Whatsapp icon Whatsapp

Lei de Ostwald

A lei de Ostwald envolve uma expressão matemática que engloba constante de ionização, molaridade e grau de ionização em uma solução diluída.
Adição de água pura em uma solução ácida
Adição de água pura em uma solução ácida

A lei de Ostwald, ou Lei de diluição de Ostwald, foi proposta pelo químico de origem russo-germânica Friedrich Wilhelm Ostwald no final do século XIX. Seu objetivo era relacionar a concentração molar (Molaridade), a constante de equilíbrio e ionização ou dissociação (representada por Ki ou Kd) e o grau de ionização ou dissociação (representado por α) de um eletrólito.

Veja o significado de cada um dos componentes presentes na lei de Ostwald:

  • constante de equilíbrio de ionização ou dissociação (Ki ou Kd): é a relação entre as concentrações molares dos produtos e dos reagentes presentes em um equilíbrio de ionização ou dissociação. Por exemplo, para a equação de ionização:

Equação de ionização do ácido clorídrico (HCl)
Equação de ionização do ácido clorídrico (HCl)

O Ki será:

Ki = [H+].[Cl-]
      [HCl]

  • grau de ionização: é a quantidade de Hidrogênios (H) ou Hidroxilas (OH) que se convertem em cátion H+ ou OH- quando dissolvidos em água. Para calculá-lo, devemos dividir o número de moléculas ionizadas pelo número de moléculas adicionadas no meio:

α = número de moléculas ionizadas ou dissociadas
  número de moléculas totais

  • concentração molar (M): é a relação entre o número de mols do soluto (n1) presente em um determinado volume de solução (V). A unidade utilizada é sempre o mol/L. A expressão da molaridade é:

M = n1
     V

A lei de Ostwald propõe uma forma simples e direta para calcular a constante de equilíbrio de uma ionização ou dissociação, desde que o equilíbrio envolva um monoácido ou uma monobase presente em soluções diluídas (cuja quantidade de solvente é muito maior que a quantidade de soluto).

OBS.: Monoácido é o ácido que apresenta apenas um hidrogênio ionizável (H). A monobase apresenta apenas uma hidroxila (OH).

A expressão matemática criada por Ostwald é:

Ki = α2. M
       1- α

A interpretação de Ostwald em relação à sua lei foi a de que, quanto mais diluída for a solução, menor será sua concentração e, consequentemente, maior será a ionização ou dissociação do eletrólito.

Como existem eletrólitos fracos, moderados (apresentam α maior que 5% e menor que 50%) e fortes (possuem α maior que 50%), de acordo com o valor do α, o denominador da expressão da lei de Ostwald pode ou não ser utilizado. Se o valor do alfa for muito pequeno, sempre tenderá a 1. Por exemplo, se o α for 0,04:

1 - α

1- 0,04 = 0,96, que é muito próximo de 1

Com isso, quando o eletrólito for fraco, a expressão para o cálculo do Ki poderá ser expressa por:

Ki = α2. M

OBS.: Outro fator que podemos utilizar para saber se um eletrólito é fraco e, consequentemente, para não utilizar o denominador na lei de Ostwald é a constante de ionização (Ki). Se o Ki for menor que 10-6, significa que o eletrólito é fraco.

Acompanhe agora três exemplos de possíveis aplicações da Lei de diluição de Ostwald:

Exemplo 1: Uma solução 0,05 M de um ácido fraco HX apresenta uma constante de equilíbrio de ionização igual a 5.10-6. Determine, a partir dos dados fornecidos, o grau de ionização do ácido em questão.

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

a) 1 %

b) 2 %

c) 3 %

d) 4 %

e) 5 %

Dados do exercício:

M = 0,05 M ou 5.10-2

Ki = 5.10-6

α = ?

Como a constante de ionização apresenta um valor inferior a 10-5, não utilizaremos o denominador na expressão da lei de Ostwald.

Ki = α2.M

5.10-6 = α2.5.10-2

5,10-6 = α2
5.10-2           

10-6.10-2 = α2

10-4 = α2

√10-4 = α

α = 10-2

O exercício pede o grau de ionização em %, por isso, devemos multiplicar o resultado de α por 100:

α = 10-2 . 100

α = 1%. Letra a).

Exemplo 2- (UEM) Considere que, a 25ºC, temos uma solução ácida aquosa (ácido monoprótico) com concentração 0,02 mol/L e cujo grau de ionização do ácido é 15%. A essa temperatura, o valor da constante de ionização do ácido (Ka) é, aproximadamente,

a) 5,3 x 10-8.

b) 4,5 x 10-8.

c) 5,3 x 10-4.

d) 0,0045.

e) 4,5 x 10-4.

Dados do exercício:

M = 0,02 mol/L ou 2.10-2

Ki = ?

α = 15% ou 0,15 (após dividir por 100)

Como o grau de ionização do indicador é de 20 %, trata-se de um eletrólito moderado. Por isso, utilizaremos o denominador na expressão da lei de Ostwald.

