Qual será o valor do pH de uma solução onde a concentração de íons H e igual a 4 2 0 10

Os valores de pH e pOH representam a quantidade de H+ e OH- presentes em uma solução. Assim, servem para analisar a acidez e a basicidade de soluções aquosas.

As medições de pH e pOH estão presentes em nosso dia a dia. São muito importantes para identificar, por exemplo, o pH da piscina, e são úteis na agronomia, agricultura, medicina, química, biologia, oceanografia, tratamento e purificação da água, etc.

O pH e o equilíbrio iônico da água

Para trabalharmos com pH e pOH, devemos recordar do processo de autoionização da água, ou seja, do equilíbrio iônico da água.

Isso porque a água sofre uma autoionização. Sendo assim, ela naturalmente forma íons H+ e OH–, em uma reação reversível, que está em equilíbrio. Veja:

H2O  ⇋  H+(aq)   +   OH-(aq)

É justamente a formação desses íons que importa quando analisamos pH e pOH.

Observe ainda que a reação acima está em equilíbrio dinâmico. Isso porque os íons formados podem se juntar novamente, formando água. Assim, podemos determinar sua constante através da fórmula:

K = [H+] .[OH–]

[H2O]

Através de experimentos é possível constatar que a concentração da água não varia, sendo constante, pois a quantidade de moléculas que se quebram para formar os íons H+ e OH- é muito pequena, então temos que:

K . [H2O] = [H+] . [OH–]

Consequentemente, temos duas constantes: K e [H2O] resultando em uma constante única, denominada de Kw, que representa a constante iônica da água.

Kw = [H+] . [OH–]

Assim, o valor da constante iônica da água é determinado experimentalmente, e equivale a 10-14, a uma temperatura de 25ºC.

Consequentemente, como Kw = [H+] . [OH–], temos que:

[H+] = 10-7  e   [OH–] = 10-7

Isso quer dizer que na água há uma produção de íons H+ e OH– em igual quantidade. Dessa maneira, podemos concluir que a água é neutra.

Outra coisa importante que deve ser ressaltada nesse processo é que a autoionização da água é um processo endotérmico, pois a medida que aumentamos a temperatura, ocorre o aumento da constante.

Concentração de íons, acidez e basicidade

A partir do que vimos acima, podemos concluir que a água é neutra, já que produz íons H+ e íons OH- em igual quantidade ([H+] = [OH–]). Isso vale também para outras substâncias com essas mesmas características.

Além disso, a partir dessa observação, podemos também concluir que:

• Uma solução será considerada ácida quando: [H+] > [OH–]
• Uma solução é considerada básica quando: [H+] < [OH–]

Para entendermos melhor esses conceitos, vamos fazer um exemplo?

O vinagre apresenta [H+] = 10–³ mol/L, para calcular a [OH–] usamos a fórmula:

Kw = [H+] . [OH–]

10-14 = 10-3  . [OH–]

[OH-] =  10-11 mol/L

Portanto, o vinagre é uma substância ácida, pois [H+] > [OH–].

Assim, podemos dizer que quanto maior o pH, menor a acidez, e quanto menor o pH, maior a acidez.

O que é pH e pOH

Os valores de pH e pOH representam, em escalas logarítmicas, a quantidade de H+ e OH- presentes em uma solução. Assim, servem para analisar a acidez e basicidade de soluções aquosas.

O químico Soren Sorensen, estudando fermentação em processos biológicos, trabalhava com os conceitos de acidez e basicidade. Em um de seus experimentos ele percebeu que os valores com os quais trabalhava eram muito pequenos. Assim, ele decidiu transformar essas concentrações pequenas em números inteiros e positivos, através dos logaritmos.

Dessa maneira, temos que o potencial hidrogeniônico (pH) representa a quantidade de H+ de uma solução. Por sua vez, e o potencial hidroxiliônico (pOH) representa a quantidade de OH- presente em uma solução, analisando a acidez e a basicidade das soluções.

Como calcular o pH e pOH de uma solução

Para calcular o pH e pOH, usamos as seguintes fórmulas:

pH = – log [H+]   e     pOH = – log [OH–]

Sendo assim, a relação entre pH e pOH equivale à seguinte fórmula:

pH + pOH = 14

Fique atento (a)! Como estamos trabalhando com escalas logarítmicas, se o pH varia em uma unidade, a concentração de íons H+ varia 10 vezes.

Assista ao nosso vídeo sobre como calcular pH e pOH

Exercícios resolvidos com pH e pOH

1) A concentração de H+ é: 1 x 10–³

Observação: o pH é igual ao expoente do valor da concentração.

Então, o pH é igual a 3, e o pOH é igual a 11.

Sendo assim:

pH + pOH = 14

3 + pOH = 14

pOH = 14 – 3 = 11

Temos aí uma solução ácida.

2) [H+] = 1 x 10-12

Então o pH é igual a 12, e o pOH é igual a 2.

