Veja o que é a constante de ionização de ácidos e bases

O equilíbrio iônico ocorre entre uma substância e seus íons em solução (para estudo de ácidos e de bases) e representa um equilíbrio químico. Para compreender isso, é importante conhecer e entender o que é a constante de ionização dos ácidos e das bases.

Ionização nos ácidos

O processo de ionização envolve compostos covalentes (aqueles cujos átomos compartilham pares de elétrons) que na presença de água produzem um cátion H⁺ ou H₃O⁺, e um ânion X^–. Esse processo ocorre nos ácidos e podemos representa-lo através da equação química a seguir:

HX   +  H₂O  ⇋  H₃O⁺   +  X^–

Lembre-se de que o hidrogênio é um cátion, com uma carga positiva, e o X representa um ânion qualquer. Ou seja, uma partícula com carga negativa.

Como exemplo de ionização podemos observar a reação a seguir com o ácido clorídrico:

Que também pode ser representada por:

HCl + H₂O   →   H₃O⁺    +  Cl^–

Observe que o átomo de hidrogênio perdeu elétron e precisa se estabilizar, ligando-se a molécula de água.

Assim, podemos concluir que os ácidos se ionizam formando íons. Podemos verificar também que há um equilíbrio reversível nessa reação química, ou seja, a reação ocorre nos dois sentidos.

Ionização nas bases

Como vimos até aqui, o processo de dissociação envolve a formação de compostos iônicos pela transferência de elétrons. Esse processo ocorre também nas bases que, na presença de água, produzem a separação do ânion OH^– e do cátion Y⁺.

A reação de ionização nas bases pode ser representada por:

YOH   + H₂O ⇋   Y⁺  +  OH^–

Lembre-se de que o grupo OH- é um ânion, com uma carga negativa, e o Y é o cátion, com uma carga positiva.

Como exemplo de ionização nas bases, temos a seguinte reação:

NaOH  →  Na⁺ + OH^–

A partir dessa reação podemos concluir que as bases se dissociam separando seus íons.

Verificamos também que, assim como na ionização que ocorre nos ácidos, há um equilíbrio reversível nessa reação química.

Equilíbrio iônico

O equilíbrio iônico é medido pela constante de equilíbrio e pelo grau de equilíbrio. Para que ele ocorra, é necessário que a temperatura seja constante e o sistema não realize trocas com o meio ambiente.

Sendo assim, para que uma reação atinja seu equilíbrio, ela necessita ser reversível. Dessa maneira, somente eletrólitos fracos apresentam equilíbrio químico.

Os eletrólitos fortes, em sua grande maioria, têm ionização de 100%. Assim não ocorre o equilíbrio químico, pois todos os reagentes se transformam em produto e a reação ocorre apenas em um único sentido.

Constante de equilíbrio iônico

A constante de equilíbrio iônico é uma grandeza que caracteriza o equilíbrio levando em consideração aspectos cinéticos das reações químicas. É obtida a partir das concentrações das espécies participantes, conforme a expressão:

Constante de ionização

Como os equilíbrios iônicos ocorrem em soluções (em geral aquosas), define-se Ki a partir da constante de equilíbrio em termos de concentrações em quantidade de matéria (mol/L) Kc.

Sendo assim, a constante de ionização representa uma constante de equilíbrio em reações que produzem íons, como na formação de íons H+ presentes nos ácidos e de íons OH- presentes nas bases.

Para entendermos melhor, vamos ver um exemplo. Considerando uma reação reversível de ionização de um ácido genérico:

HA   +   H₂O(l)   ↔      H₃O(aq)+  +       A(aq)^–

Como a água também atua como solvente, podemos considerar sua concentração praticamente constante e incluir o valor [H₂O] no valor de Kc:

Kc . [H₂O] =  Ki, então:

No caso dos ácidos, Ki é também simbolizado por Ka.

Quando o ácido apresentar mais de um hidrogênio ionizável, sua ionização irá ocorrer em etapas. Além disso, cada etapa terá um valor para a constante de ionização.

Como exemplo citamos abaixo a tabela de ionização do ácido fosfórico, onde cada etapa apresenta um valor para a constante de ionização.

Fonte da tabela: infoescola.com.br

Constante de ionização das bases

Já para a dissociação de uma base temos:

COH  ↔ C⁺(aq) + OH^–(aq)

No caso das bases, Ki é também simbolizado por Kb.

