pH E pOH, O EQUILÍBRIO QUÍMICO DA ÁGUA

pH E pOH, O EQUILÍBRIO QUÍMICO DA ÁGUA

Segundo a teoria de Arrhenius, os ácidos são compostos que reagem com água e sofrem ionização, originando como único cátion o hidrônio (H₃O⁺_(aq)). Já as bases são compostos que, em meio aquoso, sofrem dissociação iônica, liberando como único ânion a hidroxila (OH^-_(aq)).

Mas existem várias substâncias diferentes no cotidiano, além de soluções químicas usadas em laboratórios e indústrias que apresentam diferentes níveis de acidez e basicidade. Só para citar um exemplo, o café é ácido, mas quase todos sabem que o ácido sulfúrico é um ácido bem mais forte que o café. Assim, para medir o grau de acidez e de basicidade das soluções, foram criadas as escalas de pH e pOH, respectivamente.

A sigla pH significa potencial (ou potência) hidrogeniônico e indica o teor de íons hidrônio (H₃O⁺_(aq)) livres por unidade de volume da solução. Quanto mais hidrônios houver no meio, mais ácida será a solução. Por consequência, pode-se dizer que quanto mais íons OH^-_(aq) houver no meio, mais básica ou alcalina será a solução.

Em uma solução aquosa, sempre há esses dois íons (H₃O⁺ e OH^-), pois a própria água sofre uma auto ionização:

2 H₂O ↔ H₃O⁺ + OH^-

Assim, para ser ácida, uma solução deve ter uma concentração maior de cátions H₃O⁺ do que de OH^- livres em seu meio, e o contrário ocorre com as soluções básicas.

Ácidas: [H₃O⁺] > [OH^-]

Básicas: [H₃O⁺] < [OH^-]

No caso da água, a quantidade desses íons no meio é igual ([H₃O⁺] = [OH^-]), por isso, ela é neutra.

Isso ajuda a entender melhor a escala de pH, que costuma ser usada entre os valores de 0 a 14, na temperatura de 25ºC. A temperatura precisa ser especificada porque ela altera a quantidade de íons no meio. Se aumentar a temperatura, por exemplo, a energia das partículas também aumentará. Por isso, elas se movimentarão mais rápido, o que resultará em um maior número de choques entre elas e, portanto, em uma maior quantidade de íons produzidos.

Quanto menor o valor do pH, mais ácida é a solução, pois a escala de pH é definida como o logaritmo negativo da concentração de íons H₃O⁺, ou H⁺, na base 10:

pH = - log [H⁺]
[H⁺] = 10^-pH, em mol/L

Já a escala de pOH ou potencial hidroxiliônico, refere-se à concentração dos íons OH^- na solução. Analogamente ao cálculo do pH:

pOH = - log [OH^-]

[OH^-] = 10^-pOH, em mol/L

Voltando à auto ionização da água, a água destilada (totalmente pura) possui pH igual a 7, por isso, é neutra. Dessa forma, o seu pOH também é igual a 7, pois, conforme dito, a concentração desses dois íons na água é igual. À temperatura ambiente de 25ºC, o K_w (produto iônico da água) é igual a 1,0 . 10^-14 (mol/L)². Sendo assim, chega-se à seguinte conclusão para a água:

K_w = [H⁺] . [OH^-] = 1,0 . 10^-14 mol/L

[H⁺] = [OH^-] = 1,0 . 10^-7 mol/L

pH = - log [H⁺]                        pOH = - log [OH^-]
pH = - log 1,0 . 10^-7                     pOH = - log 1,0 . 10^-7

pH = 7                                    pOH = 7

Nas condições acima, sejam as soluções ácidas, básicas ou neutras, a soma do pH com o pOH sempre resulta em um total de 14. 

Se uma solução ácida, por exemplo, com pH igual a 4, o seu pOH é igual a 10. Os valores de 0 a 14 da escala de pH podem ser medidos precisamente por meio de um equipamento chamado pHmetro (também chamado de peagâmetro).

Porém, em muitos casos, são utilizados também indicadores ácido-base, ou seja, substâncias que mudam de cor de acordo com o pH da solução. Um indicador ácido-base sintético, por exemplo, é a fenolftaleína, que apresenta cor rosa quando está em contato com um meio básico, mas fica incolor se o meio é ácido. Outros dois indicadores são o papel de tornassol, que fica vermelho na presença de ácidos e azul na presença de bases, e o indicador universal, que apresenta cores diferentes para cada valor de pH. 

O suco de repolho roxo funciona como indicador de pH porque é rico em antocianinas.

As antocianinas naturalmente sofrem mudanças de cor de acordo com o pH do meio: ficam vermelhas/roxas em meio ácido, roxas em meio neutro, azul/esverdeadas em meio básico. Quando em meio extremamente básico, as moléculas de antocianina são destruídas e o resultado é a cor amarela.

Antocianinas podem ser encontradas em outros alimentos, como a amora, o açaí e a uva. Extratos destas frutas também funcionam como indicadores de pH. O suco de repolho é recomendado para aulas práticas pela praticidade no preparo e por ser mais barato.

 

Bibliografia

http://www.casacamponesa.com.br/sites/default/files/produtos/repolho-roxo.jpg

http://experimentoteca.com/biologia/experimento-indicador-de-ph-com-suco-de-repolho-roxo/

http://www.mundoeducacao.com/quimica/conceito-ph-poh.htm

http://www.abq.org.br/simpequi/2013/trabalhos/imagens/2092-7cb8adb3e8.jpg

http://www.abq.org.br/cbq/2012/trabalhos/7/imagens/1276-d3a7b1d144.jpg

http://alquilabor.com.br/media/catalog/product/cache/1/image/9df78eab33525d08d6e5fb8d27136e95/p/a/papel_indicador.jpg