Ki = α2.M
       1- α

Ki = (0,15)2.0,02
       1-0,15

Ki = 0,0225.0,02
       0,85

Ki = 0,00045
      0,85

Ki = 0,00053 mol/L ou 5,3.10-4 mol/L. Letra c).

Exemplo 3: (ITA-SP- Adaptada) Um indicador ácido-base monoprótico tem cor vermelha em meio ácido e cor laranja em meio básico. Considere que a constante de dissociação desse indicador seja igual a 8,0 10-5. Assinale a opção que indica a quantidade, em mols, do indicador que, quando adicionada a 1 L de água pura, seja suficiente para que 80% de suas moléculas apresentem a cor vermelha após alcançar o equilíbrio químico.

a) 1,3 x 10-5

b) 3,2 x 10-5

c) 9,4 x 10-5

d) 5,2 x 10-4

e) 1,6 x 10-3

Dados do exercício:

M = ?

Ki = 8.10-5

α = 20 % ou 0,20 (após dividir por 100)

OBS.: O valor de alfa (α) é 20% porque o enunciado é bem claro quando diz que 80% das moléculas apresentam cor vermelha, ou seja, não foram dissociadas, já que a cor vermelha é do indicador não dissociado, segundo o equilíbrio.

Como o grau de ionização do indicador é de 20%, trata-se de um eletrólito moderado. Por isso, utilizaremos o denominador na expressão da lei de Ostwald.

Ki = α2.M
       1- α

8.10-5 = (0,2)2.M
            (1- 0,2)

8.10-5 = 0,04.M
             0,8

8.10-5 . 0,8 = 0,04. M

6,4.10-5 = 0,04 . M

6,4.10-5 = M
0,04         

M = 160.10-5 mol/L ou 1,6.10-3 mol/L. Letra e).

Publicado por Diogo Lopes Dias
Assista às nossas videoaulas

Artigos Relacionados

Classificação das Bases
Como a solubilidade se relaciona com o grau de dissociação de bases.
É importante classificar os reagentes ácidos usados em laboratórios químicos, entre outros fatores, por questão de segurança e para manuseá-los melhor
Classificação dos ácidos
Descubra quais são os quatro critérios de classificação dos ácidos e como determinar a sua força.
Pressões de diferentes gases medidas em barômetros
Constante de Equilíbrio Kp
Entenda a diferença da constante de equilíbrio Kp para a Kc, como escrever a sua expressão para as reações em equilíbrio e como interpretá-la.
O cálculo da constante de equilíbrio das reações ajuda a determinar se a reação atingiu o equilíbrio químico ou se ele está deslocado
Cálculo da constante de equilíbrio Kc
Veja como é fácil fazer o cálculo da constante de equilíbrio e determinar o valor de Kc para as reações.
A expressão do cálculo da constante de ionização segue o padrão de outras constantes
Cálculo da constante de ionização
Clique e aprenda quais são as possíveis formas de realizar o cálculo da constante de ionização de um eletrólito em água.
Etapas da ionização
Dissociação e Ionização
Svant August Arrhenius, dissociação iônica, ionização, condutividade elétrica, compostos iônicos, soluções aquosas, sal de cozinha, soda cáustica, corrente elétrica, dissociação iônica.
Quando adicionado à água, o ácido clorídrico sofre ionização
Equação de ionização dos ácidos
Veja como deve ser realizada a montagem da equação de ionização de um ácido inorgânico.
Representação dos íons de algumas bases dissociadas
Equações de dissociação das bases
Aprenda a interpretar e a construir equações de dissociação de bases!
Cientista anotando dados de reação em equilíbrio químico e calculando o grau de equilíbrio dela
Grau de Equilíbrio
Conheça o grau de equilíbrio (?) e qual a sua utilidade para resolver questões envolvendo equilíbrio químico e a constante Kc.
Seguindo qualquer caminho o destino é um só: princípio da Lei de Hess.
Lei de Hess
Qual a relação desta lei com a variação de entalpia em reações químicas?
Na titulação, usa-se uma solução com concentração conhecida, que fica na bureta (ilustração), para descobrir a concentração de outra solução
Titulação ácido-base
Neste texto, você verá o que é uma titulação ácido-base, o passo a passo de como realizá-la em laboratório e como proceder com os cálculos.
A temperatura de ebulição da água depende da pressão atmosférica exercida sobre a superfície do líquido
Variação da pressão atmosférica e ponto de ebulição
Entenda por que em lugares onde a altitude é menor, o ponto de ebulição da água também é menor.

Outras matérias

Biologia
Matemática
Geografia
Física
Vídeos
video icon
Sigmund Freud
Filosofia
Sigmund Freud
Nessa videoaula você conhecerá mais sobre a vida e estudos do "pai" da psicanálise.
video icon
Thumb Brasil Escola
Literatura
Realismo fantástico
Trazemos uma análise sobre realismo fantástico. Assista já!
video icon
Thumb Brasil Escola
Química
Funções orgânicas
Tire um tempo para entender melhor o que são as amidas.