Conceito e determinação de pH e pOH

Carolina Batista

pH representa o potencial hidrogeniônico e pOH é o potencial hidroxiliônico das soluções.

Tratam-se de escalas logarítmicas utilizadas para medir o caráter ácido e básico de uma amostra.

Os valores que as compõem variam de 0 a 14 e foram obtidos a partir do equilíbrio iônico da água.

Uma solução neutra tem pH igual a 7. Os valores abaixo de 7 classificam as soluções em ácidas, enquanto que após o 7 as soluções são básicas.

De posse do valor de pH é possível descobrir o correspondente na escala de pOH, apenas fazendo uma subtração.

Equilíbrio iônico da água

Uma molécula de água tem a capacidade de se ionizar conforme a equação:

reto H com 2 subscrito reto O com parêntese esquerdo reto l parêntese direito espaço subscrito fim do subscrito arpão para a direita sobre arpão para a esquerda espaço reto H com parêntese esquerdo aq parêntese direito subscrito fim do subscrito com mais sobrescrito espaço mais espaço OH com parêntese esquerdo aq parêntese direito subscrito fim do subscrito com menos sobrescrito

Temos aqui um equilíbrio iônico, pois o processo é reversível e os íons também podem se unir e formar novamente uma molécula de água.

Outra forma de demonstrar o equilíbrio que ocorre é através da autoionização.

tabela linha com negrito H negrito menos negrito O negrito menos negrito H linha com blank blank blank blank blank linha com blank blank blank blank blank fim da tabela espaço tabela linha com célula com espaço mais espaço fim da célula linha com blank linha com blank fim da tabela tabela linha com negrito H negrito menos negrito O negrito menos negrito H linha com blank blank blank blank blank linha com blank blank blank blank blank fim da tabela tabela linha com célula com espaço espaço arpão para a direita sobre arpão para a esquerda espaço espaço espaço fim da célula linha com blank linha com blank fim da tabela espaço abre colchetes tabela linha com célula com tabela linha com negrito H negrito menos negrito O negrito menos negrito H fim da tabela fim da célula linha com seta para baixo linha com negrito H fim da tabela fecha colchetes espaço tabela linha com mais linha com blank linha com blank fim da tabela tabela linha com célula com negrito OH à potência de negrito menos fim da célula linha com blank linha com blank fim da tabela

Uma molécula de água gerou íons hidrônio (H3O+) e hidroxila (OH-) através da ruptura de uma segunda molécula.

2 reto H com 2 subscrito reto O com parêntese esquerdo reto l parêntese direito espaço subscrito fim do subscrito arpão para a direita sobre arpão para a esquerda espaço reto H com 3 subscrito reto O com parêntese esquerdo aq parêntese direito subscrito fim do subscrito com mais sobrescrito espaço mais espaço OH com parêntese esquerdo aq parêntese direito subscrito fim do subscrito com menos sobrescrito

Produto iônico da água (Kw)

A constante para o equilíbrio iônico da água é:

reto K com reto c subscrito espaço igual a espaço numerador parêntese recto esquerdo reto H com 3 subscrito reto O à potência de mais parêntese recto direito espaço. espaço parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito espaço sobre denominador parêntese recto esquerdo reto H com 2 subscrito reto O parêntese recto direito ao quadrado espaço fim da fração

Como a água é um líquido puro, sua concentração é tida como 1 e não interfere no valor da constante. Sendo assim, a expressão se torna:

reto K com reto c subscrito espaço. espaço parêntese recto esquerdo reto H com 2 subscrito reto O parêntese recto direito ao quadrado igual a parêntese recto esquerdo reto H com 3 subscrito reto O à potência de mais parêntese recto direito espaço. espaço parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito espaço espaço reto K com reto c subscrito espaço. espaço 1 ao quadrado igual a parêntese recto esquerdo reto H com 3 subscrito reto O à potência de mais parêntese recto direito espaço. espaço parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito espaço espaço reto K com reto c subscrito espaço igual a parêntese recto esquerdo reto H com 3 subscrito reto O à potência de mais parêntese recto direito espaço. espaço parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito espaço espaço

O produto iônico da água é parêntese recto esquerdo reto H com 3 subscrito reto O à potência de mais parêntese recto direito espaço. espaço parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito .

