Albert Einstein 2019
A tabela mostra valores do pH da água líquida em diferentes temperaturas.
A análise desses dados permite afirmar que o produto iônico da água, Kw, ______ com a elevação da temperatura e que a reação de autoionização da água ______ energia, sendo, portanto, um processo ______.
As lacunas do texto devem ser preenchidas por:
aumenta – absorve – endotérmico.
aumenta – absorve – exotérmico.
diminui – libera – exotérmico.
aumenta – libera – endotérmico.
diminui – absorve – endotérmico
Resolução
Observando a tabela, nota-se que o pH da água pura diminui de 7,47 (0 °C) para 6,14 (100 °C). Como \(\text{pH} = -\log[\text{H}^+]\), valores menores de pH indicam maior concentração de íons \(\text{H}^+\), logo também maior concentração de \(\text{OH}^-\) (a neutralidade exige \([\text{H}^+] = [\text{OH}^-]\)).
O produto iônico é dado por
\[K_w = [\text{H}^+][\text{OH}^-] = [\text{H}^+]^2.\]
Como \([\text{H}^+]\) cresce com a temperatura, \(K_w\) aumenta.
Pelo princípio de Le Châtelier, quando a constante de equilíbrio aumenta com a temperatura é porque o sentido direto da reação é endotérmico (o sistema "precisa" de calor para formar produtos). Assim, a auto-ionização da água
\[2\,\text{H}_2\text{O (l)} \rightleftharpoons \text{H}_3\text{O}^+ \;{+}\; \text{OH}^-\]
absorve energia, caracterizando um processo endotérmico.
Portanto, completam-se as lacunas com:
aumenta – absorve – endotérmico
Alternativa correta: A.
Dicas
Erros Comuns
- pH: medida logarítmica da concentração de íons hidrogênio: \(\text{pH} = -\log[\text{H}^+]\).
- Produto iônico da água: \(K_w = [\text{H}^+][\text{OH}^-]\). Na água pura, \([\text{H}^+] = [\text{OH}^-]\), logo \([\text{H}^+] = \sqrt{K_w}\).
- Efeito da temperatura em equilíbrios: se \(K\) aumenta ao elevar \(T\), a reação direta é endotérmica; se diminui, é exotérmica.
- Neutralidade: não implica pH = 7 em todas as temperaturas; implica apenas \([\text{H}^+] = [\text{OH}^-]\).
