Qual solução apresenta maior concentração de íons H^+, a 25 °C? Justifique.
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Resposta:
ÁGUA
O produto iônico da água, ou Kw (esse w significa water água, em Inglês), é a constante usada para representar o equilíbrio gerado pela autoionização da água. Ainda que numa taxa muito pequena, a água ioniza-se produzindo íons H+ e OH-, conforme a equação química a seguir:
Explicação:
Analisando a equação, percebemos que quando ocorre a ionização de uma molécula de água pura são gerados um íon H+ e um íon OH-, ou seja, a concentração desses íons será sempre a mesma. Mesmo quando ocorre um aumento na temperatura, que provoca um aumento na taxa de ionização, as concentrações permanecem iguais.
Com base em medidas experimentais, calculou-se a concentração dos íons H+ e OH- (resultantes da autoionização da água) a 25°C e chegou-se ao valor de 1. 10-7 mol/L. Isto é, de um total de 1 bilhão de moléculas de água, apenas duas sofrem ionização. Isso mostra que a água pura possui um baixo grau de ionização e explica a baixíssima condutividade elétrica da água pura.
Considerando o que foi mostrado anteriormente, podemos escrever a expressão da constante de equilíbrio da água:
Constante de ionização da água (Kw).
Usando os valores das concentrações dos íons H+ e OH- a 25°C, podemos calcular o valor de Kw:

Como dito anteriormente, esse valor de Kw sofre alteração com o aumento da temperatura, conforme a tabela a seguir:
T (°C)
Kw
10
0,29. 10-14
20
0,68. 10-14
25
251,00. 10-14
30
1,47. 10-14
40
2,92. 10-14
60
9,40. 10-14
O que é pH e pOH?
O pH, ou potencial hidrogeniônico, determina por meio de uma escala se uma substância é ácida, básica ou neutra.
A sigla pH significa potencial hidrogeniônico e foi criada pelo bioquímico dinamarquês Soren Sorensen, em 1909, para facilitar o trabalho com as concentrações hidrogeniônicas [H+], que normalmente são expressas em números decimais. Para saber mais sobre esse tema, leia nosso texto: O que é pH?
Esse tipo de notação indica o teor de íons H+ presentes na solução e é definido pela expressão matemática:

De maneira semelhante, podemos definir o pOH ou potencial hidroxiliônico, que nos diz o teor de íons OH- presentes na solução. Sua expressão matemática é:

Em uma solução aquosa sempre haverá íons H+ e OH- (devido à ionização sofrida pela água) que serão utilizados para caracterizar uma solução em ácida ou básica. Quanto mais íons H+ houver na solução, mais ácida ela será. Consequentemente, a presença de íons OH- na solução fará com que ela se torne mais básica. Caso haja um equilíbrio na quantidade desses íons, a solução será classificada como neutra.
Escala de pH
A escala de pH é apresentada com valores que variam de 0 a 14 (valores medidos a 25°C). Veja a escala de pH na imagem abaixo