Constante de ionização de ácidos e bases

Define-se constante de ionização de ácidos e bases a relação entre o produto das concentrações dos íons e a concentração do ácido ou da base que formou esses íons quando estabelecem um equilíbrio iônico com a água.

Sempre que um ácido é adicionado à água, passa pelo processo de ionização (formação de íons), enquanto a base passa pelo processo da dissociação (liberação de íons). Ambos os processos (ionização e dissociação) estabelecem um equilíbrio Iônico com a água, ou seja, ao mesmo tempo que o ácido produz íons, os íons voltam a se unir e formar o ácido, e o mesmo ocorre com as bases.

As equações a seguir mostram o equilíbrio iônico estabelecido entre ácido ou base com a água:

Ionização de um ácido e dissociação de uma base

Vale ressaltar que nem todo ácido produz a mesma quantidade de íons e nem toda base libera a mesma quantidade de íons. A quantidade de íons produzidos ou liberados depende da força do ácido ou da força da base, fatores que podem ser determinados a partir do conhecimento das suas constantes de ionização.

Siglas utilizadas para a constante de ionização de ácidos e bases

As siglas que podem ser utilizadas para representar a constante de ionização de ácidos e bases são:

• Ki = sigla que pode ser utilizada para um ácido ou uma base em equilíbrio;

• Ka = sigla utilizada quando um ácido estiver sendo utilizado no equilíbrio;

• Kb = sigla utilizada quando uma base estiver sendo utilizada no equilíbrio;

• Kd = sigla que pode ser utilizada para um ácido ou uma base em equilíbrio;

Constante de ionização de ácidos

Quando um ácido (HX) é adicionado à água, sofre o chamado fenômeno da ionização, no qual o ácido forma um cátion hidrônio (H⁺ ou H₃O⁺) e um ânion qualquer (X^-, que deve ser diferente de OH^-), como observado na equação a seguir:

Equação de ionização de um ácido qualquer

Para montar a constante de ionização desse equilíbrio, basta multiplicar as concentrações molares dos íons do produto e dividir pela concentração molar do ácido, como na expressão a seguir:

Ki = [H⁺].[X^-] 
       [HX]

OBS.: a água não participa da expressão do Ki porque, para que a ionização aconteça, ela deve estar presente, ou seja, é uma constante.

Exemplo: constante de ionização do ácido sulfúrico (H₂SO₄)

Equação de ionização do ácido sulfúrico

A partir da equação de ionização do ácido sulfúrico, podemos montar a expressão que representa a sua constante de ionização:

Ki = [H₃O⁺]².[SO₄^-2]
        [H₂SO₄]

OBS.: a concentração do H₃O⁺ está elevada ao quadrado porque na equação temos 2 mol desse cátion.

Constante de ionização de bases

Quando uma base (YOH) é adicionada à água, sofre o chamado fenômeno da dissociação, liberando um cátion qualquer (Y⁺, diferente de H⁺ ou H₃O⁺) e um ânion hidróxido (OH^-), como observado na equação abaixo:

Equação de dissociação de uma base qualquer

Para montar a constante de dissociação desse equilíbrio, basta multiplicar as concentrações molares dos íons do produto e dividir pela concentração molar da base, como na expressão abaixo:

Ki = [Y⁺].[OH^-] 
       [YOH]

OBS.: a água não participa da expressão de Ki porque para que, a dissociação aconteça, ela deve estar presente, ou seja, é uma constante.

Exemplo: constante de ionização do hidróxido de alumínio [Al(OH)₃]

Equação de dissociação do hidróxido de alumínio

A partir da equação de dissociação do hidróxido de alumínio, podemos montar a expressão que representa a sua constante de ionização:

Ki = [Al³⁺].[OH^-]³
      [Al(OH)₃]

OBS.: a concentração do OH^- está elevada ao cubo porque na equação temos 3 mol desse ânion.

Interpretação do valor da constante de ionização de ácidos e bases

A partir do valor da constante de ionização de ácidos ou bases, podemos ter uma noção se foram produzidos ou liberados muitos íons em um meio. Para isso, a Química adota 10^-5 como valor referencial para a constante de ionização de ácidos e bases.

• Ácido que produz muitos íons é denominado de ácido forte (Ki >10^-5 ). Já o ácido que produz poucos íons é denominado de ácido fraco (Ki <10^-5);

• Base que libera muitos íons é denominada de base forte (Ki >10^-5). Já a base que libera poucos íons é denominada de fraca (Ki <10^-5).