Todos os sais ao entrarem em contato com a água se dissociam liberando íons, em maior ou menor percentagem. Soluções ácidas ou básicas podem ser obtidas pela dissolução de sais em água. Nesses sistemas, os sais estão dissolvidos em cátions e ânions, que podem interagir com a água, através de um processo denominado hidrólise salina.
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A hidrólise é uma reação química na qual uma molécula é quebrada em presença de água. As moléculas são quebradas em pequenas unidades por conta da ação dos cátions e ânions provenientes da ionização da água. Esse processo gera novos compostos. Fique nessa aula de Química para entender mais sobre o processo da hidrólise salina.
Características da hidrólise salina
Lembra da reação de neutralização? Aquela em que ácidos e bases reagem produzindo água e sais? Então, a hidrólise salina é o processo inverso à reação de neutralização. Ou seja, ela é um processo reversível, onde os íons de um sal reagem com a água, formando soluções com diferentes níveis de pH.
Outro conceito que você precisa lembrar é da autoionização da água. Isso porque, na hidrólise salina, a água sofre uma autoionização, que fará com que os íons de H+ e OH– possam ser produzidos. Isso fará com que o equilíbrio iônico seja alcançado, etapa necessária nas reações químicas reversíveis.
A hidrólise salina é importante porque, em meio aquoso, é comum que os sais se dissociem, perdendo ou ganhando elétrons e formando soluções ácidas e básicas. Nem sempre os íons das substâncias vão reagir e formar bases ou ácidos fracos; em alguns casos, a reação de hidrólise é tão forte, que são formados bases e ácidos muito fortes, que não terão equilíbrio químico porque suas reações são apenas em um único sentido, produzindo apenas um tipo de composto.
Somente sais derivados de bases e ácidos fracos reagem com a água. Não ocorre hidrólise de sais derivados de bases e ácidos fortes, pois quanto mais fortes, maior será a troca de íons e isso fará com que a reação seja irreversível.
Força dos ácidos e das bases
A força dos ácidos está relacionada com a presença (oxiácidos) ou não (hidrácidos) de oxigênio na composição do ácido. Assim, temos:
a) ácidos fortes: (hidrácidos) = HCl, HBr, HI; e os oxiácidos, representados por aqueles em que a subtração entre a quantidade de oxigênios e hidrogênios é, no mínimo, igual a 2.
b) ácidos moderados: (hidrácidos)= HF; e os oxiácidos, representados por aqueles em que a subtração entre a quantidade de oxigênios e hidrogênios é igual a 1.
c) ácidos fracos: qualquer outro hidrácido diferente dos citados anteriormente; e os oxiácidos representados por aqueles em que a subtração entre a quantidade de oxigênios e hidrogênios é igual a zero.
Com relação às bases, podemos destacar as bases fortes que englobam elementos da família IA e IIA ou as bases fracas, que representam os elementos diferentes das bases fortes.
Por meio da fórmula de um sal podemos ter a noção do pH que a sua solução formará, a partir do conhecimento da força do ácido e da base que seu cátion e ânion podem formar.
Íons provenientes de bases e ácidos fortes
Se uma base é forte, ao entrar em contato com a água ela se mantém dissociada. Assim, os cátions que formam as bases fortes praticamente não têm afinidade por íons hidróxido OH– e, portanto, não reagem com a água. Temos como exemplo:
NaOH(s) ⥂H2O Na+(aq) + OH–(aq)
O cátion Na+ não tem afinidade por íons hidróxido, OH–, logo, não reage com a água.
Na+ + HOH ⟶ não ocorre a reação
Da mesma forma, se um ácido é forte, ao entrar em contato com a água, ele se mantém predominantemente ionizado. Os ânions que formam os ácidos fortes praticamente não têm afinidade por prótons, H+, e, portanto, não reagem com a água. Temos como exemplo:
HCl(g) + H2O(l) ⥂ H3O+(aq) + Cl–(aq)
O ânion Cl– não tem afinidade por prótons H+, logo, não reage com a água.
