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Kw, pH, pOH

Química

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A constante de ionização da água (Kw), o potencial hidrogeniônico (pH) e o potencial hidroxiliônico (pOH) são medidas importantes para cálculos que envolvem equilíbrio químico em soluções ácidas e básicas, bem como na determinação da concentração dos íons H+ e OH- das soluções em questão.

O que é Kw?

O produto iônico da água, ou Kw (esse w significa water — água, em Inglês), é a constante usada para representar o equilíbrio gerado pela autoionização da água. Ainda que numa taxa muito pequena, a água ioniza-se produzindo íons H+ e OH-, conforme a equação química a seguir:

Equilíbrio iônico da água.
Equilíbrio iônico da água.

Analisando a equação, percebemos que quando ocorre a ionização de uma molécula de água pura são gerados um íon H+ e um íon OH-, ou seja, a concentração desses íons será sempre a mesma. Mesmo quando ocorre um aumento na temperatura, que provoca um aumento na taxa de ionização, as concentrações permanecem iguais.

Leia também: Energia de ionização

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Com base em medidas experimentais, calculou-se a concentração dos íons H+ e OH- (resultantes da autoionização da água) a 25°C e chegou-se ao valor de 1. 10-7 mol/L. Isto é, de um total de 1 bilhão de moléculas de água, apenas duas sofrem ionização. Isso mostra que a água pura possui um baixo grau de ionização e explica a baixíssima condutividade elétrica da água pura.

Considerando o que foi mostrado anteriormente, podemos escrever a expressão da constante de equilíbrio da água:

Constante de ionização da água (Kw)
Constante de ionização da água (Kw).

Usando os valores das concentrações dos íons H+ e OH- a 25°C, podemos calcular o valor de Kw:

Como dito anteriormente, esse valor de Kw sofre alteração com o aumento da temperatura, conforme a tabela a seguir:

T (°C)

Kw

10

0,29. 10-14

20

0,68. 10-14

25

1,00. 10-14

30

1,47. 10-14

40

2,92. 10-14

60

9,40. 10-14


Para saber mais sobre esse assunto, leia nosso texto: Produto iônico da água.

O que é pH e pOH?

O pH, ou potencial hidrogeniônico, determina por meio de uma escala se uma substância é ácida, básica ou neutra.
O pH, ou potencial hidrogeniônico, determina por meio de uma escala se uma substância é ácida, básica ou neutra.

A sigla pH significa potencial hidrogeniônico e foi criada pelo bioquímico dinamarquês Soren Sorensen, em 1909, para facilitar o trabalho com as concentrações hidrogeniônicas [H+], que normalmente são expressas em números decimais. Para saber mais sobre esse tema, leia nosso texto: O que é pH?

Esse tipo de notação indica o teor de íons H+ presentes na solução e é definido pela expressão matemática:

De maneira semelhante, podemos definir o pOH ou potencial hidroxiliônico, que nos diz o teor de íons OH- presentes na solução. Sua expressão matemática é:

Em uma solução aquosa sempre haverá íons H+ e OH- (devido à ionização sofrida pela água) que serão utilizados para caracterizar uma solução em ácida ou básica. Quanto mais íons H+ houver na solução, mais ácida ela será. Consequentemente, a presença de íons OH- na solução fará com que ela se torne mais básica. Caso haja um equilíbrio na quantidade desses íons, a solução será classificada como neutra.

Escala de pH

A escala de pH é apresentada com valores que variam de 0 a 14 (valores medidos a 25°C). Veja a escala de pH na imagem abaixo:

Quanto menor o pH da solução, maior é a sua acidez, e quanto mais próximo do final da escala, ou seja, mais próximo de 14, maior será seu caráter básico. Por exemplo, um suco de limão possui pH igual a 2, já os alvejantes possuem pH igual a 12.

