Cálculos envolvendo o pH de soluções

O pH de uma solução indica o teor (medida) de íons hidrônio (H₃O⁺) presente no meio. Esse teor determina se a solução analisada apresenta caráter ácido, básico ou neutro.

Observação: Vale ressaltar que o teor de hidrônio (H₃O⁺ ou H⁺) pode ser adquirido de forma simples em laboratório por meio de fitas indicadoras de pH – que, no entanto, não apresentam uma grande precisão na medida – ou por meio de um equipamento denominado de peagâmetro, que, ao contrário, apresenta uma grande precisão na medida do pH de uma solução.

Peagâmetro ou potenciômetro para medir o pH de uma solução

Para realizar os cálculos envolvendo o pH de uma solução, podemos utilizar a seguinte equação logarítmica:

pH = - log [H₃O⁺]

ou

pH = - log [H⁺]

IMPORTANTE: Nos cálculos envolvendo o pH de uma solução, sempre utilizamos logaritmo de base 10.

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• 1 - Mapa Mental: Cálculo do PH de Soluções

Mapa Mental: Cálculo do PH de Soluções

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A partir da equação logarítmica acima, podemos ainda utilizar a seguinte simplificação (obtida por aplicação de função logarítmica) dessa equação:

[H₃O⁺] = 10^-pH

Observação: A expressão simplificada acima só poderá ser utilizada se o valor do pH for inteiro; caso contrário, a função logarítmica deverá ser utilizada.

É importante ressaltar que os cálculos envolvendo o pH de uma solução estão sempre relacionados com o pOH (potencial hidroxiliônico/ OH^-), já que ambos os potencias baseiam-se na autoionização da água (K_w = 10^-14, fenômeno no qual a água produz tanto H⁺ quanto OH^-) e na lei da diluição de Ostwald (quanto mais diluída uma solução, maior a quantidade de cátions H⁺ ). Assim:

• em relação à autoionização da água:

K_w = [H⁺] . [OH^-], por isso pH + pOH = 14

• lei de diluição de Ostwald (por meio dela, podemos saber quanto um determinado material ioniza-se ou se dissocia na água):

K_i = M.α²

Ki = Contante de ionização de uma substância em meio aquoso;
M = molaridade ou concentração molar da substância no meio aquoso;
α² = grau de ionização ou dissociação do material no meio.

A classificação de uma solução em ácida, básica ou neutra terá os seguintes critérios (a 25 ^oC):

• uma solução será neutra quando a concentração de H⁺ for igual à concentração de OH^- ou ter pH igual a 7.

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[H⁺] = [OH^-]

• uma solução será ácida quando a concentração de H⁺ for maior que a concentração de OH^- ou o pH estiver entre 0 e 7.

[H⁺] > [OH^-]

• uma solução será básica quando a concentração de H⁺ for menor que a concentração de OH^- ou o pH estiver entre 7 e 14.

[H⁺] < [OH^-]

Veja alguns exemplos de cálculos envolvendo o pH de soluções:

1º) Sabendo que a concentração de hidrônio em um cafezinho é igual a 1.10^-5, qual será o pH presente nessa solução?

Como o exercício forneceu a concentração de hidrônios no cafezinho, podemos utilizar a fórmula simplificada do pH:

[H₃O⁺] = 10^-pH
1.10^-5 = 10^-pH
10^-5 = 10^-pH
-5 = -pH
pH = 5

Como o pH é menor que 7, a solução é ácida.

2º) (UFU) Qual o pH de uma solução 0,045 mol/L de ácido acético, supondo que o seu K_i = 1,.10^-5? Dados: log 2 = 0,3; log 3 = 0,48.

Dados do exercício:

M = 0,045 mol/L
K_i = 1,8.10^-5
log 2 = 0,3
log 3 = 0,48

Como o exercício forneceu a molaridade (M) e a constante de ionização (K_i), inicialmente vamos determinar o grau de ionização do ácido mencionado, pois a concentração de hidrônio (H₃O⁺ ou H⁺) é sempre o resultado da multiplicação entre a molaridade e o grau de ionização. Logo:

Em seguida, vamos calcular a quantidade de hidrônio multiplicando a molaridade do ácido pelo grau de ionização encontrado:

[H₃O⁺] = M.α
[H₃O⁺] = 0,045.2.10^-2
[H₃O⁺] = 0,09.10^-4
[H₃O⁺] = 9.10^-4 mol/L

Por fim, colocamos o valor da concentração do hidrônio na equação logarítmica do pH:

pH = - log [H₃O⁺]
pH = - log 9.10^-4
pH = 4 – log 9
pH = 4- log 3²
pH = 4 – 2. (log 3)
pH = 4- (2.0,48)
pH = 4- 0,96
pH = 3,04

Como o pH é menor que 7, a solução é ácida.

3º) (Cefet-PR) A 45 ^oC, o Kw de uma solução neutra é igual a 4.10^-4. Logo, qual será o valor do pH dessa solução nessa temperatura? Dados log 2 = 0,3.

Como o exercício informa que a solução é neutra, logo [H₃O⁺] é igual a [OH^-]:

Por fim, colocamos o valor da concentração do hidrônio na equação logarítmica do pH:

pH = - log [H⁺]
pH = - log 2.10^-7
pH = 7 – log 2
pH = 7- 0,3
pH = 6,7

Como o pH é quase 7, a solução é neutra (como indicado no enunciado do exercício) pelo fato de a temperatura ser de 45 ^oC.

Por Me. Diogo Lopes Dias