Teoria
pH, o potencial hidrogeniônico
Como a gente pode comparar duas soluções pra dizer qual é a mais ácida? Seria aquela com maior concentração de ácido? Aquela com o ácido mais forte? Depende?
É, depende! A solução mais ácida vai ser aquela com maior concentração de (ou ) no equilíbrio.
Mas, quando falamos de concentração de no equilíbrio, MUITAS vezes teremos coisas do tipo molar, molar e outros numerozinhos pequenos como esses.
Pra resolver esse problema, a galera costuma usar a escala de pH.
Assim como na relação que a gente vem usando entre e , esse “p” aí significa “”.
Tal que:
,5, significa que
, significa que , e assim por diante.
O mesmo pode ser feito em relação à concentração de , no meio. Nesse caso, teremos .
E em meio aquoso, as escalas de pH e pOH utilizadas vão de a .
Por quê?
Por causa da autoionização da água!
Autoionização da Água
Você tá ligado que a água é uma substância anfótera em relação ao comportamento ácido- base de Bronsted?
Ela pode se comportar como base, na presença de um ácido. Ou como ácido, na presença de uma base. Olha só:
Mas a água é muito ninja e faz ainda mais que isso.
Em água pura, onde cada molécula de água só enxerga outras moléculas de água ao redor dela, algumas moléculas se comportam como ácido e outras como base. O que significa que ao invés de só ter no meio, na real vai ter um pouquinho de e um pouquinho de também.
Num equilíbrio muito louco que pode ser visto assim:
Isso é chamado de autoionização (ou, mais raramente, autoprotólise), porque a água ioniza ela mesma.
E como você já está cansado(a) de saber, todo equilíbrio tem uma constante de equilíbrio (), que no caso de ionização, pode ser chamado de .
Que a gente pode manipular pra ficar com essa cara daqui:
Como a auto-ionização da água é bem pequena (poucas moléculas farão isso, em relação ao número total de moléculas presentes), consideramos que a concentração de água no meio também é uma constante.
Então, no lado esquerdo da equação aí de cima, temos uma constante multiplicando outra constante. E isso resulta em outra constante, que chamaremos de .
Se você é do time que não gosta de e prefere pensar em , não tem problema:
A 25°C, o valor de .
E é esse “14” aí no valor de que define os “limites” da escala de pH.
Escala de pH
Se, em água pura a 25°C, , podemos calcular a concentração de presente.
Como a cada formado, forma-se também um , temos que , e:
E, calculando o pH:
O que isso significa? Significa que o pH da água pura é igual a 7!
Agora, fica ligado:
Aplicando em todos os termos:
E assim, a gente pode dizer que em água pura, .
Caso , teremos .
Caso , teremos .
Em meio ácido:
O que nos leva à escala de pH:
Tecnicamente, a gente pode ter uma solução com pH menor que zero, ou maior que 14. Basta a concentração de ser maior que 1,0 mol/L ou menor do que mol/L.