Assim:

pH + pOH = 14

12 + pOH = 14

pOH = 14-12 = 2

Temos aí uma solução básica.

3) Temos uma solução de NaOH que apresenta 0,1 mol/L. Determinar o pH da solução.

Como podemos calcular o pH de uma solução de NaOH?

Primeiro iremos fazer a dissociação da base, depois calculamos o pOH e por último calculamos o pH.

0,1 = 10–¹ mol/L

Assim, temos que:

NaOH  ⇋  Na+  +  OH–

0,1mol       0,1mol   0,1mol

Isso porque temos uma proporção de 1:1.

Agora, vamos calcular o pOH:

pOH = – log [OH–]

pOH = – log 10-1

pOH = 1

E, por fim, calculamos o pH da solução:

pH  +   pOH = 14

1  +     pOH  = 14

pOH = 13

4) Considerando as condições ambiente e a concentração hidroxiliônica (OH–) equivalente a 5 x 10 -7. Calcular o pH do sangue humano.

Dado: log 5 = 0,7

Resolução:

pOH = – log 5 x 10-7

pOH = – (log 5 + log 10)-7

pOH = – [0,7 +(-7) x log 10]

pOH = – (0,7 – 7 x 1)

pOH = 6,3

pH + pOH = 14

pH + 6,3 = 14

pH = 7,7

5) (UFMG) Uma solução de HCL a 0,1 mol/L, calcular o pH dessa solução.

Resolução: o HCl é um ácido forte, assim seu grau de ionização é equivalente a 100%. Sendo assim, iremos primeiro calcular a concentração de H+.

[H+] =  α . M

[H+] = 1. 0,1

[H+] = 0,1 ou 10–¹

pH= – log [H+]

pH = – log 10–¹

pH = 1

6) (Vunesp-2014) A 25 °C, o pOH de uma solução de ácido clorídrico, de concentração 0,10 mol/L, admitindo-se ionização total do ácido, é:

Dados (a 25 °C): [H+ ] [OH- ] = 1,0 · 10-14; pOH = -log [OH- ]

1. a) 10-13
2. b) 10-1
3. c) 1
4. d) 7
5. e) 13

Resolução: primeiro devemos fazer a dissociação do HCl:

HCl →        H+  +  Cl-

0,1mol       0,1mol  0,1mol

pH = – log [H+]

pH = – log 10-1

pH = 1

Em seguida:

pH + pOH = 14

pOH = 14 -1

pOH = 13

Assim, a resposta correta é a letra e.

7) (FATEC-SP-2015) Qual o pH de uma solução em que a concentração de íons H+ é igual a 2,0 · 10–4 mol/litro?

(Dado: log10 2 = 0,30)

1. a) 2,4
2. b) 3,0
3. c) 3,7
4. d) 4,0
5. e) 4,3

Resolução:

pH = – log [H+ ] = – log 2. 10-4

pH =  – (log 2 + log 10-4 )

pH  = – (0,30 + (-4) . log 10)

pH = – (0,30 – 4,0) → pH = 3,7

Sendo assim, a resposta correta é a letra c.

8) (UNIVAG-MT-2009) O pH do sumo de laranja e o pH do leite de vaca são próximos de 3,5 e 6,5. Isso significa que a concentração de íons H+ do sumo da laranja, quando comparada à concentração de íons H+ do leite de vaca, é aproximadamente:

a)1000 vezes maior

b)Três vezes maior

c)100 vezes maior

d)Três vezes menor

e)1000 vezes menor

Resolução: para passar de 3,5 a 6,5 andamos três unidades, ou seja, 10 x 10 x 10 =1000. Gabarito: a

9) (PUC-SP-2016) O fluoreto de hidrogênio (HF) é um ácido que se encontra 10% ionizado em solução 0,1 mol/L. O pH dessa solução vale:

1. a) 13
2. b) 12
3. c) 2
4. d) 1
5. e) 0,1

Resolução:

 [H+ ] = ℳ . α = 10-1 . (10/100) = 10-1 . 10-1 = 10-2 M → pH = 2

Gabarito: c

10) (UNITAU-2014) À medida que aumenta [H+] numa solução, o pH e o pOH da solução, respectivamente:

1. a) não se altera, aumenta
2. b) não se altera, diminui.
3. c) diminui, aumenta.
4. d) aumenta, diminui.
5. e) não se altera, não se altera.

Resolução: quando aumenta a concentração de H+ em uma solução, diminui o pH. O pOH aumenta, pois diminui a concentração de OH–. Gabarito: c

Exercícios sobre pH e pOH

Agora é a sua vez! Resolva os exercícios sobre pH e pOH a seguir e veja se você entendeu tudo sobre esse conteúdo!

Sobre o(a) autor(a):

Texto elaborado por Roseli Prieto, professora de Química e Biologia da rede estadual de São Paulo. Já atuou em diversas escolas públicas e privadas de Santos (SP). É Gestora Ambiental e Especialista em Planejamento e Gestora de cursos a distância.

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