Como calcular a constante de ionização ácida

Escrito por john brennan | Traduzido por aline ferreira
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Como calcular a constante de ionização ácida
O ácido acético de seu vinagre tem um pKa de 4,74 (Hemera Technologies/PhotoObjects.net/Getty Images)

Quando você mistura um ácido, como o fórmico, com água, ele alcança um equilíbrio em que as moléculas de ácido fórmico liberam um íon de hidrogênio para se tornar formato, enquanto outros íons de formato se ligam ao íon de hidrogênio para formar o ácido. Em equilíbrio, estes dois processos acontecem na mesma proporção, e então a concentração de ácido fórmico e formato ficam constantes. Ka é a proporção de equilíbrio dos produtos para o reagente (ex.: ácido fórmico para formato) em uma dada temperatura (geralmente temperatura ambiente), e o log negativo de Ka é o pKa. Se você realizou uma titulação em laboratório e tem todos os dados prontos ou se está resolvendo uma tarefa de casa, pode calcular o pKa para seu ácido com uma pequena fórmula.

Nível de dificuldade:
Moderado

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O que você precisa?

  • Lápis
  • Calculadora
  • Papel
  • Dados de um experimento de titulação

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Instruções

  1. 1

    Colete os dados de seu experimento e certifique-se de que tem as cinco informações seguintes: o volume da base que você adicionou para neutralizar todo o ácido, a concentração da base, os pHs de 1/2, 1/3 e 2/3 do caminho para o ponto estequiométrico (o ponto em que todo o ácido foi neutralizado). Se você está resolvendo um exercício, terá todas estas informações para começar.

  2. 2

    Multiplique o volume da base pela sua concentração. Mude o volume para litros quando o fizer. Se você adicionar 50 ml de um molar de hidróxido de sódio, por exemplo, dividirá 50 ml por 1000 ml por l e chegará a 0,05 l, e então multiplique este valor por 1 molar para obter 0,05 mols de base adicionada.

  3. 3

    Escreva a equação de Henderson-Hasselbalch a seguir: pH = pKa + log (B / A). B, nesta equação, é a concentração da base conjugada, enquanto A é a concentração do ácido. Se você esta usando o ácido fórmico, por exemplo, o formato seria a base conjugada e o ácido fórmico seria o ácido.

  4. 4

    Determine a proporção do ácido para base em 1/3, 1/2 e 2/3 do caminho para o ponto estequiométrico, como segue: em 1/3 do caminho, 1/3 do ácido está neutralizado pela base conjugada, mas 2/3 ainda restam, logo (1/3) / (2/3)= 1/2.

    Em 1/2 do caminho, as concentrações de base conjugada e ácido são equivalentes, logo B/A=1.

    Em 2/3 do caminho, 2/3 do ácido está neutralizado pela base conjugada, o que deixa 1/3 do ácido, logo (2/3) / (1/3)= 2.

  5. 5

    Pegue o log de 1/2 (sua primeira resposta do passo 4) e subtraia-o do pH em 1/3 do caminho para o ponto estequiométrico. Note que quando o fizer, estará apenas rearranjando a equação de Henderson-Hasselbalch para a equação a seguir: pH = pKa + log (B / A), portanto pH - log (B/A) = pKa.

    Se o pH em 1/3 do caminho para o ponto estequiométrico era 3, por exemplo, você terá que pegar o log de 1/2 e subtraí-lo de 3 para chegar ao que se segue: 3.0 - (-0.301) = pKa.

    Como negativo com negativo dá positivo, sua resposta será 3,3 = pKa. Você pode pegar o log de um número usando o botão de log de sua calculadora.

  6. 6

    Faça o mesmo para o pH em 1/2 do caminho para o ponto estequiométrico. Note, no entanto, que o log de 1 é sempre 0, portanto o pH e o pKa em 1/2 do caminho para o ponto estequiométrico são iguais. Se você descobrir, por exemplo, que o pH a 1/2 do caminho para o ponto estequiométrico era 3,40, por exemplo, estimará o valor do pKa como sendo o mesmo.

  7. 7

    Repita os passos acima para o pH a 2/3 do caminho para o ponto estequiométrico. Se o pH deste ponto era 3,70, por exemplo, você pode calcular como se segue: pH = pKa + log (B/A) 3.70 = pKa + log ( (2/3)/(1/3) ) 3.70 = pKa + log 2 3.70 - log 2 = pKa pKa = 3.40

  8. 8

    Pegue a média de suas três respostas para o pKa. Lembre-se de que a média dos três números é apenas a soma deles dividida por 3. Continuando o exemplo, (3.40 + 3.40 + 3.3) / 3 = 3.36, que você arredondará para 3,4 para obter um número significativo. Portanto, sua resposta seria 3,4.

Dicas & Advertências

  • Em caso de você estar imaginando de onde vem a equação de Henderson-Hasselbalch, não há mistério a respeito: você a deriva pegando a equação do Ka, Ka = [B][H+] / [A], e então pega log negativo de ambos os lados e rearranja a equação.

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