Dominando os cálculos de pH para ácidos fortes:um guia passo a passo

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Por Kevin Beck Atualizado em 24 de março de 2022

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Se você deseja ter sucesso em química, precisa entender de ácidos e bases. Você não deve apenas entender o que são esses compostos e como eles se comportam em solução, mas também ser capaz de realizar cálculos simples de pH e entender por que o comportamento de ácidos fortes simplifica os cálculos envolvendo essas substâncias.

Para começar, você deve saber que em química, concentração é frequentemente expresso em moles por unidade de volume, geralmente litros (mol/L), em vez de unidades de massa por litro. O número de gramas em 1 mol de uma substância pode ser determinado a partir das massas molares ou pesos moleculares dos seus átomos constituintes, disponíveis na tabela periódica dos elementos.

A quantidade mol/L geralmente é escrita como o símbolo único M.

O que são ácidos e bases?

Um ácido é um composto que doa um próton em solução aquosa. Este próton às vezes é representado nas equações como um próton independente (H+) ou como um íon hidrônio (um próton mais água:H3O+). O outro componente do ácido dissolvido é chamado de base conjugada. A fórmula geral para a dissociação de um ácido é HA → H+ + A–, onde A– é a base conjugada.

As bases, por outro lado, servem como doppelgangers dos ácidos:elas aceitam prótons prontamente, o que equivale a doar íons hidróxido (OH–) em solução aquosa. O remanescente de uma base dissociada é chamado de ácido conjugado , e geralmente é um cátion metálico como o Na+.

O que é pH em Química?

O pH, ou “poder do hidrogênio”, é um valor geralmente (mas não matematicamente) restrito à faixa numérica de 0 a 14,0. As soluções ácidas têm pH baixo, as soluções neutras (como a água pura) têm pH 7 e as soluções básicas têm valores de pH mais elevados.

Matematicamente, o pH é apenas o negativo do logaritmo na base 10 da concentração de íons H+ (ou H3O+):pH =–log10[H+]. Contanto que você tenha uma calculadora e seja cuidadoso com suas potências de 10, esses cálculos são simples.

Força de Ácidos e Bases

Um ácido forte é aquele que cede prontamente seus prótons, e o faz mesmo quando o pH ambiente é baixo, o que significa que já existem muitos prótons flutuando. Os ácidos fracos não cedem seus prótons tão facilmente, tornando-se dissociados de forma significativa apenas quando o pH está mais próximo do neutro. Da mesma forma, bases fortes liberam íons hidróxido facilmente, mesmo em soluções de pH alto.

As forças de ácidos e bases podem receber um valor:pK a, ou a constante de dissociação ácida , o valor de pH no qual metade de um ácido doou seus prótons enquanto a outra metade permanece no estado conjugado. (As bases têm, você adivinhou, valores de pKb.) Ácidos mais fortes têm, portanto, valores de pKa mais baixos.

Cálculo do pH do Ácido Clorídrico

O ácido clorídrico, ou HCl, é um ácido forte bem conhecido e comum. Os usos do ácido clorídrico incluem laboratórios de química de faculdades e escolas secundárias em todo o mundo, bem como uma série de aplicações industriais e de manufatura.

Exemplo:Calcule o pH de uma solução 0,100 M de HCl.

Como o HCl é um ácido forte, ele se ioniza completamente, e o pH do HCl em solução pode ser encontrado a partir da concentração (molaridade) dos íons H+, por definição igual a 0,100 M. (A base conjugada do ácido, que é o íon cloreto Cl–, também teria uma concentração de 0,100 M.)

O pH é portanto –log(0,100) =1,000 .

Claramente, valores de molaridade mais elevados produzirão valores de pH mais baixos e, inversamente, para HCl (ou qualquer ácido).