Idioma:
  Português  
Logotipo
Navegação
ilustração rodapé
Busca Rápida
Use palavras-chave para achar o que procura.
ilustração rodapé
Estatísticas
UO
0 usuários on-line
VO
89 visitantes on-line
VI
3.246.292 visitas
(Ano 2014)
ilustração rodapé
Redes Sociais
redeSocial2
redeSocial1
ilustração rodapé
RSS
RSS
ilustração rodapé
Hidrólise de Sais
ImprimirImprimir ImprimirEnviar para um amigo
Compartilhe: Delicious Facebook Twitter Digg Google Technorati Live Yahoo

Experimento Simples e Rápido Ilustrando a Hidrólise de Sais

Química Nova na Escola, 24, nov. 2006
Apoio: Pró-Reitoria de Cultura e Extensão Universitária - USP
Edição: Arcelino Bezerra Da Silva Neto
Coordenação: Guilherme Andrade Marson

Em 1908, N. Bjerrum, em sua tese de doutorado, trabalhando com sais de cromo (III), empregou pela primeira vez o conceito de hidrólise de um cátion (Baes-Jr. e Mesmer, 1976). A hidrólise é distinta da solvatação. Na solvatação, as moléculas de água se associam aos íons em solução, formando camadas de hidratação ao redor do íon central. Por outro lado, na hidrólise há reação química entre a espécie (cátion, ânion ou ambos) e a água, havendo assim quebra de ligações covalentes na molécula de água, enquanto na solvatação isso não acontece.


Sais neutros, ácidos e básicos (Russel, 1994)

Um sal é formado em uma reação entre um ácido e uma base (reação de neutralização). Um sal neutro é formado quando um ácido forte (HCl, HNO3, HClO4, H2SO4 - primeiro hidrogênio - etc.) é neutralizado com uma base forte (LiOH, NaOH, KOH, CsOH etc.) na reação:


H+(aq) + OH-(aq) H2O(l) (1a)


ou


H3O+(aq) + OH-(aq) 2H2O(l) (1b)


Nesse equilíbrio, por exemplo, o cátion hidrônio, H3O+(aq), representa a espécie (H3O.nH2O)+, onde n é o número de moléculas de água solvatando o cátion hidrônio. Cabe lembrar que a força de um ácido ou de uma base está relacionada com o grau de dissociação (ou ionização). Nesse caso, tanto os ácidos quanto as bases se dissociam completamente (a ionização do ácido é completa). Assim, os sais produzidos nessas reações de neutralização (a saber: LiCl, LiNO3, LiClO4, NaCl, NaNO3, NaClO4, KCl e assim por diante) são sais neutros e quando esses sais são adicionados à água não sofrem hidrólise, mantendo desta maneira o pH da água inalterado. Se a água empregada é pura, o pH irá se manter em um valor igual a 7,00 a 25 °C (solução salina neutra). Um sal ácido é formado em uma reação de um ácido forte (HCl, HNO3, HClO4 etc.) com uma base fraca (NH3, C6H5NH2 - anilina - etc.). Desta maneira, quando os sais NH4Cl, NH4NO3, C6H5NH3Cl etc. são adicionados à água, há hidrólise do cátion desses sais (cátion oriundo de uma base fraca) gerando íons H3O+(aq), tornando assim a solução ácida (pH < 7). Por outro lado, quando o sal é formado na reação de uma base forte (NaOH, LiOH, KOH etc.) com um ácido fraco (CH3COOH, HF, HCN etc.), esse sal terá um caráter básico. Assim, por exemplo, o acetato de sódio (NaOOCCH3) em água produz íons hidroxilas, tornando o pH > 7 (solução básica). Nesse caso, o ânion acetato (CH3COO-) se hidrolisa formando o ácido acético e íons OH-, tornando a solução básica.


