Planejativo

Potencial hidrogeniônico (pH) e Indicadores ácido-base

Modelos atômicos

Distribuição eletrônica

Números quânticos

Classificação periódica

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Geometria molecular

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Mistura dos gases

Polaridade das ligações e das moléculas

Separação de misturas

Pureza e Rendimento

Leis ponderais

Alguns pontos-chave dessa matéria para o ENEM que devem ser levados em conta ao estudarmos são:

Um mapa mental bem completo sobre o pH! Fonte: 

Entender os conceitos de pH e pOH é essencial para se aprofundar em química, especialmente na química de ácidos e bases.

: A primeira coisa que você precisa saber é que o pH é uma medida de acidez ou basicidade de uma solução. O termo pH significa "potencial hidrogeniônico", que é basicamente uma maneira elegante de dizer a concentração de íons de hidrogênio (H+) em uma solução.

A escala de pH vai de 0 a 14. Em termos simples, um pH de 7 é considerado neutro - essa é a acidez da água pura, por exemplo. Se o pH é menor que 7, a solução é ácida, o que significa que tem mais íons de hidrogênio. Se o pH é maior que 7, a solução é básica ou alcalina, o que significa que tem menos íons de hidrogênio e mais íons de hidroxila (OH-).

: O pOH é muito similar ao pH, mas se refere à "potencial hidroxilônico", ou seja, a concentração de íons de hidroxila em uma solução. A escala de pOH também vai de 0 a 14, mas de forma inversa à escala de pH. Um pOH menor que 7 indica uma solução básica, enquanto um pOH maior que 7 indica uma solução ácida.

O mais legal é que pH e pOH estão diretamente relacionados. Em uma solução aquosa, a soma do pH e do pOH sempre será 14 a 25 graus Celsius. Portanto, se você souber o pH, pode calcular o pOH, e vice-versa.

O pH é definido como o logaritmo negativo base 10 da concentração de íons hidrogênio (H+) em uma solução. Então, a fórmula usada para calcular o pH é a seguinte:

Essa equação diz que, se a concentração de H+ aumenta, o pH diminui, tornando a solução mais ácida. Da mesma forma, se a concentração de H+ diminui, o pH aumenta, tornando a solução mais básica ou alcalina. Lembre-se de que o logaritmo é uma função matemática que transforma multiplicação em adição e divisão em subtração.

Além disso, em uma solução aquosa a 25ºC, a concentração de íons hidrogênio [H+] e de íons hidroxila [OH-] estão em equilíbrio, o que é expresso na constante do produto iônico da água (Kw). Esta é expressa na seguinte equação:

 a 25ºC. Portanto, se conhecemos a concentração de íons hidrogênio [H+], podemos calcular a concentração de íons hidroxila [OH-], e vice-versa.

Ligando esses dois conceitos, podemos entender que a soma do pH e do pOH de uma solução aquosa a 25ºC é sempre igual a 14. Isso é expresso pela seguinte equação:

Então, se conhecemos o pH, podemos calcular o pOH, e vice-versa. Essas equações são fundamentais para o estudo do equilíbrio ácido-base e são extremamente úteis em várias aplicações práticas da química.

Suponha que você tenha uma solução aquosa que contém uma concentração de íons hidrogênio (H+) de 1.0 x 10^-7 M. Como você pode calcular o pH e o pOH desta solução?

Primeiro, vamos calcular o pH usando a fórmula que definimos anteriormente:

Substituindo o valor da concentração de H+ na fórmula, temos:

Portanto, o pH da solução é 7, o que indica que a solução é neutra (pois o pH 7 é o valor para substâncias neutras na escala de pH).

Agora, para calcular o pOH da solução, usamos a fórmula que relaciona o pH e o pOH:

Sabendo que o pH é 7, podemos rearranjar a equação para encontrar o pOH:

Portanto, o pOH da solução também é 7.

Este exemplo ilustra como usar as fórmulas do pH e do pOH para determinar a acidez ou basicidade de uma solução. Essas são ferramentas essenciais na química para entender e manipular reações ácido-base.

Exemplo de elementos comuns em uma escala de pH. Fonte: 

A escala de pH é uma medida usada para determinar a acidez ou alcalinidade de uma solução aquosa. A escala vai de 0 a 14.

É importante mencionar que a escala de pH é logarítmica, o que significa que cada unidade representa uma mudança de dez vezes na acidez ou alcalinidade. Por exemplo, uma solução com pH 3 é dez vezes mais ácida do que uma com pH 4.

Para identificar o pH de uma substância, em laboratório ou no campo, usamos algo chamado de indicadores ácido-base. Os indicadores ácido-base são substâncias que mudam de cor dependendo do pH do meio em que estão. Com eles, podemos estimar o pH de uma solução de maneira rápida e simples, sem a necessidade de cálculos. No entanto, eles serão discutidos com mais detalhes em outra ocasião. Por agora, é suficiente saber que eles são ferramentas úteis para determinar se uma solução é ácida, básica ou neutra.

Exemplos de alguns indicadores comuns, suas cores e zonas de transição. Fonte: 

Indicadores ácido-base são substâncias que mudam de cor conforme a acidez (ou basicidade) do meio em que estão. Eles são muito usados em laboratórios e em experimentos didáticos para identificar aproximadamente o pH de uma solução. Basicamente, eles nos permitem ver onde uma solução se encontra na escala de pH.

Cada indicador possui um intervalo de pH no qual ocorre a mudança de cor, chamado de zona de viragem. Essa zona de viragem varia de indicador para indicador, por isso, muitas vezes, é necessário o uso de diferentes indicadores dependendo do pH estimado da solução.

Aqui estão alguns indicadores ácido-base comuns e suas mudanças de cor conforme o pH:

Os indicadores são uma ferramenta muito útil para estimar rapidamente o pH de uma solução. No entanto, vale lembrar que a cor observada pode variar dependendo da concentração do indicador e de outros fatores, como a temperatura. Portanto, para medições mais precisas, seria apropriado usar um 

Exemplo de um pHmetro de bancada. Fonte: 

O pHmetro é um instrumento utilizado para medir com precisão o pH de uma solução. Ele consiste de um eletrodo (que entra em contato com a solução) e um medidor (que interpreta o sinal elétrico do eletrodo e fornece uma leitura digital do pH).

O funcionamento do pHmetro se baseia na diferença de potencial elétrico que se forma quando o eletrodo é inserido em uma solução contendo íons de hidrogênio (H+). Essa diferença de potencial está diretamente relacionada com a concentração de íons H+ na solução, e, portanto, com o pH.

O pHmetro é calibrado antes do uso, normalmente utilizando soluções tampão de pH conhecido. Depois de calibrado, ele fornece uma leitura precisa e direta do pH, tornando-o muito mais exato e confiável do que os indicadores ácido-base para a determinação do pH.

Em resumo, enquanto os indicadores ácido-base podem dar uma ideia aproximada do pH de uma solução, o pHmetro é a ferramenta de escolha para quando precisamos de medições precisas e confiáveis. Seja em um laboratório de pesquisa, no controle de qualidade de alimentos e bebidas, na agricultura, no tratamento de água ou em muitos outros campos, os pHmetros desempenham um papel fundamental.