Essa expressão recebe o símbolo Kw (W vem da palavra água em inglês - water) e assim como a constante de equilíbrio, varia conforme a temperatura.

reto K com reto w subscrito espaço igual a parêntese recto esquerdo reto H com 3 subscrito reto O à potência de mais parêntese recto direito espaço. espaço parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito

Kw e a temperatura
Fonte: K. W. Whitten et al. General Chemistry. 6. ed. Orlando, Saunders, 2000. p. 755.

Determinação de pH e pOH

Na temperatura de 25 ºC temos que o produto iônico da água é:

reto K com reto w subscrito espaço igual a espaço parêntese recto esquerdo reto H com 3 subscrito reto O à potência de mais parêntese recto direito espaço. espaço parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito espaço igual a espaço 1 vírgula 0 espaço. espaço 10 à potência de menos 14 fim do exponencial

Na ionização da água pura, 1 mol de H3O+ é formado com 1 mol de OH- .

Logo, parêntese recto esquerdo reto H com 3 subscrito reto O à potência de mais parêntese recto direito espaço igual a espaço parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito espaço igual a 1 vírgula 0 espaço. espaço 10 à potência de menos 7 fim do exponencial espaço mol dividido por reto L

Como esses valores são extremamente baixos, decidiu-se utilizar os valores de cologaritmos, que correspondem ao logaritmo com sinal trocado.

pX igual a colog espaço reto X espaço igual a espaço menos espaço log espaço reto X igual a numerador 1 sobre denominador log espaço reto X fim da fração

Aplicando-se o cologaritmo no produto iônico da água, temos que:

tabela linha com célula com -  log  [ reto H à potência de mais parêntese recto direito espaço em moldura de caixa fecha moldura fim da célula blank célula com menos espaço log espaço parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito espaço em moldura de caixa fecha moldura fim da célula igual a célula com menos espaço log espaço reto K com reto w subscrito fim da célula linha com pH mais célula com pOH espaço fim da célula igual a 14 fim da tabela

Podemos observar que: se conhecermos o pH de uma solução, o valor de pOH pode ser encontrado subtraindo de 14 o primeiro valor.

Acidez e basicidade das soluções

Solução neutra: a concentração de íons hidrônio é igual a de hidroxilas.

[H3O+] = 1,0 . 10-7 mol/L pH = 7
[OH-] = 1,0 . 10-7 mol/L pOH = 7

Exemplo: água pura.

Solução ácida: a concentração de íons hidrônio é maior que de hidroxilas.

[H3O+] maior que1,0 . 10-7 mol/L pH menor que 7
[OH-] menor que 1,0 . 10-7 mol/L pOH maior que7

Exemplo: refrigerante, limão e tomate.

Solução básica: a concentração de hidroxilas é maior que de íons hidrônio.

[H3O+] menor que1,0 . 10-7 mol/L pH maior que 7
[OH-] maior que 1,0 . 10-7 mol/L pOH menor que 7

Exemplo: ovo, sabonete e alvejante.

Escala de pH

Cálculo de pH

O conceito de potencial hidrogeniônico foi criado pelo químico dinamarquês Peter Lauritz Sorensen (1868-1939) para expressar a acidez de uma solução por meio da concentração de H+.

Veja a tabela a seguir demonstrando a ionização de um ácido:

negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito HA negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito arpão para a direita sobre arpão para a esquerda negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito H à potência de negrito mais negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito mais negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito espaço negrito A à potência de negrito menos
Molaridade inicial 0,020 0 0
Ionização 0,001 0,001 0,001
Molaridade no equilíbrio 0,019 0,001 0,001

No exemplo temos que a concentração de íons H+ é 0,001. Sendo assim, o pH da solução é:

[H+] = 0,001 = 10-3

pH = - log 10-3 = 3

Como o pH da solução é menor que 7, essa solução é ácida.

