Como se determina um PH?
Soluções para a tarefa
Resposta:
A escala de pH é calculada utilizando um logaritmo negativo. O logaritmo negativo representa simplesmente a quantidade de vezes que um número pode ser dividido. A equação que determina o pH de uma solução é a seguinte: pH = -log[H3O+].
COMPLETO:
RCálculo do pH envolvendo a concentração de H+
Para realizar o cálculo do pH de uma solução por meio da concentração de cátions hidrônio, podemos utilizar as seguintes expressões matemáticas:
pH = log[H+]
ou
[H+] = 10-pH
Devemos escolher a segunda expressão ([H+] = 10-pH) quando a concentração de hidrônios for um número exclusivamente exponencial (Exemplo: 10-2).
Cálculo do pH envolvendo a concentração de OH-
O cálculo do pH de uma solução pode ser determinado a partir da quantidade de ânions hidróxido (OH-). Para isso, o exercício deve fornecer a concentração de OH-, que será utilizada nas fórmulas a seguir:
[OH-] = 10-pOH
ou
pOH = -log[OH-]
Em seguida, basta determinar o valor do pH por meio da seguinte expressão:
pH + pOH = 14
Cálculo do pH envolvendo constante (Ki) e grau de ionização do ácido (α)
O cálculo do pH de uma solução pode depender da determinação da concentração de hidrônios a partir da determinação do grau de ionização (α) na fórmula da constante de ionização (Ki):
Ki = α2.M
ou
Ki = α2.M
1- α
Ki = constante de ionização;
M = concentração em quantidade de matéria, concentração molar ou molaridade;
α = grau de ionização do ácido.
Após determinar o valor do grau de ionização na fórmula da constante, basta multiplicar o valor do grau de ionização pela molaridade para calcular a concentração de hidrônios.
[H+] = α.M
Por fim, basta utilizar o valor da concentração de íons H+ em uma das expressões do item 1 para calcular o valor do pH.
Interpretações possíveis após o cálculo do pH de uma solução
Com o cálculo do pH de uma solução, podemos classificá-la em ácida, básica ou neutra. Para isso, basta conhecer a seguinte relação:
Se pH < 7 → Solução ácida;
Se pH = 7→ Solução neutra;
Se pH > 7 Solução básica.
Exemplos de aplicação do cálculo do pH de uma solução
Exemplo 1: Após uma forte chuva na cidade de Goiânia, a SANEAGO (Companhia de Saneamento de Goiás) constatou que se tratava de uma chuva ácida porque a concentração de íons hidróxido era de 2.10-5 mol/L. Assim, qual era o valor do pH da chuva?
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Os dados fornecidos pelo exercício foram:
[H+] = 2.10-5 mol/L
pH = ?
Como temos o valor da concentração de hidrônios (H+), basta utilizar a expressão para o cálculo do pH abaixo:
pH = log[H+]
pH = - log 2.10-5
OBS.: Como temos o logaritmo 2 multiplicado por 10 e elevado a -5, é o mesmo que a subtração do logaritmo 10 (multiplicado por 5) pelo logaritmo 2.
pH = 5.log10 – log2
OBS.: o log de 2 vale 0,301, e o log de 10 vale 1.
pH = 5.1 – 0,301
pH = 5- 0,301
pH = 4,69
Exemplo 2: Um alvejante de roupas apresenta [OH-] aproximadamente igual a 1,0 10-4 M. Nessas condições, qual será o seu valor de pH?
Os valores fornecidos pelo exercício foram:
[OH-] = 1,0 10-4 M
pH = ?
Como o exercício forneceu a concentração de íons hidróxido (OH-) para calcular o pH da solução, é necessário fazer os seguintes passos:
1o Passo: Determinar o valor do pOH por meio da concentração de íons OH- na expressão abaixo:
pOH = log[OH-]
pOH = 1,0 10-4
pH = 4 – log 1
OBS.: o log de 1 na base 10 é sempre igual a 0.
pH = 4-0
POH = 4
2o Passo: Determinar o valor do pH por meio da expressão abaixo:
pH + pOH = 14
pH + 4 = 14
pH = 14-4
pH= =10
Exemplo 3: Uma solução de ácido cianídrico é preparada e apresenta 0,008 M. Determine o pH dessa solução aquosa sabendo que o ácido utilizado encontra-se 50% ionizado.
Os dados fornecidos pelo exercício foram:
M = 0,0008 M
α = 50%
pH= ?
Para determinar o pH, precisamos da concentração de hidrônios (H+). Veja o passo a passo:
1o Passo: calcular a quantidade de íons hidrônios na solução por meio da seguinte expressão:
[H+] = α. M
[H+] = 0,5. 0,0008
[H+] = 0,0004 mol/L ou 10-4 mol/L
2o Passo: Calcular o pH utilizando o valor da concentração de hidrônios encontrado no primeiro passo:
[H+] = 10-pH
10-4 = 10-pH
OBS.: Como apresentam a mesma base, podemos igualar os expoentes:
-4 = -pH.(-1)
OBS.: Devemos multiplicar por -1 para que o sinal do pH não seja negativo:
pH = 4