Finalmente, o pH da solução salina do sal formado na reação entre ácido fraco (CH3COOH, HF, HCN etc.) e base fraca (NH3, C6H5NH2 - anilina - etc.) dependerá da força relativa do par ácido-base conjugado do sal (teoria protônica de Lowry-Brönsted). Dessa maneira, a solução salina poderá ser neutra (quando Ka = Kb: a ionização do ácido ou da base que originaram o sal é a mesma), ácida (quando Ka > Kb: a ionização do ácido é maior que a ionização da base que originaram o sal) ou básica (quando Ka < Kb: caso contrário ao anterior).


Hidrólise de sais ácidos
Figura 1: Esquema da primeira etapa da reação de hidrólise de   um cátion, M n+ (aq) .    

Figura 1: Esquema da primeira etapa da reação de hidrólise de um cátion, Mn+(aq).

 

 

Todo sal formado na reação de um ácido forte com uma base fraca é um sal ácido. Por exemplo, o cloreto de amônio, NH4Cl(s), ao ser adicionado à água, dissocia-se totalmente (100% de dissociação ou ionização) em NH4+(aq) e Cl-(aq) (Eq. 2). O íon NH4+(aq) reage então com a água (sofre hidrólise), como mostrado na Eq. 3, enquanto o ânion cloreto (Cl-(aq)) permanece inalterado, uma vez que originalmente é oriundo de um ácido forte (HCl).


NH4Cl(s) + H2O(l) NH4+(aq) + Cl-(aq) (2)


NH4+(aq) + H2O(l) NH3(aq) + H3O+(aq) (3)


O cátion amônio ou cátions metálicos em solução aquosa se comportam como ácidos de Lewis. A carga positiva sobre o cátion hidratado atrai a densidade eletrônica da ligação O-H na molécula de água (Figura 1).


Assim, quanto maior a densidade de carga do cátion metálico, maior será a polaridade da ligação covalente entre o átomo de oxigênio e o átomo de hidrogênio na molécula de água que está hidratando o cátion metálico, aumentando a acidez do átomo de H (maior δ+), facilitando dessa maneira o rompimento da ligação O-H. Quando há o rompimento dessa ligação, um próton hidratado (íon hidroxônio ou hidrônio: H3O+(aq)) é formado, produzindo uma solução ácida. A Figura 1 apresenta um esquema da primeira etapa da reação de hidrólise de um cátion, Mnn+(aq). Os cátions de maior valência e menor volume iônico (de maior densidade iônica, como Th4+, Sb3+, Fe3+, Al3+ etc.) irão se hidrolisar com maior intensidade formando hidróxidos e óxidos desses cátions, liberando uma maior concentração de íons H3O+(aq), tornando assim a solução mais ácida.


Tabela 1: Acidez de cátions metálicos.
Tabela 1: Acidez de cátions metálicos.

Um prognóstico do grau de hidrólise de cátions metálicos pode ser feito calculando-se o parâmetro eletrostático ζ,


ζ = Z2/r


Onde Z é a carga do cátion e r o raio iônico em picômetros, (Wulfsberg, 1987).


Por exemplo, para o Na+, tem-se Z = +1 e r = 95 pm; Assim, ζ = (+1)2/95 = 0011


Para o Ca2+: ζ = (+2)2/99 = 0040

Para o Fe2+: ζ = (+2)2/76= 0053

Para o Fe3+: ζ = (+3)2/64 = 014

Para o Al3+: ζ = (+3)2/50 = 018


Assim, quanto maior o valor de ζ, maior será o grau de hidrólise da espécie metálica. No caso do ferro (II) e ferro (III), esse último cátion metálico irá se hidrolisar com maior eficiência. Baseada nesse parâmetro, na Tabela 1 é apresentada uma relação entre ζ e a acidez de cátions metálicos. Como pode ser observado nessa tabela, quanto maior o valor de ζ, maior será a acidez do cátion metálico ou maior será o grau de hidrólise desta espécie.