Resumo sobre pH e pOH

Definições pH: potencial hidrogeniônico da solução.
pOH: potencial hidroxiliônico da solução.
Fórmula geral pH + pOH = 14
Soluções Neutras pH = pOH = 7
Ácidas

pH < 7

pOH > 7

Básicas

pOH < 7

pH > 7

Cálculo de pH pH = - log [H+]
Cálculo de pOH pOH = - log [OH-]

Exercícios

1. (FMTM) O pH do suco gástrico, uma solução aquosa de ácido clorídrico (HCℓ), é, aproximadamente, 2. Portanto, a massa, em gramas, de HCℓ existente em cada litro de suco gástrico, é

Dados: Massas molares (g/mol) H = 1, Cℓ = 35,5

a) 7,3 · 10-2
b) 3,65 · 10-1
c) 10-2
d) 2
e) 10

Alternativa correta: b) 3,65 · 10-1.

1º passo: calcular a concentração de íons H+.

pH espaço igual a espaço 2 espaço seta dupla para a direita parêntese recto esquerdo reto H à potência de mais parêntese recto direito espaço igual a espaço 10 à potência de menos 2 fim do exponencial espaço mol dividido por reto L

espaço espaço HCl espaço espaço espaço espaço espaço seta para a direita espaço espaço espaço espaço reto H à potência de mais espaço espaço espaço fim do exponencial espaço mais espaço espaço espaço Cl à potência de menos 10 à potência de menos 2 fim do exponencial reto M espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço 10 à potência de menos 2 fim do exponencial reto M espaço espaço espaço 10 à potência de menos 2 fim do exponencial reto M

2º passo: calcular a massa molar do HCl.

stack attributes charalign center stackalign right end attributes row 1 vírgula 0 nada parêntese esquerdo reto H parêntese direito end row row mais 35 vírgula 5 nada parêntese esquerdo Cl parêntese direito end row horizontal line row 36 vírgula 5 nada parêntese esquerdo HCl parêntese direito end row end stack

3º passo: calcular a massa de ácido clorídrico em cada litro de suco gástrico.

reto C com reto m subscrito espaço igual a espaço numerador reto m sobre denominador reto M espaço. espaço reto V fim da fração 10 à potência de menos 2 fim do exponencial espaço mol dividido por reto L espaço igual a espaço numerador reto m sobre denominador 36 vírgula 5 espaço reto g dividido por mol espaço. espaço 1 reto L fim da fração reto m espaço igual a espaço 10 à potência de menos 2 fim do exponencial espaço riscado horizontal sobre mol dividido por reto L fim do riscado espaço. espaço 36 vírgula 5 espaço reto g dividido por riscado horizontal sobre mol espaço fim do riscado. espaço 1 horizontal risco reto L reto m espaço igual a espaço 3 vírgula 65 espaço. espaço 10 à potência de menos 1 fim do exponencial reto g


2. (UEMG) Vários produtos de limpeza apresentam amônia em sua constituição. O rótulo de um desses produtos indica pH = 11. Isso significa que a concentração de cátions hidroxônio e a de ânions hidroxila nesse produto são, respectivamente:

a) 1 . 10-3 e 1 . 10-11
b) 1 . 10-11 e 1 . 10-7
c) 1 . 10-11 e 1 . 10-3
d) 1 . 10-11 e 1 . 10-11

Alternativa correta: c) 1 . 10-11 e 1 . 10-3.

a) ERRADA. Essas concentrações correspondem à uma solução de pH = 3.

