Hidrólise de Sais
Teoria
Reação de hidrólise
Lembra que se a gente reagir ácido + base, formamos água + sal?
E o que acontece se reagirmos água + sal?
Pois é, aí fazemos a reação inversa, formando um ácido mais uma base.
Durante essas reações, a gente “quebra” uma molécula de água, formando pro ácido e pra base. Por isso a reação recebe o nome de hidrólise (lise de quebra, hidro de água).
Eletrólitos fortes x Eletrólitos fracos
Existe uma coisa que precisa ficar muito clara na sua cabeça.
Quando um eletrólito (ácido ou base) forte entra em contato com a água, ele se dissocia/ioniza totalmente.
A diferença de acidez do pra água, por exemplo, é tão forte, que o obriga a água a pegar todos os seus . Por isso, a gente não considera um equilíbrio, a reação inversa praticamente não ocorre:
Na dissociação de uma base forte, como o , temos a mesma coisa: nenhum agarrado ao . E por isso também podemos considerar uma reação irreversível.
Com os eletrólitos fracos e/ou moderados, é exatamente ao contrário.
Ao colocarmos um ácido mais fraco na água, estabelece-se um equilíbrio e, no final das contas, teremos em solução algumas moléculas dissociadas e algumas “intactas”.
Percebe a diferença? Se você jogar na água, no final você só vai ter , e água ali (porque nem toda a água e consumida). Agora, se você jogar na água, você vai ter , , água e uma quantidade significativa de no meio.
Analogamente para uma base fraca:
E aquela setinha de equilíbrio ali nos alerta sobre a presença de que não foi consumida no meio!
Tipos de hidrólises de sais
Como existem diferenças fundamentais entre a extensão de dissociação/ionização dos eletrólitos fortes para os fracos (que a gente viu aí em cima), a hidrólise dos sais vai ser diferente caso os ácidos e bases formados sejam fortes ou fracos.
Olha só:
Hidrólise de sal de ácido fraco e base forte:
Primeiro o sal se dissocia em água, formando o cátion e o ânion.
Como o é forte, ao colocar na água, nada acontece. Mas como o é fraco...
Ocorre uma hidrólise de ânion, porque o ânion é que quebra a água. E o pH do meio fica básico, devido aquele ali.
Pra entender o que ocorre, você também pode pensar assim: o sal forma no meio o ácido e a base, .
Enquanto TODO o vira e , só uma parcela do se ioniza formando . Assim, no final do equilíbrio, temos mais do que no meio.
Hidrólise de sal de ácido forte e base fraca:
Primeiro o sal se dissocia em água, formando o cátion e o ânion.
Como o é forte, ao colocar na água, nada acontece. Mas como o é fraco...
Ocorre uma hidrólise de cátion, porque o cátion é quem quebra a água. E o pH do meio fica ácido, devido aquele ali.
Como fizemos antes, podemos pensar que o adicionado na água forma o ácido mais a base, . Mas enquanto TODO o se ioniza, formando , só uma PARCELA do se dissocia, formando .
No final das contas temos um excesso de , que deixa o pH do meio ácido.
Hidrólise de sal de ácido fraco e base fraca:
Primeiro o sal se dissocia em água, formando o cátion e o ânion.
Como e são fracos, tanto o quanto o vão provocar a hidrólise pra formar, respectivamente, uma base e um ácido.
Aqui, portanto, a gente vai ter hidrólise de cátion e hidrólise de ânion, simultaneamente, sendo as quantidades de e dependentes do e desses equilíbrios aí de cima.
Se , o ácido libera mais do que a base libera e a solução será ácida.
Se , a base libera mais do que o ácido libera e a solução será básica.
Se , as quantidades de e formados são iguais e a solução será neutra.
Hidrólise de sal de ácido forte e base forte:
Primeiro o sal de dissocia em água, liberando o cátion e o ânion.
Como e são fortes, colocar e no meio não causa hidrólise. As reações aí embaixo são irreversíveis.
Como não ocorre hidrólise, o pH do meio não é alterado.
Outra forma de ver o equilíbrio formado é assim:
E tudo o que a gente viu aí nas hidrólises tá resumidinho pra você aqui nessa tabelinha da hora.
Ou seja, quem é forte é que manda no pH. E a espécie fraca é responsável pela hidrólise.
Constante de hidrólise
Todo equilíbrio tem uma constante associada. Pra hidrólise, temos o .
Pra hidrólise de ânion:
Porque como a gente costuma fazer, consideramos a concentração de água constante.
