O pH é o principal parâmetro medido na determinação da qualidade da água. Indica se uma fonte de água é de boa qualidade para ser usada como bebida e outras necessidades domésticas. Além disso, manter o pH apropriado também é crítico para algumas reações químicas. O pH de um sistema depende da concentração de íons de hidrogênio presentes nesse sistema. A concentração de íons de hidrogênio em uma solução é a quantidade de íons de hidrogênio (em unidades de mol) presentes em um litro de solução. pH é o valor logarítmico do inverso da concentração de íons de hidrogênio. Esta é a relação entre íons de hidrogênio e pH.

Principais áreas cobertas

1. O que são íons de hidrogênio - Definição, Propriedades 2. O que é pH - Definição, Propriedades, Escala e Medidas 3. Qual é a relação entre íons de hidrogênio e pH - Explicação com exemplos

Termos-chave: acidez, alcalinidade, basicidade, íons de hidrogênio, íon de hidrônio, pH, próton

O que são íons de hidrogênio

Os íons de hidrogênio são as formas iônicas do elemento Hidrogênio; isso é dado pelo símbolo H⁺. Um íon é formado quando os elétrons são removidos ou adicionados a um átomo. Quando os elétrons são removidos de um átomo, ele se torna um cátion. Quando os elétrons são adicionados a um átomo, ele se torna um ânion. O hidrogênio possui apenas um elétron em seus átomos neutros na fase gasosa. O isótopo mais estável de hidrogênio contém um próton em seu núcleo. Portanto, a carga positiva do núcleo (devido à presença do próton) é neutralizada pelo único elétron que possui. Mas quando esse elétron é removido do átomo de hidrogênio, apenas o próton com carga positiva está presente. Portanto, o hidrogênio se torna um íon de hidrogênio. Assim, o íon de hidrogênio é apenas um próton.

Em soluções aquosas, este íon de hidrogênio ou próton está em combinação com H₂Moléculas de O (água). Então é chamado de íon hidrônio. O símbolo do íon hidrônio é H₃O⁺. Este símbolo é criado a partir de H⁺-H₂O combinação.

Figura 1: A estrutura química do íon hidrônio

A acidez de um composto é determinada por sua capacidade de liberar íons de hidrogênio (ou prótons). Portanto, os ácidos fortes são compostos que podem ionizar completamente e liberar todos os íons de hidrogênio que possuem. Ácidos fracos são compostos que podem se dissociar parcialmente em seus íons e liberar alguns dos íons de hidrogênio. A quantidade de íons de hidrogênio presentes em um sistema pode ser determinada observando o pH desse sistema. Titulações ácido-base são baseadas principalmente em íons de hidrogênio presentes em um sistema. Uma base pode ser usada para determinar o número de íons de hidrogênio presentes em uma solução aquosa de um ácido.

Além disso, os íons de hidrogênio também podem existir ânions. Como o átomo de hidrogênio tem um elétron desemparelhado no orbital 1s, ele pode levar outro elétron ao orbital s para completar o orbital e obter a configuração eletrônica do Hélio (He). Então é indicado como H^–. Isso acontece porque o átomo de hidrogênio é composto por um próton e não há nenhuma outra carga positiva no átomo para neutralizar o elétron que chega.

Geralmente, o hidrogênio tende a formar o íon positivo, pois tem menos eletronegatividade em comparação com a maioria dos outros elementos. Mas quando está ligado a elementos como metais com eletronegatividade muito baixa que o hidrogênio, ele tende a formar ânions em vez de cátions.

O que é pH

O pH é o valor logarítmico do inverso da concentração de íons de hidrogênio (mais precisamente a atividade dos íons de hidrogênio). O pH é na verdade uma escala usada para determinar a acidez ou basicidade (Alcalinidade) de um sistema. O valor logarítmico ocorre porque a concentração de íons de hidrogênio em uma solução é muito baixa. Por exemplo, a concentração de íons de hidrogênio da água pura em 25^oC é cerca de 10^-7 mol / L. Portanto, considera-se a concentração de íons hidrogênio em vez da atividade e o valor logarítmico é utilizado para facilitar a identificação e comparação dessas concentrações. Ao calcular o pH, as unidades de concentração de íons de hidrogênio devem ser tomadas em mol / L.

A escala de pH varia de 1 a 14. pH 7 é considerado o pH neutro de um sistema. Os ácidos têm valores de pH inferiores a 7 e as bases têm valores de pH acima de 7. Ácidos fortes apresentam valores de pH de 1 a 3, enquanto ácidos fracos apresentam valores de pH de 4 a 6. Se um sistema tem um valor de pH próximo a 14, ele é considerado tão fortemente básico.

Figura 2: escala de pH

O pH pode ser medido usando vários métodos. Papéis de tornassol podem ser usados ​​para determinar se uma solução é ácida ou básica. Os papéis de pH podem ser usados ​​para determinar o valor do pH como um número inteiro. Métodos de titulação também podem ser usados.

Relação entre íons de hidrogênio e pH

Existe uma relação direta entre íons de hidrogênio e pH. O pH de uma solução depende da concentração de íons de hidrogênio nessa solução. O valor do pH é o valor logarítmico do inverso da atividade do íon hidrogênio. Como a concentração de íons de hidrogênio é frequentemente muito baixa, a atividade do íon é considerada igual à concentração de íons de hidrogênio. Então, o pH é o logaritmo do inverso da concentração de íons de hidrogênio.

pH = -log₁₀[uma_{H +}]

Onde a é a atividade.

pH = -log₁₀[H⁺_(aq)]

Portanto, existe uma relação direta entre o pH e a concentração de íons hidrogênio em uma solução.

Conclusão

O pH de uma solução depende principalmente da concentração de íons de hidrogênio nessa solução. A concentração do íon hidrogênio irá variar de acordo com as espécies químicas presentes naquela solução e as mudanças na temperatura dessa solução.

Referências:

1. “íon hidrogênio.” Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., N.d. Rede. Disponivel aqui. 26 de julho de 2017. 2. “O que é pH.”.N.p., N.d. Rede. Disponivel aqui. 26 de julho de 2017.

Cortesia de imagem:

1. ” Hydronium-3D-balls ”Por Benjah-bmm27 - Trabalho próprio, Domínio Público) via Commons Wikimedia