parêntese recto esquerdo reto H à potência de mais parêntese recto direito espaço igual a espaço 1.10 à potência de menos 3 fim do exponencial pH espaço igual a espaço menos espaço log espaço parêntese recto esquerdo reto H à potência de mais parêntese recto direito pH espaço igual a espaço menos espaço log espaço 1.10 à potência de menos 3 fim do exponencial pH espaço igual a espaço 3 parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito espaço igual a espaço 1.10 à potência de menos 11 fim do exponencial pOH espaço igual a espaço menos espaço log espaço parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito pOH espaço igual a espaço menos espaço log espaço 1.10 à potência de menos 11 fim do exponencial pOH espaço igual a espaço 11

b) ERRADA. Embora a concentração de H+ indique que o pH da solução é 11, a concentração de íons OH- está errada, pois deveria ser 3, já que: pOH = 14 - pH.

parêntese recto esquerdo reto H à potência de mais parêntese recto direito espaço igual a espaço 1.10 à potência de menos 11 fim do exponencial pH espaço igual a espaço menos espaço log espaço parêntese recto esquerdo reto H à potência de mais parêntese recto direito pH espaço igual a espaço menos espaço log espaço 1.10 à potência de menos 11 fim do exponencial pH espaço igual a espaço 11 parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito espaço igual a espaço 1.10 à potência de menos 7 fim do exponencial pOH espaço igual a espaço menos espaço log espaço parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito pOH espaço igual a espaço menos espaço log espaço 1.10 à potência de menos 7 fim do exponencial pOH espaço igual a espaço 7

c) CORRETA. pH = 11 e pOH = 3, pois pH + pOH = 14.

parêntese recto esquerdo reto H à potência de mais parêntese recto direito espaço igual a espaço 1.10 à potência de menos 11 fim do exponencial pH espaço igual a espaço menos espaço log espaço parêntese recto esquerdo reto H à potência de mais parêntese recto direito pH espaço igual a espaço menos espaço log espaço 1.10 à potência de menos 11 fim do exponencial pH espaço igual a espaço 11 parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito espaço igual a espaço 1.10 à potência de menos 3 fim do exponencial pOH espaço igual a espaço menos espaço log espaço parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito pOH espaço igual a espaço menos espaço log espaço 1.10 à potência de menos 3 fim do exponencial pOH espaço igual a espaço 3

d) ERRADA. Embora a concentração de H+ indique que o pH da solução é 11, a concentração de íons OH- está errada, pois deveria ser 3, já que: pOH = 14 - pH.

parêntese recto esquerdo reto H à potência de mais parêntese recto direito espaço igual a espaço 1.10 à potência de menos 11 fim do exponencial pH espaço igual a espaço menos espaço log espaço parêntese recto esquerdo reto H à potência de mais parêntese recto direito pH espaço igual a espaço menos espaço log espaço 1.10 à potência de menos 11 fim do exponencial pH espaço igual a espaço 11 parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito espaço igual a espaço 1.10 à potência de menos 11 fim do exponencial pOH espaço igual a espaço menos espaço log espaço parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito pOH espaço igual a espaço menos espaço log espaço 1.10 à potência de menos 11 fim do exponencial pOH espaço igual a espaço 11

3. (UFRGS) Qual das soluções aquosas a seguir apresenta o pH mais elevado?

a) NaOH 0,1 mol/L
b) NaCl 0,5 mol/L
c) H2SO4 1,0 mol/L
d) HCl 1,0 mol/L
e) KOH 0,2 mol/L

Alternativa correta: e) KOH 0,2 mol/L.

a) ERRADA. A solução é básica, pois seu pH é maior que 7, mas não tem o pH mais elevado das alternativas.