Assim, com sais provenientes de ácidos e bases fortes, o processo de hidrólise não ocorre, pois os cátions e os ânions reagirão com a água. Essa reação com a água irá formar as bases e os ácidos originais e assim a solução permanecerá neutra.
NaCl + HOH ⟷ NaOH + HCl
Na+ + Cl– + H2O ⟷ Na+ + OH– + H+ + Cl–
H2O ⟷ H+ + OH–
Íons provenientes de bases e ácidos fracos
Se uma base é fraca, ao entrar em contato com a água, ela se mantém na forma agregada. Os cátions que formam bases fracas possuem grande afinidade por íons hidróxido, OH–, e, portanto, reagem com a água. Temos como exemplo:
NH4OH(aq) ⥄ NH4+(aq) + OH–(aq)
O cátion NH4+ tem afinidade por íons OH– e reage com a água:
NH4(aq) + HOH(l) + HOH(l) ⟶ NH4OH(aq) + H3O+(aq)
Da mesma forma, se um ácido é fraco, ao entrar em contato com a água, ele se mantém na forma molecular. Os ânions que formam ácidos fracos possuem grande afinidade por prótons, H+, e, portanto, reagem com a água. Temos como exemplo:
HCN(g) + H2O(l) ⥄ H3O+(aq) + CN–(aq)
O ânion CN– tem grande afinidade por prótons, H+, e reage com a água.
CN–(aq) + HOH(l) ⟶ HCN(aq) + OH–(aq)
O cátion e o ânion dos sais de ácidos e bases fracas podem sofrer hidrólise. O pH da solução final dependerá da constante de ionização do ácido e da base formados. A solução será ligeiramente ácida se a constante de ionização for mais alta que a da base, se ocorrer o contrário, a solução será ligeiramente básica. Caso as constantes de ionização do ácido e da base sejam equivalentes, a solução resultante será neutra.
Ka > Kb ⟹ pH < 7
Kb > Ka ⟹ pH > 7
Um exemplo de aplicação para o processo de hidrólise de íons é o que envolve uma das etapas do tratamento de água de piscina: a cloração ou adição de cloro líquido, isto é, solução aquosa de hipoclorito de sódio, NaClO(aq), a 15%, utilizada na piscina todos os dias na proporção de 30 ml/m³ de água. O NaClO é um sal muito solúvel e se dissocia facilmente:
NaClO(s) ⥂ Na+(aq) + ClO–(aq)
Por ser um sal derivado de ácido fraco (HClO) e base forte (NaOH), parte dos íons hipoclorito ClO– sofre hidrólise reconstituindo o ácido hipocloroso (HClO)
NaClO(aq) + H2O(l) ⥂ Na+(aq) + OH–(aq) + HClO(aq)
Tanto o ácido hipocloroso como o íon hipoclorito atuam como desinfetantes e bactericidas, no entanto, a ação do ácido hipocloroso é cerca de 80 vezes mais eficiente do que a do ânion hipoclorito.
Íons provenientes de ácidos fortes e bases fracas
Apenas o cátion do sal, proveniente de uma base se hidrolisa. Ele se ligará a hidroxila OH– que está livre após a quebra da molécula de água. Assim, o íon H+ ficará dissociado, tornando o pH da solução ácido. Temos como exemplo:
NH4Cl + HOH ⟷ HCl(ácido forte) + NH4OH (base fraca)
NH4+ + Cl– + HOH ⟷ Cl– + H+ + NH4OH
NH4+ + H2O ⟷ H+ + NH4OH
Íons provenientes de ácidos fracos e bases fortes
Somente o ânion do sal proveniente de um ácido se hidrolisa, liberando íons OH-, tornando o pH da solução final em básico. Temos como exemplo:
NaHCO3 + HOH ⟷ NaOH + H2CO3
Na+ + HCO3– + HOH ⟷ Na+ + OH- + H2CO3
HCO3 + H2O ⟷ OH- + H2CO3
Assim, somente sofrem hidrólise os sais solúveis, aqueles que liberam seus íons para reagir com a água; íons estes, formados por um cátion proveniente de uma base fraca e/ou um ânion proveniente de um ácido fraco.
