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Constante de ionização de ácidos e bases

A constante de ionização de ácidos e bases é uma relação que pode determinar a capacidade de ionização ou dissociação desses compostos em água.

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
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
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.

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Exemplo: constante de ionização do ácido sulfúrico (H2SO4)

Equação de ionização do ácido sulfúrico
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
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
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).

Sigla utilizada na representação da constante de ionização de ácidos e bases
Sigla utilizada na representação da constante de ionização de ácidos e bases
Publicado por: Diogo Lopes Dias
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Lista de Exercícios

Questão 1

A seguir, são fornecidas as equações do equilíbrio químico e as constantes de dissociação referentes à adição de três bases à água, à 25 oC:

Sobre esses equilíbrios, são feitas as seguintes afirmações:

I. O hidróxido de sódio é o que apresenta maior dissociação.

II. O hidróxido de cálcio é uma base mais forte que o hidróxido de sódio.

III. A ordem de basicidade para essas substâncias é NaOH > Ca(OH)2 > Al(OH)3 .

IV. O hidróxido de alumínio possui uma maior tendência em liberar íons OH- que o hidróxido de cálcio.

Estão corretas:

a) III

b) I, III e IV

c) I, II e IV

d) I e II

e) I e III

Questão 2

Veja a seguinte tabela com a constante de ionização de quatro oxiácidos formados por cloro:

Analisando essa tabela, podemos verificar que:

a) Entre os ácidos fornecidos, o HClO3 é um exemplo de ácido moderado.

b) O ácido mais fraco é o HClO3.

c) O ácido HClO3 é mais fraco que o HClO.

d) O ácido HClO2 produz mais cátions H3O+ em água do que o HClO3.

e) O ácido que mais ioniza em água é o HClO4.

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