UFRGS BIO QUIM GEO 2011
O ácido fórmico é um ácido fraco, de fórmula HCOOH, encontrado nas formigas e na urtiga, e é o responsável pela sensação de queimadura.
Considere as seguintes afirmações, a respeito de soluções aquosas deste ácido.
I - Quanto mais diluída for uma solução de ácido fórmico, maior a concentração de íons H+ presentes.
II - O pH da solução de ácido fórmico aumenta com o aumento da diluição do ácido.
III - O pH de uma solução com 0,1 mol L–1 de ácido fórmico é igual ao pH de uma solução de mesma concentração de ácido fórmico contendo 0,1 mol L–1 de formiato de sódio (HCOONa).
Quais estão corretas?
Apenas I.
Apenas II.
Apenas I e II.
Apenas II e III.
I, II e III.
Resolução
Solução detalhada
O ácido fórmico (HCOOH) é um ácido fraco, cuja ionização em água é representada por
\[ \text{HCOOH}_{(aq)} \;\rightleftharpoons\; \text{H}^+_{(aq)} + \text{HCOO}^-_{(aq)} \]
Sua constante de acidez é \(K_a = 1{,}8\times10^{-4}\). Com base nisso, analisemos cada afirmação.
Afirmação I
Ao diluir a solução, a concentração inicial do ácido, \(C\), diminui. A fração que se ioniza (grau de ionização, \(\alpha\)) aumenta, mas a concentração efetiva de íons \([\text{H}^+] = C\,\alpha\) cai, pois a redução de \(C\) é muito maior que o aumento de \(\alpha\). Portanto, a concentração de \(\text{H}^+\) diminui com a diluição. A afirmação I é falsa.
Afirmação II
Se \([\text{H}^+]\) diminui, o pH (que é inversamente relacionado à acidez) aumenta. Logo, quanto mais diluída a solução, maior o pH. A afirmação II é verdadeira.
Afirmação III
1) Solução 0,1 mol L−1 apenas de HCOOH:
\[ K_a = \frac{x^2}{0{,}1 - x}\;\Rightarrow\; x \approx 4{,}2\times10^{-3}\;\text{mol L}^{-1} \]
\(x = [\text{H}^+]\Rightarrow pH \approx 2{,}37\).
2) Solução 0,1 mol L−1 de HCOOH e 0,1 mol L−1 de HCOONa (mesma concentração de ácido e de base conjugada):
\[ pH = pK_a + \log\frac{[\text{base}]}{[\text{ácido}]} = pK_a + \log 1 = pK_a \approx 3{,}74 \]
Os pHs são diferentes (2,37 ≠ 3,74). A afirmação III é falsa.
Conclusão
Apenas a afirmação II está correta. Alternativa B.
Dicas
Erros Comuns
- Ácido fraco: ioniza-se parcialmente em água; a força é descrita por sua constante \(K_a\).
- Grau de ionização (\(\alpha\)): fração do ácido que se ioniza. Aumenta com a diluição (Lei de Ostwald), mas a concentração de íons pode diminuir.
- pH e [H+]: \(\text{pH} = -\log[\text{H}^+]\). Se \([\text{H}^+]\) cai, pH aumenta.
- Solução tampão: mistura de ácido fraco e base conjugada. Quando [ácido] = [base], \(\text{pH} = pK_a\) (eq. de Henderson–Hasselbalch).