Para um caso genérico:
Pra hidrólise de cátion:
Ou, genericamente:
Na hidrólise de cátion e ânion:
De modo genérico:
E o nosso já conhecido , aqui recebe o nome de grau de hidrólise:
Tipos de hidrólises de sais
Constante de hidrólise
Exercícios Resolvidos
Exercício Resolvido #1
Elaboração própria.
Escreva as reações de hidrólise envolvidas na dissolução dos sais abaixo em água. Indique se a hidrólise é aniônica, catiônica ou dos dois e se o pH resultante será ácido ou básico.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
Passo 1
Para cada sal dado, vamos analisar a força do ácido e da base formado no meio.
Sabemos que as espécies fracas são responsáveis pela hidrólise.
Através da reação de hidrólise, identificaremos se ou está sendo liberado e, dessa forma, vamos ver como o pH do meio está (ou não) sendo alterado.
Passo 2
a) O ácido e a base que reagem para a formação do são o e o .
Ambos são fortes: o é da família dos metais alcalinos e o está entre os hidrácidos fortes ().
Portanto, não ocorre hidrólise e o pH do meio fica neutro.
Passo 3
b) O ácido e a base que reagem para a formação do são o e o .
O é uma base forte, uma vez que o é da família dos metais alcalinos.
O é um ácido moderado (que se comporta como o fraco, ou seja, realiza hidrólise). Ele é um oxiácido onde a diferença entre o número de oxigênios e de hidrogênios é .
Assim, a reação de hidrólise será:
Como a gente vê aí, o ânion é responsável pela hidrólise.
Portanto, temos uma hidrólise de ânion (aniônica).
E a formação de indica um pH básico.
Passo 4
c) O ácido e a base que reagem para a formação do são o e o .
O é uma base forte, uma vez que o é da família dos metais alcalinos terrosos.
O é um ácido fraco. Entre os hidrácidos, os únicos fortes são .
Assim, a reação de hidrólise será:
Como a gente vê aí, o ânion é responsável pela hidrólise.
Portanto, temos uma hidrólise de ânion (aniônica).
E a formação de indica um pH básico.
Passo 5
d) O ácido e a base que reagem para a formação do são o e o .
O é um ácido forte, pois está entre aqueles hidrácidos que já citamos ()
O é uma base forte, pois o é da família dos metais alcalinos.
Como os dois são fortes, ninguém causa hidrólise e o pH fica neutro.
Passo 6
e) O ácido e a base que reagem para a formação do são o e o , através de uma neutralização parcial, porque “sobra” aquele ali no sal, viu?
O é uma base forte, uma vez que o é da família dos metais alcalinos.
O é um ácido moderado, pois a diferença entre o número de oxigênios para o número de hidrogênios é .
Sendo assim, o liberado no meio vai causar a hidrólise através da seguinte reação.
Como a gente vê aí, o ânion é responsável pela hidrólise.
Portanto, temos uma hidrólise de ânion (aniônica).
E a formação de indica um pH básico.
Viu? Mesmo com aquele na fórmula do sal, esse cara deixa o pH mais básico.
Passo 7
f) O ácido e a base que reagem para a formação do são o e o .
O é uma base forte, uma vez que o é da família dos metais alcalinos terrosos.
O é um ácido forte, pois a diferença entre o número de oxigênios e de hidrogênios na sua fórmula é .
Portanto, nenhuma espécie formada causa hidrólise e o pH fica neutro.
Passo 8
g) O ácido e a base que reagem para a formação do são o e o .
O é um ácido forte, como já comentamos.
O é uma base fraca, pois as fortes são apenas as dos metais alcalinos e alcalinos terrosos, e o é um metal de transição.
Portanto, o gerada pela dissociação do sal é capaz de fazer a seguinte reação de hidrólise:
Como a gente vê aí, o cátion é responsável pela hidrólise.
Portanto, temos uma hidrólise de cátion (catiônica).
E a formação de no meio leva a um pH ácido.
Resposta
a) Não ocorre hidrólise. pH neutro.
b) . Hidrólise aniônica. pH básico.
c) . Hidrólise aniônica. pH básico.
d) Não ocorre hidrólise. pH neutro.
e) . Hidrólise aniônica. pH básico.
f) Não ocorre hidrólise. pH neutro.
g) Hidrólise catiônica. pH ácido.
Exercício Resolvido #2
Elaboração própria.
