Cálculo do pH de uma solução

O cálculo do pH (potencial hidrogeniônico ou quantidade de cátions H⁺ ou H₃O⁺) de uma solução é uma forma de classificarmos a mistura em ácida, básica ou neutra. A realização desse cálculo depende da concentração de hidrônios no meio, mas pode estar relacionada ainda com os seguintes fatores:

• Concentração de ânions hidróxido (OH^-);

• Constante de ionização (Ki);

• Grau de ionização (α) do ácido.

Tópicos deste artigo

• 1 - Cálculo do pH envolvendo a concentração de H+
• 2 - Cálculo do pH envolvendo a concentração de OH-
• 3 - Cálculo do pH envolvendo constante (Ki) e grau de ionização do ácido (α)
• 4 - Interpretações possíveis após o cálculo do pH de uma solução
• 5 - Exemplos de aplicação do cálculo do pH de uma solução

Cálculo do pH envolvendo a concentração de H⁺

Para realizar o cálculo do pH de uma solução por meio da concentração de cátions hidrônio, podemos utilizar as seguintes expressões matemáticas:

pH = log[H⁺]

ou

[H⁺] = 10^-pH

Devemos escolher a segunda expressão ([H⁺] = 10^-pH) quando a concentração de hidrônios for um número exclusivamente exponencial (Exemplo: 10^-2).

Cálculo do pH envolvendo a concentração de OH^-

O cálculo do pH de uma solução pode ser determinado a partir da quantidade de ânions hidróxido (OH^-). Para isso, o exercício deve fornecer a concentração de OH^-, que será utilizada nas fórmulas a seguir:

[OH^-] = 10^-pOH

ou

pOH = -log[OH^-]

Em seguida, basta determinar o valor do pH por meio da seguinte expressão:

pH + pOH = 14

Cálculo do pH envolvendo constante (Ki) e grau de ionização do ácido (α)

O cálculo do pH de uma solução pode depender da determinação da concentração de hidrônios a partir da determinação do grau de ionização (α) na fórmula da constante de ionização (Ki):

Ki = α².M

ou

Ki = α².M
       1- α

• Ki = constante de ionização;

• M = concentração em quantidade de matéria, concentração molar ou molaridade;

• α = grau de ionização do ácido.

Após determinar o valor do grau de ionização na fórmula da constante, basta multiplicar o valor do grau de ionização pela molaridade para calcular a concentração de hidrônios.

[H⁺] = α.M

Por fim, basta utilizar o valor da concentração de íons H⁺ em uma das expressões do item 1 para calcular o valor do pH.

Interpretações possíveis após o cálculo do pH de uma solução

Com o cálculo do pH de uma solução, podemos classificá-la em ácida, básica ou neutra. Para isso, basta conhecer a seguinte relação:

• Se pH < 7 → Solução ácida;

• Se pH = 7→ Solução neutra;

• Se pH > 7 Solução básica.

Exemplos de aplicação do cálculo do pH de uma solução

Exemplo 1: Após uma forte chuva na cidade de Goiânia, a SANEAGO (Companhia de Saneamento de Goiás) constatou que se tratava de uma chuva ácida porque a concentração de íons hidróxido era de 2.10^-5 mol/L. Assim, qual era o valor do pH da chuva?

Os dados fornecidos pelo exercício foram:

• [H⁺] = 2.10^-5 mol/L

• pH = ?

Como temos o valor da concentração de hidrônios (H⁺), basta utilizar a expressão para o cálculo do pH abaixo:

pH = log[H⁺]
pH = - log 2.10^-5

OBS.: Como temos o logaritmo 2 multiplicado por 10 e elevado a -5, é o mesmo que a subtração do logaritmo 10 (multiplicado por 5) pelo logaritmo 2.

pH = 5.log10 – log2

OBS.: o log de 2 vale 0,301, e o log de 10 vale 1.

pH = 5.1 – 0,301
pH = 5- 0,301
pH = 4,69

Exemplo 2: Um alvejante de roupas apresenta [OH^-] aproximadamente igual a 1,0 10^-4 M. Nessas condições, qual será o seu valor de pH?

Os valores fornecidos pelo exercício foram:

• [OH^-] = 1,0 10^-4 M

• pH = ?

Como o exercício forneceu a concentração de íons hidróxido (OH^-) para calcular o pH da solução, é necessário fazer os seguintes passos:

• 1^o Passo: Determinar o valor do pOH por meio da concentração de íons OH^- na expressão abaixo:

pOH = log[OH^-]
pOH = 1,0 10^-4
pH = 4 – log 1

OBS.: o log de 1 na base 10 é sempre igual a 0.

pH = 4-0
POH = 4

• 2^o Passo: Determinar o valor do pH por meio da expressão abaixo:

pH + pOH = 14
pH + 4 = 14
pH = 14-4
pH= =10