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Cálculos envolvendo o pH de soluções

Química

Os cálculos envolvendo o pH de soluções geralmente determinam a quantidade de hidrônios e hidroxilas.
Fita indicadora para verificar o pH de uma solução
Fita indicadora para verificar o pH de uma solução
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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

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.

Mapa Mental: Cálculo do PH de Soluções

Mapa Mental: Cálculo do pH de soluções

* Para baixar o mapa mental em PDF, clique aqui!

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 (Kw = 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:

Kw = [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):

Ki = 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 Ki = 1,.10-5? Dados: log 2 = 0,3; log 3 = 0,48.

Dados do exercício:

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

Como o exercício forneceu a molaridade (M) e a constante de ionização (Ki), 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

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

DIAS, Diogo Lopes. "Cálculos envolvendo o pH de soluções"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculos-envolvendo-ph-solucoes.htm. Acesso em 17 de julho de 2019.

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Lista de Exercícios
Questão 1

(UFV) O equilíbrio de ionização da água pura é dado pela equação abaixo, cuja constante do produto iônico (Kw) é 2,5x10–14, a 37 ºC.

H2O ↔ H+ + OH-

Assinale a alternativa que indica CORRETAMENTE o valor de pH da água pura nessa temperatura: (Dado: log101,58 = 0,2)

a) 7,0

b) 6,8

c) 7,8

d) 9,0

e) 5,0

Questão 2

(ESCS-DF) A tabela a seguir fornece a concentração hidrogeniônica ou hidroxiliônica a 25°C, em mol/L, de alguns produtos:

Com base nesses dados, NÃO é correto afirmar que:

a) a água do mar tem pOH = 6;

b) a água com gás tem pH maior do que a Coca-Cola e menor do que o leite de vaca;

c) a água do mar tem pH básico;

d) a clara de ovo é mais básica que o leite de vaca;

e) a clara de ovo tem maior pH do que a água do mar.

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