Os valores de pH e pOH representam a quantidade de H+ e OH- presentes em uma solução. Assim, servem para analisar a acidez e a basicidade de soluções aquosas.
As medições de pH e pOH estão presentes em nosso dia a dia. São muito importantes para identificar, por exemplo, o pH da piscina, e são úteis na agronomia, agricultura, medicina, química, biologia, oceanografia, tratamento e purificação da água, etc.
O pH e o equilíbrio iônico da água
Para trabalharmos com pH e pOH, devemos recordar do processo de autoionização da água, ou seja, do equilíbrio iônico da água.
Isso porque a água sofre uma autoionização. Sendo assim, ela naturalmente forma íons H+ e OH–, em uma reação reversível, que está em equilíbrio. Veja:
H2O ⇋ H+(aq) + OH-(aq)
É justamente a formação desses íons que importa quando analisamos pH e pOH.
Observe ainda que a reação acima está em equilíbrio dinâmico. Isso porque os íons formados podem se juntar novamente, formando água. Assim, podemos determinar sua constante através da fórmula:
K = [H+] .[OH–]
[H2O]
Através de experimentos é possível constatar que a concentração da água não varia, sendo constante, pois a quantidade de moléculas que se quebram para formar os íons H+ e OH- é muito pequena, então temos que:
K . [H2O] = [H+] . [OH–]
Consequentemente, temos duas constantes: K e [H2O] resultando em uma constante única, denominada de Kw, que representa a constante iônica da água.
Kw = [H+] . [OH–]
Assim, o valor da constante iônica da água é determinado experimentalmente, e equivale a 10-14, a uma temperatura de 25ºC.
Consequentemente, como Kw = [H+] . [OH–], temos que:
[H+] = 10-7 e [OH–] = 10-7
Isso quer dizer que na água há uma produção de íons H+ e OH– em igual quantidade. Dessa maneira, podemos concluir que a água é neutra.
Outra coisa importante que deve ser ressaltada nesse processo é que a autoionização da água é um processo endotérmico, pois a medida que aumentamos a temperatura, ocorre o aumento da constante.
Concentração de íons, acidez e basicidade
A partir do que vimos acima, podemos concluir que a água é neutra, já que produz íons H+ e íons OH- em igual quantidade ([H+] = [OH–]). Isso vale também para outras substâncias com essas mesmas características.
Além disso, a partir dessa observação, podemos também concluir que:
- Uma solução será considerada ácida quando: [H+] > [OH–]
- Uma solução é considerada básica quando: [H+] < [OH–]
Para entendermos melhor esses conceitos, vamos fazer um exemplo?
O vinagre apresenta [H+] = 10–³ mol/L, para calcular a [OH–] usamos a fórmula:
Kw = [H+] . [OH–]
10-14 = 10-3 . [OH–]
[OH-] = 10-11 mol/L
Portanto, o vinagre é uma substância ácida, pois [H+] > [OH–].
Assim, podemos dizer que quanto maior o pH, menor a acidez, e quanto menor o pH, maior a acidez.
O que é pH e pOH
Os valores de pH e pOH representam, em escalas logarítmicas, a quantidade de H+ e OH- presentes em uma solução. Assim, servem para analisar a acidez e basicidade de soluções aquosas.
O químico Soren Sorensen, estudando fermentação em processos biológicos, trabalhava com os conceitos de acidez e basicidade. Em um de seus experimentos ele percebeu que os valores com os quais trabalhava eram muito pequenos. Assim, ele decidiu transformar essas concentrações pequenas em números inteiros e positivos, através dos logaritmos.
Dessa maneira, temos que o potencial hidrogeniônico (pH) representa a quantidade de H+ de uma solução. Por sua vez, e o potencial hidroxiliônico (pOH) representa a quantidade de OH- presente em uma solução, analisando a acidez e a basicidade das soluções.
Como calcular o pH e pOH de uma solução
Para calcular o pH e pOH, usamos as seguintes fórmulas:
pH = – log [H+] e pOH = – log [OH–]
Sendo assim, a relação entre pH e pOH equivale à seguinte fórmula:
pH + pOH = 14
Fique atento (a)! Como estamos trabalhando com escalas logarítmicas, se o pH varia em uma unidade, a concentração de íons H+ varia 10 vezes.
Assista ao nosso vídeo sobre como calcular pH e pOH
Exercícios resolvidos com pH e pOH
1) A concentração de H+ é: 1 x 10–³
Observação: o pH é igual ao expoente do valor da concentração.
Então, o pH é igual a 3, e o pOH é igual a 11.
Sendo assim:
pH + pOH = 14
3 + pOH = 14
pOH = 14 – 3 = 11
Temos aí uma solução ácida.