espaço espaço espaço NaOH espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço arpão para a direita sobre arpão para a esquerda espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço Na à potência de mais espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço mais espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço OH à potência de menos 0 vírgula 1 espaço mol dividido por reto L espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço 0 vírgula 1 espaço mol dividido por reto L espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço 0 vírgula 1 espaço mol dividido por reto L parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito espaço igual a espaço 0 vírgula 1 espaço mol dividido por reto L espaço igual a espaço 10 à potência de menos 1 espaço fim do exponencial mol dividido por reto L  pOH espaço espaço igual a espaço menos espaço log espaço parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito espaço pOH espaço espaço igual a espaço menos espaço log espaço 10 à potência de menos 1 fim do exponencial espaço pOH espaço espaço igual a espaço 1  pH espaço mais espaço pOH espaço igual a espaço 14 pH espaço igual a espaço 14 espaço menos espaço pOH pH espaço igual a espaço 14 espaço menos espaço 1 pH espaço igual a espaço 13

b) ERRADA. O NaCl é um sal, pois é produto de uma reação de ácido e base fortes. Logo, seu pH é neutro.

HCl espaço mais espaço NaOH espaço seta para a direita espaço NaCl espaço mais espaço reto H com 2 subscrito reto O

c) ERRADA. O ácido sulfúrico é um ácido forte, logo seu pH é baixo.

espaço espaço espaço reto H com 2 subscrito SO com 4 subscrito espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço arpão para a direita sobre arpão para a esquerda espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço 2 reto H à potência de mais espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço mais espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço SO com 4 subscrito com 2 menos sobrescrito fim do sobrescrito espaço 1 vírgula 0 espaço mol dividido por reto L espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço 2 vírgula 0 espaço mol dividido por reto L espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço 1 vírgula 0 espaço mol dividido por reto L parêntese recto esquerdo reto H à potência de mais parêntese recto direito espaço igual a espaço 2 vírgula 0 espaço mol dividido por reto L espaço  pH espaço espaço igual a espaço menos espaço log espaço parêntese recto esquerdo reto H à potência de mais parêntese recto direito espaço pH espaço espaço igual a espaço menos espaço log espaço 2 espaço pH espaço espaço igual a espaço 0 vírgula 3

d) ERRADA. O ácido clorídrico é um ácido forte, logo seu pH é baixo.

espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço HCl espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço arpão para a direita sobre arpão para a esquerda espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço reto H à potência de mais espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço mais espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço Cl à potência de menos espaço 1 vírgula 0 espaço mol dividido por reto L espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço 1 vírgula 0 espaço mol dividido por reto L espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço 1 vírgula 0 espaço mol dividido por reto L parêntese recto esquerdo reto H à potência de mais parêntese recto direito espaço igual a espaço 1 vírgula 0 espaço mol dividido por reto L espaço  pH espaço espaço igual a espaço menos espaço log espaço parêntese recto esquerdo reto H à potência de mais parêntese recto direito espaço pH espaço espaço igual a espaço menos espaço log espaço 1 espaço pH espaço espaço igual a espaço 0

e) CORRETA. A solução é básica, pois seu pH é maior que 7.

espaço espaço espaço KOH espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço arpão para a direita sobre arpão para a esquerda espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço reto K à potência de mais espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço mais espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço OH à potência de menos 0 vírgula 2 espaço mol dividido por reto L espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço 0 vírgula 2 espaço mol dividido por reto L espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço 0 vírgula 2 espaço mol dividido por reto L parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito espaço igual a espaço 0 vírgula 2 espaço mol dividido por reto L espaço  pOH espaço espaço igual a espaço menos espaço log espaço parêntese recto esquerdo OH à potência de menos parêntese recto direito espaço pOH espaço espaço igual a espaço menos espaço log espaço 0 vírgula 2 espaço pOH espaço espaço igual a espaço 0 vírgula 7  pH espaço mais espaço pOH espaço igual a espaço 14 pH espaço igual a espaço 14 espaço menos espaço pOH pH espaço igual a espaço 14 espaço menos espaço 0 vírgula 7 pH espaço igual a espaço 13 vírgula 3

Para mais questões, com resolução comentada, não deixe de conferir: Exercícios sobre pH e pOH.

Carolina Batista
Carolina Batista
Técnica em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (2011) e Bacharelada em Química Tecnológica e Industrial pela Universidade Federal de Alagoas (2018).