Para os sais abaixo, mostre a reação de hidrólise. Baseando-se nessa reação, monte a constante de hidrólise e relacione a mesma com o do ácido ou com o da base envolvidos e a constante de ionização da água, o .
a)
b)
c)
d)
Passo 1
a) Como o é forte e o não é, teremos hidrólise de ânion, segundo a reação:
Portanto, a constante de hidrólise será:
Sabemos que o do ácido nitroso é dado por:
E a constante de ionização da água:
Portanto, podemos dizer que:
Passo 2
b) Como o é uma base fraca e o é um ácido forte, teremos hidrólise de cátion, segundo a reação:
Portanto, a constante de hidrólise será:
Com o do hidróxido cuproso:
E a constante de ionização da água:
Podemos dizer que:
Tal que:
Passo 3
c) Como o é forte e o não é, teremos hidrólise de ânion, segundo a reação:
Portanto, a constante de hidrólise será:
Com o do ácido carbônico:
E a constante de ionização da água:
Podemos dizer que:
Tal que:
Passo 4
d) Como o é uma base fraca e o é um ácido forte, teremos hidrólise de cátion, segundo a reação:
Portanto, a constante de hidrólise será:
Com o do hidróxido de amônio:
E a constante de ionização da água:
Podemos dizer que:
Tal que:
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)
Exercício Resolvido #3
UFPB – Química Analítica Clássica. Professora Kátia Messias. Questão 09.
Calcule o pH em uma solução de .
Dado:
Passo 1
Como o é uma base forte e o não é forte, teremos uma hidrólise de ânion, dada pelo seguinte equilíbrio:
Temos que:
Sabemos, ainda que:
E:
Com as fórmulas do e podemos “montar” a fórmula do , tal que:
Passo 2
Agora que conhecemos o valor de , podemos calcular a concentração de no equilíbrio.
Dado o equilíbrio:
Temos:
Passo 3
Hora de fazer conta:
Portanto:
Passo 4
Ainda precisamos passar nossa resposta para pH.
Resposta
pH
Exercício Resolvido #4
UFPB – Química Analítica Clássica. Professora Kátia Messias. Questão 10.
Calcule o pH de uma solução de .
Dado:
Passo 1
Como o é um ácido forte e o é uma base fraca, vamos ter uma hidrólise de cátion, dada pelo seguinte equilíbrio:
Temos que:
Sabemos, ainda, que:
E:
Com as fórmulas do e podemos “montar” a fórmula do , tal que:
Passo 2
Agora que conhecemos o valor de , podemos calcular a concentração de no equilíbrio.
Dado o equilíbrio:
Temos:
Passo 3
Hora de fazer conta:
Portanto:
Passo 4
Ainda precisamos passar nossa resposta para pH.
Resposta
pH
Exercício Resolvido #5
UFRJ – Lista de Química Analítica. Prof. Ricardo Santelli. Questão 07.
Considere uma solução de acetato de sódio com pH igual a 9,22. Qual o valor de do ácido acético, caso a concentração do sal seja igual a 0,5 mol/L?
Passo 1
Esse exercício é “o contrário” do que vínhamos fazendo né?
Queremos calcular o valor de do ácido acético.
Sabemos que e se relacionam tal que:
Então, para descobrir o valor de , vamos começar tentando achar o valor de , através do estudo do equilíbrio de hidrólise, usando os dados:
Passo 2
Vamos dar uma olhada no equilíbrio de hidrólise:
Dele, sabemos que:
Pelo pH, podemos calcular [ no meio.
Olhando pro equilíbrio, vemos que , afinal a cada hidroxila formada temos a formação de um .
Por outro lado, a vai ser igual a concentração analítica (0,5 mol/L) menos a parcela que reagiu, que corresponde a .
Talvez fique mais fácil de visualizar com a tabela:
Já podemos calcular o .
Passo 3
Agora podemos calcular o do ácido acético:
A unidade a gente “deduz” pela fórmula do :
Resposta
mol/L
Exercício Resolvido #6
Elaboração própria.
Determine o pH de uma solução de acrilato de sódio com molaridade 0,04 mol/l.
Dado: pKa do ácido acrílico é igual a 4,26.
Passo 1
Assumindo a ignorância
Provavelmente você ficou se perguntando quem é o acrilato de sódio, mas, sem problemas eu também nunca nem vi esse composto aí e ainda assim vamos resolver essa questão.
Passo 2
O que realmente sabemos?
Bem como foi dado o pKa do ácido acrílico já sabemos que esse ácido aí é um ácido fraco, e comparando os nomes a gente percebe que o acrilato de sódio é então um sal derivado do ácido acrílico que é fraco. Então vamos chamar o acrilato de sódio de NaX onde X é o Anion derivado de um ácido fraco.
Daí então vamos fazer a dissociação do sal.
