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QUI219 – QUÍMICA
ANALÍTICA
(Farmácia)
Prof. Mauricio X. Coutrim
18/10/2016 Química Analítica I
Prof. Mauricio Xavier Coutrim
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SOLUÇÕES AQUOSAS Equilíbrios químicos
A água e os eletrólitos (solutos que forma íons quando dissolvidos em água):
Ácidos, Bases e Sais
Completamente dissociados em água
HNO3(aq) H+(aq) + NO3
-(aq)
Parcialmente dissociados em água
H2CO3(aq) H+(aq) + HCO3
-(aq)
HNO3(aq) + H20(L) H3O+
(aq) + NO3-(aq)
H2CO3(aq) + H20(L) H3O+
(aq) + HCO3-(aq)
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SOLUÇÕES AQUOSAS Íon hidrônio: H+ ou H3O
+ ou ?
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SOLUÇÕES AQUOSAS ÁCIDOS E BASES
Conceito de BrØnsted e Lowry
Ácido: doa próton / Base aceita próton
Base conjugada: espécie formada após a doação do próton
Ácido conjugado: espécie formada com o próton doado pelo ácido
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SOLUÇÕES AQUOSAS ÁCIDOS E BASES
Auto protólise (autoionização)
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SOLUÇÕES AQUOSAS FORÇA DE ÁCIDOS E BASES
A tendência para o solvente aceitar ou doar prótons
determina a força do soluto (ácido ou base) dissolvido
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SOLUÇÕES AQUOSAS EQUILÍBRIO QUÍMICO
Princípio de Le Châtelier: um equilíbrio químico sempre será
deslocado na direção que permita uma diminuição da
perturbação responsável pela sua alteração.
Efeito da ação das massas: Em um sistema em equilíbrio a
adição ou perda de reagentes ou consumo de produtos
desloca o equilíbrio no sentido de repor a alteração.
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SOLUÇÕES AQUOSAS EQUILÍBRIO QUÍMICO: constante de equilíbrio
A equação que expressa o equilíbrio químico não
fornece informações sobre a velocidade da reação mas
tão somente sobre a variação das concentrações.
ÁGUA: uma substância única
Características especiais da água:
1)Caráter polar
2)Tendência para formar ligação de hidrogênio
3)Capacidade para hidratar íons metálicos
ÁGUA: uma substância única
Anomalia em alguma
propriedades físicas de
compostos que fazem ligação
de hidrogênio (p. ex., água)
ÁGUA: uma substância única
Propriedade Efeito e Significado
Excelente solvente Transporte de nutrientes e descartes:
processos biológicos no meio aquoso
Maior e0 dentre os líquidos Alta solubilidade e ionização de
substâncias iônicas
Maior tensão superficial Vantagens fisiológicas / gotas e
fenômenos de superfície
Transparente ao UV-Vis Incolor / fotossíntese em profundidade
Densidade máx. a 4oC (liq.) Gelo flutua / circulação vertical
Maior DHvap dentre os mater. Transferência de calor e moléculas de
água entre atmosfera e corpos d`água
Só NH3 tem maior DHfusão Estabilização de temperatura no ponto
de congelamento
Só NH3 tem maior Cap.
Calorífica
Estabilização de temperaturas nos
seres vivos e regiões geográficas
Fonte: Manahan, S.E. Environmental Chemistry, 6ª ed., p. 26
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SOLUÇÕES AQUOSAS ÁGUA: autoionização
Agua é um importante solvente por causa da sua
disponibilidade (o solvente mais abundante na Terra) e por
causa das suas propriedades químicas como solvente.
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SOLUÇÕES AQUOSAS ÁGUA: autoionização
Calcule [H30+], [OH-], pH e pOH numa solução de NaOH
0,200 mol.L-1 a 25oC.
NaOH(aq) Na+(aq) + OH-
(aq)
[OH-] = [Na+] = CNaOH = 0,200 mol.L-1
[H30+] = Kw / [OH-] = 1,01.10-14 / 0,200 = 5,05.10-14 mol.L-1
pOH = -log[OH-] = -log 0,200 = 0,699
pH + pOH = pKw = 14,0. Então, pH = 14,0 – 0,699 = 13,301
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SOLUÇÕES AQUOSAS ÁGUA: autoionização
A água é um solvente anfiprótico porque pode se
comportar como ácido na presença de compostos
básicos e como base na presença de compostos ácidos.
Íon zwitterion: apresenta ao mesmo tempo carga(s)
positiva(s) e carga(s) negativa(s): Ex. +NH3CH2COO-
NH2CH2COOH(aq) +NH3CH2COO-(aq) (glicina)
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DISSOCIAÇÃO ÁCIDO/BASE Constante de dissociação de ácido: Ka
O ácido nitroso (HNO2) é um ácido fraco, então
Enquanto que a amônia dissolvida em água atua
como uma base fraca, então
Assim, tem-se que Ka é a constante de dissociação de
ácido e Kb é a constante de dissociação de base.
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DISSOCIAÇÃO ÁCIDO/BASE Constante de dissociação de ácido e base: Ka e Kb
Generalizando tem-se que
Aproximações importantes
Considerando que [H3O+] ≈ [A-] e que cHA = [HA] + [A-], vem:
CHA = [HA] + [H3O+] ou [HA] = CHA - [H3O
+] ≈ CHA
O erro na consideração CHA - [H3O+] = CHA será tão menor
quanto menor for CHA e maior ka. Assim:
Para CHA / Ka > 104 ou CBOH / Kb > 104 o erro é menor que 0,5%
Para CHA / Ka < 102 ou CBOH / Kb < 102 o erro é maior que 5%
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DISSOCIAÇÃO ÁCIDO/BASE Constante de dissociação de Ácido/base conjugados
Para a amônia em água (NH4OH) Kb = 1,75.10-5.
Determine o pH de uma solução 0,075 mol.L-1 dessa base.
NH3(aq) + H2O(L) NH4+(aq) + OH-
(aq)
Sendo [NH4+] ≈ [OH-]; Kb = 1,75.10-5 = [OH-]2 / (0,075 – [OH-])
Se CNH3 / Kb = 0,075 / 1,75.10-5 = 4,3.103 (~ 104; erro ~ 0,5%)
Então, considera-se que [OH-] << 0,075. Assim,
([OH-])2 = 0,075 x 1,75.10-5 = 1,31.10-6; [OH-] = 1,15.10-3 mol.L-1
(Não fazendo essa consideração o erro será menor que 2%)
Então, pOH = 2,94 e pH = 14,00 – 2,94 = 11,06
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DISSOCIAÇÃO ÁCIDO/BASE Constante de dissociação de Ácido/base conjugados
A amônia dissolvida em água atua como uma base fraca
O valor de K do equilíbrio obtido pela soma de dois outros é
a multiplicação dos valores de K dos mesmos. Assim,
E o íon amônio (NH4+) é o ácido fraco conjugado, então
K = = Kw