Equilíbrio de Hidrólise

Para ilustrar quantitativamente o equilíbrio de hidrólise de um sal ácido, calcular-se-á o pH de uma solução de NH4Cl 05 mol L-1. Como pode ser observado na Eq. 3, o cátion amônio se hidrolisa formando a amônia e o íon hidrônio. Após o estabelecimento do equilíbrio químico, tem-se:

onde Kh é a constante de hidrólise (ou constante hidrolítica) e na qual a concentração da água foi incorporada no seu valor. Os valores das constantes de hidrólise são raramente fornecidos em livros e/ou tabelas, uma vez que são facilmente calculados. Multiplicando- se o numerador e o denominador da Eq. 4 por [OH-], obtém-se:


Rearranjando-se a Eq. 5, tem-se:

Considerando-se que Kw é a constante de auto-ionização da água (igual a 1,0 x 10-14 mol2/L2, a 25 °C) e que Kb é a constante de dissociação da base fraca formada na hidrólise (Kb(NH3)=1,8x10-5 mol/L, a 25 °C), calcula-se então a constante de hidrólise:


Se x é a quantidade de matéria de NH4+ que se hidrolisa por litro (concentração), tem-se que:


[NH3] = [H3O+] = X mol/L e [NH4+] = (0,5 - X) mol/L


Substituindo-se esses valores de concentração e também o valor numérico de Kh na Eq. 4, obtém-se:


Kh = 5,6 x 10-10 mol/L = {X2 mol2/L2 / [(0,5 - X) mol/L]}


Como X é muito menor do que 05 (X << 05), tem-se que 05 - X ≈ 05.


Assim, o valor de X = (5,6 x 10-10x 05)1/2 = 1,67 x 10-5.


[NH3] = [H3O+] = 1,67 x 10-5 mol/L e, portanto, o pH da solução é 4,78.


Hidrólise de sais básicos

A hidrólise de um ânion pode ser representada como


Desta forma, A-(aq) remove prótons das moléculas de água formando um ácido fraco HA(aq) e íons hidroxilas hidratados (OH-(aq)), tornando assim a solução básica (pH > 7). Na condição de equilíbrio, a constante de hidrólise pode ser escrita como


onde o valor de Kh pode ser determinado empregando-se a Kw da água e a constante de dissociação do ácido fraco formado (Ka).


Considerando-se uma solução de acetato de sódio (CH3COONa)


0,5 mol/L, após a dissociação desse sal e a hidrólise do ânion acetato, o pH da solução final será igual a 9,22. Seria interessante o leitor efetuar os cálculos correspondentes e chegar no valor de pH supramencionado, considerando que Ka do ácido acético é igual a 1,8 x 10-5 mol/L.


Cabe enfatizar que as previsões nem sempre são verificadas experimentalmente. Por exemplo, a solução de fosfato de potássio é muito básica, a de monoidrogenofosfato é levemente básica, mas a de diidrogenofosfato de potássio é ácida e o pH está entre 4,4 e 4,7, dependendo da concentração inicial desse sal.


Agradecimentos

Os autores agradecem à FAPESP,ao CNPq e à CAPES pelos recursos concedidos ao LABBES-DQ/UFSCar, à FAPESP pela bolsa de doutorado de ODL e ao CNPq pela bolsa de produtividade em pesquisa de OFF.


Nota

Originalmente, o artigo também apresenta uma proposta experimental que aborda o conceito de hidrólise salina.