Constante de hidrólise salina
Para o equilíbrio químico relacionado à hidrólise de um sal, define-se uma constante denominada constante de hidrólise, simbolizada por Kh. A expressão para calcular a constante de hidrólise segue o mesmo padrão das constantes do equilíbrio químico, já estudadas anteriormente:
A constante de hidrólise de um sal originado de ácido fraco e de base fraca pode ser calculada pela relação:
Uma outra forma de calcular Kh é a partir de Kw, tendo a seguinte expressão:
A constante de hidrólise de um sal originado de ácido fraco e de base forte pode ser calculada por:
Também podemos calcular Kh a partir de Kw. A constante de hidrólise, Kh, de um sal formado pela reação entre um ácido fraco e uma base forte pode ser calculada pela expressão:
A constante de hidrólise de um sal formado pela reação entre um ácido forte e uma base fraca pode ser calculada por:
Em todos os casos de hidrólise, o valor da constante Kh é sempre igual ao valor de Kw (produto iônico da água) dividido pelo valor da constante de ionização ou de dissociação do ácido e/ou base fracos.
Para os sais provenientes de ácido e base forte, não há o processo de hidrólise, e o valor de pH da solução vai depender do Ka do ácido e do Kb da base que formaram o sal.
Videoaula
Vamos agora assistir uma videoaula para aumentar nossos conhecimentos em hidrólise salina?
Exercícios sobre hidrólise salina
Vamos agora fazer alguns exercícios? Resolva os exercícios sobre hidrólise salina selecionados pela professora!
1) Quando os sais isocianeto de potássio (KNC), cloreto de ferro II (FeCl2), sulfato de lítio (Li2SO4) e brometo de amônio (NH4Cl), são adicionados em recipientes diferentes, contendo água, formam soluções, respectivamente, com quais características?
a) básico, ácido, ácido e neutro
b) ácido, básico, neutro e ácido
c) básico, neutro, ácido e ácido
d) básico, ácido, neutro e ácido
e) ácido, neutro, básico e básico
gab.: D
2) (Cesgranrio-RJ) Dadas as substâncias: NaHCO3; H3C-COOH; BF3; HClO e Cu, é correto afirmar que:
a) NaHCO3 é um sal de solução básica
b) H3C-COOH é uma base de Arrhenius, pois libera OH- em água
c) BF3 é uma base de Bronsted-Lowry, pois o boro tem par eletrônico disponível
d) HClO é uma base cuja nomenclatura é hidróxido de cloro
e) Cu reage com HCl diluído produzindo um sal de solução básica
gab.: A
3) (UEL-PR) A adição de cianeto de sódio sólido em água estabelece o equilíbrio químico:
CN– + H2O ↔ HCN + OH–
A constante desse equilíbrio é conhecida como:
a) produto iônico da água (Kw)
b) produto de solubilidade (Kps)
c) constante de ionização do ácido (Ka)
d) constante de ionização da base (Kb)
e) constante de hidrólise do sal (Kh)
gab.: E
4) (FUVEST-SP) Carbonato de sódio, quando colocado em água, a 25ºC, se dissolve:
Na2CO3(s) + H2O(l) ↔ HCO3–(aq) + 2 Na+(aq) + X
X e o pH da solução resultante devem ser:
a) CO2, maior que 7
b) OH–(aq), maior que 7
c) H+(aq), igual a 7
d) CO2, igual a 7
e) OH–(aq), menor que 7
gab.: B