2) [H+] = 1 x 10-12
Então o pH é igual a 12, e o pOH é igual a 2.
Assim:
pH + pOH = 14
12 + pOH = 14
pOH = 14-12 = 2
Temos aí uma solução básica.
3) Temos uma solução de NaOH que apresenta 0,1 mol/L. Determinar o pH da solução.
Como podemos calcular o pH de uma solução de NaOH?
Primeiro iremos fazer a dissociação da base, depois calculamos o pOH e por último calculamos o pH.
0,1 = 10–¹ mol/L
Assim, temos que:
NaOH ⇋ Na+ + OH–
0,1mol 0,1mol 0,1mol
Isso porque temos uma proporção de 1:1.
Agora, vamos calcular o pOH:
pOH = – log [OH–]
pOH = – log 10-1
pOH = 1
E, por fim, calculamos o pH da solução:
pH + pOH = 14
1 + pOH = 14
pOH = 13
4) Considerando as condições ambiente e a concentração hidroxiliônica (OH–) equivalente a 5 x 10 -7. Calcular o pH do sangue humano.
Dado: log 5 = 0,7
Resolução:
pOH = – log 5 x 10-7
pOH = – (log 5 + log 10)-7
pOH = – [0,7 +(-7) x log 10]
pOH = – (0,7 – 7 x 1)
pOH = 6,3
pH + pOH = 14
pH + 6,3 = 14
pH = 7,7
5) (UFMG) Uma solução de HCL a 0,1 mol/L, calcular o pH dessa solução.
Resolução: o HCl é um ácido forte, assim seu grau de ionização é equivalente a 100%. Sendo assim, iremos primeiro calcular a concentração de H+.
[H+] = α . M
[H+] = 1. 0,1
[H+] = 0,1 ou 10–¹
pH= – log [H+]
pH = – log 10–¹
pH = 1
6) (Vunesp-2014) A 25 °C, o pOH de uma solução de ácido clorídrico, de concentração 0,10 mol/L, admitindo-se ionização total do ácido, é:
Dados (a 25 °C): [H+ ] [OH- ] = 1,0 · 10-14; pOH = -log [OH- ]
- a) 10-13
- b) 10-1
- c) 1
- d) 7
- e) 13
Resolução: primeiro devemos fazer a dissociação do HCl:
HCl → H+ + Cl-
0,1mol 0,1mol 0,1mol
pH = – log [H+]
pH = – log 10-1
pH = 1
Em seguida:
pH + pOH = 14
pOH = 14 -1
pOH = 13
Assim, a resposta correta é a letra e.
7) (FATEC-SP-2015) Qual o pH de uma solução em que a concentração de íons H+ é igual a 2,0 · 10–4 mol/litro?
(Dado: log10 2 = 0,30)
- a) 2,4
- b) 3,0
- c) 3,7
- d) 4,0
- e) 4,3
Resolução:
pH = – log [H+ ] = – log 2. 10-4
pH = – (log 2 + log 10-4 )
pH = – (0,30 + (-4) . log 10)
pH = – (0,30 – 4,0) → pH = 3,7
Sendo assim, a resposta correta é a letra c.
8) (UNIVAG-MT-2009) O pH do sumo de laranja e o pH do leite de vaca são próximos de 3,5 e 6,5. Isso significa que a concentração de íons H+ do sumo da laranja, quando comparada à concentração de íons H+ do leite de vaca, é aproximadamente:
a)1000 vezes maior
b)Três vezes maior
c)100 vezes maior
d)Três vezes menor
e)1000 vezes menor
Resolução: para passar de 3,5 a 6,5 andamos três unidades, ou seja, 10 x 10 x 10 =1000. Gabarito: a
9) (PUC-SP-2016) O fluoreto de hidrogênio (HF) é um ácido que se encontra 10% ionizado em solução 0,1 mol/L. O pH dessa solução vale:
- a) 13
- b) 12
- c) 2
- d) 1
- e) 0,1
Resolução:
[H+ ] = ℳ . α = 10-1 . (10/100) = 10-1 . 10-1 = 10-2 M → pH = 2
Gabarito: c
10) (UNITAU-2014) À medida que aumenta [H+] numa solução, o pH e o pOH da solução, respectivamente:
- a) não se altera, aumenta
- b) não se altera, diminui.
- c) diminui, aumenta.
- d) aumenta, diminui.
- e) não se altera, não se altera.
Resolução: quando aumenta a concentração de H+ em uma solução, diminui o pH. O pOH aumenta, pois diminui a concentração de OH–. Gabarito: c
Exercícios sobre pH e pOH
Agora é a sua vez! Resolva os exercícios sobre pH e pOH a seguir e veja se você entendeu tudo sobre esse conteúdo!
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