  • Referências
    1. BAES-Jr., C.F. e MESMER, R.E. The hydrolysis of cations. Nova Iorque: Wiley-Interscience, 1976. p. 1-6.
    2. GEPEQ. Extrato de repolho roxo como indicador universal de pH. Química Nova na Escola, n. 1, p. 32-33, 1995.
    3. RUSSEL, J.B. Química Geral. 2a ed. Trad. M.A. Brotto et al. São Paulo: Makron Books, 1994. p. 745-757.
    4. VOGEL, A.I. Análise química quantitativa. 6a ed. Trad. J.C. Afonso et al. Rio de Janeiro: LTC Editora, 2000. p. 174-176.
    5. WULFSBERG, G. Principles of descriptive inorganic chemistry. California: Cole Pub., 1987. p. 24-30.
  • Saiba Mais
    1. AGUIRRE-ODE, F. A general aproach for teaching hydrolysis of salts. Journal of Chemical Education, v. 64, p. 957-958, 1987.
    2. CARDINALI, M.E.; GIOMONI, C. e MARROSU, G. The hydrolysis of salts derivated from a weak monoprotic acid and a weak monoprotic base. Journal of Chemical Education, v. 67, p. 221-223, 1990.
ImprimirImprimir ImprimirEnviar para um amigo
Compartilhe: Delicious Facebook Twitter Digg Google Technorati Live Yahoo
Login
ilustração rodapé
Tema
94682 visitas
Tema
54786 visitas
Tema
49664 visitas
Tema
44056 visitas
Tema
31259 visitas
Tema
31073 visitas
Tema
29549 visitas
Tema
28639 visitas
Tema
22943 visitas
Tema
20686 visitas
Tema
20468 visitas
Tema
20109 visitas
Tema
19416 visitas
Tema
19380 visitas
Tema
19224 visitas
Tema
18453 visitas
Tema
16063 visitas
Tema
15845 visitas
Tema
13105 visitas
Tema
12480 visitas
Tema
10087 visitas
Tema
9833 visitas
Tema
8483 visitas
Tema
8347 visitas
Tema
8132 visitas
Tema
7719 visitas
Tema
3950 visitas
Tema
3518 visitas
Tema
3350 visitas
Tema
2951 visitas
Tema
2218 visitas
Tema
1848 visitas
Tema
1575 visitas
ilustração rodapé
Conceito
77032 visitas
Conceito
68832 visitas
Conceito
50955 visitas
Conceito
49919 visitas
Conceito
46307 visitas
Conceito
36993 visitas
Conceito
35400 visitas
Conceito
33620 visitas
Conceito
29036 visitas
Conceito
26596 visitas
Conceito
24855 visitas
Conceito
23541 visitas
Conceito
16835 visitas
Conceito
16594 visitas
Conceito
15928 visitas
Conceito
15796 visitas
Conceito
15706 visitas
Conceito
14886 visitas
Conceito
14610 visitas
Conceito
13637 visitas
Conceito
13341 visitas
Conceito
12678 visitas
Conceito
11932 visitas
Conceito
10258 visitas
Conceito
9852 visitas
Conceito
8338 visitas
Conceito
7344 visitas
Conceito
5999 visitas
Conceito
4307 visitas
Conceito
4042 visitas
Conceito
3808 visitas
Conceito
2956 visitas
ilustração rodapé
Molécula
8599 visitas
Molécula
7577 visitas
Molécula
6465 visitas
Molécula
6293 visitas
Molécula
5781 visitas
Molécula
5369 visitas
Molécula
5297 visitas
Molécula
4678 visitas
Molécula
4610 visitas
Molécula
4549 visitas
Molécula
4187 visitas
Molécula
4166 visitas
Molécula
4077 visitas
Molécula
4040 visitas
Molécula
3927 visitas
Molécula
3844 visitas
Molécula
3829 visitas
Molécula
3813 visitas
Molécula
3774 visitas
Molécula
3686 visitas
Molécula
3665 visitas
Molécula
3618 visitas
Molécula
3593 visitas
Molécula
3383 visitas
Molécula
3381 visitas
Molécula
3329 visitas
Molécula
3302 visitas
Molécula
3203 visitas
Molécula
3172 visitas
Molécula
3162 visitas