Agora como o veio de um ácido fraco ele vai reagir com a água, ou seja, vai haver a hidrólise.
Passo 3
E como temos o pKa do ácido acrílico, vamos descobrir a constante de Hidrólise do ânion.
pKa = 4,26
Logo:
Lembrando:
Passo 4
Aplicando o cálculo do quadro de equilíbrio.
Como a constante de hidrólise é bastante pequena a quantidade h deve ser muito pequena de forma que podemos fazer a seguinte aproximação.
Resolvendo então teremos:
Resolvendo teremos:
Passo 5
Atenção o que calculamos até agora era a concentração de OH-
Então vamos usar o Kw para calcular a concentração do íon H+
Passo 6
Logo:
pH = 8,43
Resposta
pH = 8,43
Exercício Resolvido #7
Elaboração própria.
Determine o pH de uma solução de cloreto de dimetilamônio 0,07 mol/l.
Dado: pKb da dimetilamina é igual a 3,23.
Passo 1
É possível que você tenha ficado se perguntando quem é o cloreto de dimetilamônio. Ou que só de ouvir o nome de uma base estranha você já tenha entrado em pânico.
Relaxa!
Não é impossível montar a fórmula desse cara a partir do nome. Mas podemos até mesmo resolver essa questão sem conhecer a estrutura da base. Dá uma olhada nos próximos passos.
Passo 2
Como o pKb da dimetilamina nos foi dado, já sabemos que isso aí é uma base fraca.
Considerando que o sal é um cloreto, já sabemos que o ácido que deu origem ao sal é o ácido clorídrico, que é um ácido forte.
Então, vamos chamar o cloreto de dimetilamônio de onde é o cátion derivado da base dimetilamônio e é o nosso velho conhecido cloreto. Valeu?
Bora fazer a dissociação do sal:
Agora, como o veio de uma base fraca ele vai reagir com a água, ou seja, vai fazer a hidrólise.
Repara que, ao fazer isso, ele libera íons no sistema, acidificando o meio.
Passo 3
Agora é a hora de calcular o , a nossa constante de hidrólise, pra encontrar o pH da solução.
Sendo que:
E:
Então:
O valor de a gente conhece:
E o valor de ? Ah, esse a gente tem como descobrir a partir do pKb que foi dado:
Assim:
Passo 4
Aplicando o cálculo do quadro de equilíbrio:
Repara que, no início, na verdade a gente tem , mas isso é tããão menor que 0,07, que dizemos que temos 0, ok?
Então:
Como a constante de hidrólise é muuuito pequena, consideramos que:
Assim:
Confirmamos que !
Só lembrando que:
Então já temos nossa concentração de no meio!
Passo 5
Logo:
Resposta
Exercício Resolvido #8
Elaboração própria.
Determine o pH da mistura das seguintes soluções
de com concentração de
de com a concentração de
de
Dado que o ácido acético tem
Passo 1
Vamos ver se há excesso de ácido ou base
Aqui a gente precisa verificar se a quantidade de que vão vir dos ácidos é maior menor ou igual que a quantidade de que vem da base.
Vimos então que vai haver reação completa entre os ácidos e a base, já que o número de mols é igual.
Passo 2
Vamos simplificar o problema
Bem como vai haver a neutralização total o nosso problema é análogo a calcular o pH de uma solução que vai ter os sais e .
O NaCl tem caráter neutro já que é formado pela reação de um ácido forte e uma base forte, no entanto o é um sal de caráter básico, pois é formado quando uma base forte reage com um ácido fraco.
Daí então vamos fazer a dissociação do acetato de sódio.
Agora como o veio de um ácido fraco vai ocorrer a hidrólise.
Passo 3
E como temos o pKa do ácido acrílico, vamos descobrir a constante de Hidrólise do ânion.
Logo:
Lembrando:
Passo 4
Determinar a concentração do sal nessa mistura
Bem como há a neutralização total de forma estequiométrica então podemos determinar a número de mols ácido acético e considerar que é o mesmo número de mol para o acetato ao fim da reação.
Número de mol de ácido acético
Agora para determinar a molaridade basta dividir o numero de mols pelo volume, em litro
Passo 5
Aplicando o cálculo do quadro de equilíbrio.
Como a constante de hidrólise é bastante pequena a quantidade h deve ser muito pequena de forma que podemos fazer a seguinte aproximação.
Resolvendo então teremos:
Resolvendo teremos:
Passo 6
Calculo de pOH
Atenção o que calculamos até agora era a concentração de OH-
Usar esse valor para calcular o pOH dessa solução
Logo:
Passo 7
Cálculo do pH
Logo: