Os Fatores que alteram o pH de uma solução

                                                Universidade Federal Fluminense[pic 1]

                                                Instituto de Química

                                                Departamento de Química Analítica        

               Medidas de pH de Soluções

Aluna: Renata Beatriz Calegari Cavallari

Professor: Fábio Grandis Lepri

Disciplina: Química Analítica Experimental I

                                                          Sumário

1. Introdução  ........................................................................................................2

1. Fatores que alteram o pH de uma solução .......................................................2

1. Concentração e força dos eletrólitos (γ)..................................................2
2. Força iônica e atividade dos íons (µ, a)...................................................2
3. Presença de CO2 dissolvido na solução..................................................3

1. pH e Diluição: diferença entre ácidos/ bases fortes e fracos em solução...........3

1. Procedimento Experimental................................................................................4

1. Tabela de dados e de resultados obtidos............................................................5

1. Cálculos...............................................................................................................6

1. Conclusão............................................................................................................6

1. Bibliografia...........................................................................................................6

1. Introdução 

Medir o  pH de uma solução significa mensurar a quantidade de íons hidrônio presentes na mesma. As soluções preparadas em laboratório, pertinentes ao experimento descrito neste relatório, são compostas por eletrólitos solubilizados em água destilada que estava contida nos pissetes. A quantidade e o tipo de soluto contido em cada solução são fatores importantes tanto para calcular o valor teórico de pH quanto para justificar o valor encontrado experimentalmente.

1. Fatores que alteram o pH de uma solução 

Quando analisamos o pH de soluções aquosas de eletrólitos, devemos analisar tanto as características do solvente quanto as  do soluto no meio reacional. Apesar de ser uma substância que no estado puro tem caráter neutro, a água possui um equilíbrio iônico gerado pela sua autoprotólise. Esse fator a torna um solvente anfiprótico, ou seja, seu equilíbrio é alterado de acordo com acidez ou a basicidade do soluto.

1. Concentração, força dos eletrólitos e coeficiente de atividade (γ)

Os estudos de Debye e Huckel nos mostraram que os íons em solução, por serem espécies eletricamente carregadas, possuem poder de interação eletrostática com o meio. Esse poder influencia na concentração das espécies no meio reacional. Por conta disso, foi adicionado ao calculo da concentração dos íons um coeficiente, o coeficiente de atividade (γ) que permite que calculemos a concentração de cada íon com maior precisão.

O cálculo do pH, que antes era apenas dado pelo o logaritmo negativo da concentração de H3O+, agora é calculado como o logaritmo negativo do produto da concentração de H3O+ vezes o coeficiente de atividade do íon H3O+. Esse raciocínio também vale para se calcular o logaritmo negativo da concentração de outros ions em solução (pOH, etc.)

O coeficiente de atividade é calculado da seguinte forma:

[pic 2]

Sendo z a carga do íon e µ a força iônica.

1. Força iônica e atividade dos íons (µ, a)

Força iônica é uma propriedade da solução que influencia no comportamento de cada íon em solução e por isso ele está presente no cálculo do coeficiente de atividade. Ele é função da concentração de todos os íons presentes no meio reacional e é dado pela seguinte equação:

[pic 3]

Sendo [íons] a concentração de cada íon e z a carga de cada íon.

A atividade dos íons () é o produto entre a concentração do mesmo com o seu respectivo coeficiente de atividade. É ela quem contabiliza os efeitos de eletrólitos sobre os equilíbrios químicos. O coeficiente de atividade e, portanto, a atividade de cada íon varia com a força iônica.[pic 4]

[pic 5]

Consequentemente o pH irá variar também com a força iônica, pois agora ele é calculado como sendo o logaritmo negativo da atividade do íon:

[pic 6]

1. Presença de CO2 dissolvido na solução

Executando uma análise de pH nas condições reais, assim como em qualquer tipo de experimento, é impossível evitar a interferência de agentes externos. Neste caso, a presença de CO2, dissolvido na água destilada que utilizamos para preparar as soluções, influencia na medida do pH aferido experimentalmente com o peagâmetro. Devido à formação do equilíbrio acido carbônico/carbonato na água, o CO2 aumenta a concentração de H3O+ na solução e assim, interfere no resultado do pH medido.

CO2(g) + H2O(l) [pic 7] H2CO3(aq)

H2CO3(aq) → HCO3-(aq) + H3O+(aq)

1. pH e Diluição: diferença entre ácidos/ bases fortes e fracos em solução

Ácidos e bases fortes são espécies que se dissociam com maior facilidade em meio aquoso.  De acordo com a teoria de Bronsted-Lowry, todo ácido possui sua base conjugada e vice-versa. Em um equilíbrio, quando uma espécie possui um grau de ionização maior do que do seu conjugado, a primeira é classificada como forte e a segunda fraca. Por isso, consideramos muitas vezes que, em solução, a concentração adicionada de um ácido forte ou de uma base forte é igual a das suas espécies conjugadas pois ponderamos que ácidos e bases fortes se ionizam completamente.

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