Molécula
3154 visitas
Molécula
3127 visitas
Molécula
3029 visitas
Molécula
3026 visitas
Molécula
3009 visitas
Molécula
2999 visitas
Molécula
2976 visitas
Molécula
2972 visitas
Molécula
2878 visitas
Molécula
2822 visitas
Molécula
2815 visitas
Molécula
2794 visitas
Molécula
2781 visitas
Molécula
2700 visitas
Molécula
2680 visitas
Molécula
2670 visitas
Molécula
2669 visitas
Molécula
2629 visitas
Molécula
2592 visitas
Molécula
2542 visitas
Molécula
2536 visitas
Molécula
2526 visitas
Molécula
2498 visitas
Molécula
2497 visitas
Molécula
2481 visitas
Molécula
2481 visitas
Molécula
2407 visitas
Molécula
2374 visitas
Molécula
2351 visitas
Molécula
2339 visitas
Molécula
2285 visitas
Molécula
2278 visitas
Molécula
2276 visitas
Molécula
2203 visitas
Molécula
2190 visitas
Molécula
2168 visitas
Molécula
2165 visitas
Molécula
2144 visitas
Molécula
2140 visitas
Molécula
2127 visitas
Molécula
2125 visitas
Molécula
2110 visitas
Molécula
2095 visitas
Molécula
2083 visitas
Molécula
2054 visitas
Molécula
2054 visitas
Molécula
2027 visitas
Molécula
2009 visitas
Molécula
1990 visitas
Molécula
1990 visitas
Molécula
1967 visitas
Molécula
1954 visitas
Molécula
1926 visitas
Molécula
1915 visitas
Molécula
1897 visitas
Molécula
1887 visitas
Molécula
1885 visitas
Molécula
1869 visitas
Molécula
1868 visitas
Molécula
1846 visitas
Molécula
1833 visitas
Molécula
1826 visitas
Molécula
1814 visitas
Molécula
1787 visitas
Molécula
1720 visitas
Molécula
1718 visitas
Molécula
1686 visitas
Molécula
1669 visitas
Molécula
1668 visitas
Molécula
1662 visitas
Molécula
1638 visitas
Molécula
1634 visitas
Molécula
1612 visitas
Molécula
1534 visitas
Molécula
1533 visitas
Molécula
1532 visitas
Molécula
1508 visitas
Molécula
1483 visitas
Molécula
1469 visitas
Molécula
1443 visitas
Molécula
1442 visitas
Molécula
1373 visitas
Molécula
1345 visitas
Molécula
1332 visitas
Molécula
1320 visitas
Molécula
1271 visitas
Molécula
1217 visitas
Molécula
761 visitas
Molécula
637 visitas
ilustração rodapé
Sala de Aula
10780 visitas
Sala de Aula
10390 visitas
Sala de Aula
9015 visitas
Sala de Aula
7536 visitas
Sala de Aula
7309 visitas
Sala de Aula
6971 visitas
Sala de Aula
6090 visitas
Sala de Aula
5530 visitas
Sala de Aula
5143 visitas
Sala de Aula
4491 visitas
Sala de Aula
4393 visitas
Sala de Aula
4276 visitas
Sala de Aula
4087 visitas
Sala de Aula
4061 visitas
Sala de Aula
3977 visitas
Sala de Aula
3962 visitas
Sala de Aula
3496 visitas
Sala de Aula
3484 visitas
Sala de Aula
3443 visitas
Sala de Aula
3409 visitas
Sala de Aula
3362 visitas
Sala de Aula
3270 visitas
Sala de Aula
3207 visitas
Sala de Aula
3138 visitas
Sala de Aula
3103 visitas
Sala de Aula
3058 visitas
Sala de Aula
2737 visitas
Sala de Aula
2572 visitas
Sala de Aula
2544 visitas
Sala de Aula
2293 visitas
Sala de Aula
2107 visitas
Sala de Aula
1996 visitas
ilustração rodapé
ilustração rodapé
Materiais Associados
ilustração rodapé
Laboratório de Tecnologia Educacional
Departamento de Bioquímica
Instituto de Biologia - Caixa Postal n° 6109
Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP
CEP 13083-970, Campinas, SP, Brasil

Política de Privacidade