com a função de registro de uma calculadora científica, as calculadoras online são convenientes para misturas mais complexas. Ferramentas como a calculadora de pH ChemGuide
 permitem inserir vários ácidos, bases e concentrações para calcular instantaneamente pH, pOH e parâmetros relacionados. 
 
 Compreender os fundamentos do pH, do pKa e da constante de dissociação da água permite analisar e prever o comportamento de soluções aquosas em contextos de laboratório e do mundo real.