O valor da constante de ionização ou de dissociação, é utilizado para classificar um ácido ou uma base quanto a sua força, ou seja, para verificar sua capacidade de ionização ou de dissociação na presença de água.

Em relação aos valores das constantes, é importante que:

a) quanto maior o valor de Ka, maior a ionização do ácido, e maior a quantidade de íons H⁺ dissolvidos na reação. Portanto, maior a sua força e vice-versa.

b) quanto maior o valor de Kb, maior a dissociação da base, e maior a quantidade de íons OH^– dissolvidos na reação. Portanto, maior a sua força e vice-versa.

c) os valores de Ka e Kb, assim como os valores de Kc, só variam com a temperatura.

Força dos ácidos e das bases

Dessa maneira, a força de um ácido ou de uma base está diretamente relacionada ao grau de ionização ou de dissociação (α) da substância, assim como ao valor de Ki.

O grau de ionização (α) ou de dissociação é outro indicador da força de um ácido ou de uma base. Quanto maior o valor de α, mais forte será o ácido ou a base e vice-versa.

Assim, temos que:

α < 5% = fraco

5% < α < 50% = moderado

α > 50%  forte

Exercícios resolvidos de constante de ionização

a) (Udesc-SC-2013)

O grau de ionização (α) indica a porcentagem das moléculas dissolvidas na água que sofreram ionização, sendo que a constante de ionização Ka indica se um ácido é forte, moderado ou fraco. Partindo desses pressupostos, escolha a alternativa abaixo que apresenta a ordem decrescente de ionização dos ácidos, considerando soluções aquosas a 1mol/L HCN (Ka = 6,1×10^–10), HF (Ka = 6,3×10^–4), CH₃COOH (Ka = 1,8×10^–5) e HClO₄ (Ka = 39,8):

a) HCN > CH₃COOH > HF > HClO₄

b) HClO₄ > CH₃COOH > HF > HCN

c) HF > CH₃COOH > HClO₄ > HCN

d) HCN > HClO₄ > HF > CH₃COOH

e) HClO₄ > HF > CH₃COOH > HCN

Gabarito: e

Resolução: quanto maior o valor da constante de ionização, mais forte é o ácido.

Observação: expoente maior negativo, representa uma quantidade menor.

b) (UFTM-MG-2014)

Observe a tabela que considera volumes iguais de quatro soluções aquosas de ácidos com mesma concentração em quantidade de matéria (mol.L^–1) e valores aproximados da constante de equilíbrio (Ka).

Sobre essas soluções, pode-se afirmar que:

a) o HClO_(aq) é o mais ionizado.

b) o HCN_(aq) é o que apresenta maior acidez.

c) o HNO_2(aq) é o mais ionizado.

d) o H₃C–COOH_(aq) é o que apresenta maior acidez.

e) o HCN_(aq) é o mais ionizado.

Gabarito: c

Resolução: quanto maior o valor da constante de ionização, mais forte é o ácido.

c) (Cesgranrio –RJ-2015)

Com base na tabela de graus de ionização apresentada a seguir,

Podemos concluir que o ácido mais forte é o:

A) HF.

b) HCℓ.

c) HCN.

d) H₂SO₄.

e) H₃PO

Gabarito: b, porque seu grau de ionização é o maior.

Por fim, veja uma videoaula e resolva os exercícios.

Exercícios de constante de ionização

1) (FEI-SP-2014)

A constante de equilíbrio Ka dos ácidos HA, HB e HC, a 25°C, é, respectivamente, 1,8. 10^–5 , 5,7.10^–8 e 1,8.10^–4.

A ordem crescente de força desses ácidos é:

a) HB; HA; HC

b) HC; HA; HB

c) HB; HC; HA

d) HC; HB; HA

e) HA; HB; HC

Gabarito: a

2) (UFSM-RS-2016)

Considere as constantes de ionização dos ácidos I, II e III: KI = 7,0.10^–5 ; KII = 1,0 · 10^–7 ; KIII = 2,0 · 10^–9. Colocando-os em ordem crescente de acidez, têm-se:

a) I, II e III.

b) I, III e II.

c) II, III e I.

d) III, I e II.

e) III, II e I.

Gabarito: e

3) (ITA-2017)

Numa série de ácidos, chama-se de mais forte aquele que:

a )Reage mais rapidamente com metais.

b) Tem maior constante de ionização

c) Tem menor constante de dissociação.

d) Consome menos moles de NaOH por mol de ácido numa reação de neutralização.

e) Consome mais moles de NaOH por mol de ácido numa reação de neutralização.

Gabarito: b

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