Teoria

Equilíbrio Iônico

Como mencionado na teoria de Equilíbrio Químico, equilíbrio iônico é todo o equilíbrio que envolve pelo menos um íon.

Por isso ele é especialmente importante quando estudamos ácidos e bases, uma vez que esses caras liberam íons no meio.

Constantes de Ionização

A gente já viu como se calcula o K c de uma reação. A partir do K c vamos definir uma constante de ionização, que será representada de K i . Olha só como isso funciona... Para um ácido qualquer H A , sofrendo ionização no meio aquoso:

H A + H 2 O ⇌ H 3 O ( a q ) + + A ( a q ) -

K c = H 3 O + . [ A - ] H A . [ H 2 O ]

Mas a reação ocorre em meio aquoso, certo? Nesse caso, a quantidade de água que “reage” em relação ao total de água no meio é muuuuuuuuito pequena.

Por isso, a gente considera a quantidade/concentração de água constante.

K c . [ H 2 O ] = H 3 O + . [ A - ] H A

Quando uma constante multiplica uma constante, temos uma nova constante. Pensando nisso, a galera resolveu dar um nome pra constante resultante da multiplicação entre K c e [ H 2 O ] . Essa nova constante é, justamente, nossa constante de ionização.

K c . H 2 O = K i = H 3 O + . [ A - ] H A

No caso dos ácidos, muitas vezes o K i é chamado de K a ou constante ácida, constante de acidez.

Da mesma forma, a constante de dissociação de uma base é chamada de K b , constante de basicidade ou basicidez. Olha aí:

B O H ⇌ ⏞ H 2 O B ( a q ) + + O H ( a q ) -

K i = K b = B + . [ O H - ] [ B O H ]

Aqui, também é bom a gente definir o que significa p K a e p K b .

Esse p na frente das constantes significa - l o g . Portanto:

p K a = - l o g K a             e             p K b = - l o g K b

Esse p é útil pra não trabalhar com números muito pequenos ou muito grandes, como o de algumas constantes.

Quanto maior o K a , menor o p K a e mais forte é o ácido.

Quanto maior o K b , menor o p K b e mais forte é a base.

E a gente pode entender isso olhando para os equilíbrios de ionização e dissociação. Uma base forte libera bastante O H - , o que leva a altos valores de K b . Da mesma forma, um ácido forte libera bastante H 3 O + , o que leva a altos valores de K a .

Ionização de Poliácidos

Sabe aqueles ácidos que possuem vários H + ? Como o H 2 C O 3 , o H 3 P O 4 entre outros...

Pra esses caras, cada etapa de ionização vai ter seu próprio K a . E o K a da etapa global é a multiplicação dos K a das etapas. Olha só:

E para um poliácido, K a 1 > K a 2 > K a 3 .

Ou seja, fica cada vez mais difícil de liberar o próton pro meio. O que é bem lógico, uma vez que a cada hidrogênio liberado, mais negativo o cara fica e mais “apegado” aos seus prótons ele está, certo?

Lei da Diluição de Ostwald

Vamos pensar na tabelinha de equilíbrio para a ionização de um ácido, o H A .

Inicialmente não temos H 3 O + nem A - no meio, e adicionamos o ácido de concentração M, pra falar de molaridade.

O número de mols do ácido que reage é igual a M.𝛼, uma vez que:

α = n °   d e   m o l s   q u e   r e a g i r a m n °   d e   m o l s   i n i c i a l

E a quantidade de H 3 O + e A - formadas é igual a quantidade de ácido ionizada.

Assim, a quantidade de ácido no equilíbrio é a inicial menos o que reagiu, enquanto a quantidade de H 3 O + e A - no meio será aquela formada pela ionização do ácido.

Assim, podemos dizer que:

K a = H 3 O + . [ A - ] H A = ( M α ) ² M - M α = M ² α ² M ( 1 - α ) = M α ² ( 1 - α )

Só fomos manipulando matematicamente, ok?

Agora, se o ácido for muuuuuuito fraco, ele vai sofrer bem pouca ionização, o que significa que α é muito pequeno.

Se α → 0 , ( 1 - α ) → 1 e o K a ≅ M α ² .

Por que que isso é importante?

Porque o Sr. Ostwald olhou pra essa fórmula e percebeu que, para eletrólitos fracos, que possuem α bem pequenos, quanto menor a concentração ( M ) maior será o grau de ionização ( α ). Afinal, o K a deve ser mantido constante e:

K a ≅ M α ²

O mesmo vale para bases e outros eletrólitos fracos. A diluição infinita, ainda que sejam fracos, os eletrólitos sofrem dissociação/ionização total.

Efeito do íon comum

Lembra que quando a gente adiciona um cara presente no equilíbrio, o equilíbrio se desloca a fim de “consumir” esse cara?

Então pensa mais uma vez na ionização do nosso querido H A :

H A + H 2 O ⇌ H 3 O ( a q ) + + A ( a q ) -

Se a gente adicionar A - no meio, o equilíbrio vai se deslocar pra a esquerda, a fim de consumir o excesso desse cara e entrar em equilíbrio de novo, ou seja, restituir o valor de K a .

Nesse caso, o ácido vai se ionizar menos, ficando na forma protonada mesmo.

E esse efeito de diminuição de ionização/dissociação devido à presença de um íon no meio é conhecido como efeito do íon comum.

Esse capítulo é super importante, então eu te aconselho a dar uma fixada em tudo com os exercícios que a gente selecionou! Vambora?

Ionização de Poliácidos

Lei da Diluição de Ostwald

Efeito do íon comum

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