Como calcular pH e pOH

Conhecendo a concentração dos íons, podemos calcular os valores de pH e pOH das soluções, e, sabendo os valores dos potenciais, calculamos a concentração dos íons nas soluções. Para tanto, utiliza-se as seguintes expressões:

Vamos aos exemplos:

Exemplo 1

Se queremos saber o pH de uma solução com [H+] = 0,001 mol/L, basta usarmos a fórmula anteriormente apresentada:

Exemplo 2

Agora, para saber qual a concentração de OH- de uma solução com pOH = 5, basta substituir o valor na seguinte fórmula:

Se aplicarmos a mesma escala dos potenciais para o equilíbrio iônico da água, teremos:

Como dito, a 25°C, Kw = 10-14. Portanto:

Com isso, podemos calcular o pOH de uma solução com base no seu pH. Se temos uma solução com pH igual a 3, então seu pOH será 11.

Saiba mais: Meios neutro, ácido e básico

Exercícios resolvidos

Questão 1 (UEFS-BA) A concentração de íons OH(aq) em determinada solução de hidróxido de amônio, a 25 ºC, é igual a 1.10–3 mol/L. O pOH dessa solução é:

a) 0

b) 1

c) 3

d) 11

e) 13

Resolução: Letra C. Se temos [OH] = 10–3 mol/L, então seu pOH será igual a 3.

Veja:

Questão 2 (UEA-AM) Considere as seguintes informações, obtidas de um rótulo de água mineral da cidade de Porto Seguro (BA):

nitrato --------------1,45 mg/L
pH a 25 ºC -------- 4,51

Essa água mineral é

a) ácida e tem [H+] < [OH].

b) ácida e tem [H+] > [OH].

c) neutra e tem [H+] = [OH].

d) básica e tem [H+] > [OH].

e) básica e tem [H+] < [OH].

Resolução: Letra B. Como o pH da água mineral informado no rótulo é menor que 7, podemos afirmar que se trata de uma solução ácida e, portanto, a concentração de íons H+ é maior que a de OH-.

Questão 3 (UEA-AM) Uma forma de produzir rapidamente hidrogênio gasoso em laboratório é pela reação entre zinco metálico em pó com ácido clorídrico (HCl), de concentração 1,0 mol/L:

Zn (s) + 2 HCl (aq) ZnCl2 (aq) + H2 (g)

Considerando que o ácido clorídrico esteja 100% ionizado e que a solução encontra-se a 25 ºC, é correto afirmar que o pH da solução de ácido clorídrico citada no texto é

  1. 0
  2. 1
  3. 3
  4. 13
  5. 14

Resolução: Letra A. Podemos calcular o pH da solução usando a concentração de HCl informada no texto, uma vez que, por estar 100% ionizado, a concentração de [H+] será igual, pois, para cada molécula de HCl ionizada, um íon H+ será gerado. Portanto:

 

Por Victor Ferreira
Professor de Química

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

FERREIRA, Victor Ricardo. "Kw, pH, pOH"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.brhttps://brasilescola.uol.com.br/quimica/kwphpoh.htm. Acesso em 17 de dezembro de 2020.

Lista de Exercícios
Questão 1

Considere duas soluções aquosas (X e Y) de mesmo volume e de pH 2,0 e 4,0, respectivamente. Analise as afirmações a seguir:

I. A solução X é ácida.

II. A solução Y é básica.

III. A solução X é neutra.

III. A solução Y é neutra.

São afirmativas CORRETAS:

a) I e II apenas.

b) I e III apenas.

c) II e III apenas.

d) I, II e III.

e) I apenas.

Questão 2

Um alvejante de roupas possui a concentração em quantidade de matéria de hidróxido aproximadamente igual a 1,0.10-5 M. Nessas condições, podemos afirmar que a concentração de H+ será da ordem de: (Dado: Kw = 10-14)

a) 10-2

b) 10-3

c) 10-9

d) 10-14

e) 0

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