pH : Definição e Cálculo

 

Definição de pH

Representa a grandeza físico-química potencial hidrogénico ou potencial de hidrogénio iónico, visto ser calculado a partir da concentração de iões hidrogénio (H+) numa solução. A partir do valor do pH descobre-se o grau de acidez ou basicidade/alcalinidade dessa mesma solução. Na tabela em baixo estão valores de pH para algumas soluções comuns do dia-a-dia. Relacionado com o conceito de pH está o conceito de pOH, que mede a concentração de iões OH-. O termo pH foi introduzido por S.P.L. Sorensen em 1909. O “p” deriva do alemão “potenz”, que significa poder de concentração, e o “H” é para o ião hidrogénio.

elementos-ph-table2.jpg

 

Cálculo do pH

O valor do pH é calculado a partir da concentração de iões H+ presentes numa determinada solução:

 

pH = -log[H+]

 

onde o operador p representa o simétrico do logaritmo de base 10 da concentração dos iões hidrogénio. Como se pode ver, o pH é dado por um número positivo. Se não o sinal menos a afectar o logaritmo, o pH seria um numero negativo devido aos valores normalmente muito pequenos de [H+]. Repare-se que o termo [H+] na equação acima apenas diz respeito à parte numérica da concentração do ião de hidrogénio, pois não se pode determinar o logaritmo em unidades. Assim, tal como a constante de equilíbrio, o pH de uma solução é uma quantidade adimensional. As soluções podem então ser consideradas ácidas ou básicas consoante o valor do seu pH:

. Soluções ácidas: [H+] > 1,0 x 10 -7 M, pH < 7,00

. Soluções básicas: [H+] < 1,0 x 10 -7 M, pH > 7,00

. Soluções neutras: [H+] = 1,0 x 10 -7 M, pH = 7,00


Medidores de pH


Existem várias formas de medir o pH de uma solução sem recorrer a cálculos matemáticos:

- Indicadores de pHcompostos químicos (normalmente bases ou ácidos fracos) com determinadas propriedades, que, ao serem adicionados a uma determinada solução, vão alterar a sua cor dependendo do pH dessa solução. Isto acontece porque, sendo ácidos ou bases fracas, ao serem adicionados a uma solução, vão se ligar aos iões H+ e OH- , provocando uma alteração na sua configuração electrónica e alterando a sua cor. Na tabela seguinte estão alguns indicadores comuns em laboratório, assim como as suas cores a pH’s altos ou baixos, e o seu intervalo de mudança (valores para qual o indicador apresenta cores intermédias):

Indicador Cor a pH baixo Intervalo de pH de mudança de cor(aproximado) Cor a pH alto
Violeta de Metilo amarelo 0.0-1.6 azul-púrpura
Azul de Timol (primeira transição) vermelho 1.2-2.8 amarelo
Amarelo de Metilo vermelho 2.9-4.0 amarelo
Azul de Bromofenol amarelo 3.0-4.6 violeta
Vermelho do Congo azul 3.0-5.2 vermelho
Laranja de Metilo vermelho 3.1-4.4 amarelo
Púrpura de Bromocresol amarelo 5.2-6.8 violeta
Azul de Bromotimol amarelo 6.0-7.6 azul
Vermelho de Metila vermelho 4,4-6,2 amarelo
Vermelho de Fenol amarelo 6.6-8.0 vermelho
Azul de Timol (segunda transição) amarelo 8.0-9.6 azul
Fenolftaleína incolor 8.2-10.0 rosa-carmim
Timolftaleína incolor 9.4-10.6 azul
Amarelo de Alizarina R amarelo 10.1-12.0 vermelho
Carmim de Indigo azul 11.4-13.0 amarelo
Azul de Tornassol vermelho 1.0-6.9 azul-arroxeado

 

Existem também indicadores em fita de papel, os quais basta mergulhar na solução e verificar a cor que o papel adquire.

- Medidores electrónicos (pHmetros)

Hoje em dia já existem vários aparelhos que permitem determinar o pH de uma determina solução, os chamados medidores electrónicos de pH ou pHmetros, que sao bastantes úteis e facilitam em muito o processo. O funcionamento básico de um pH consiste basicamente em um eléctrodo acopolado a um medidor de pH (minivoltímetro) com uma escala que converte a tensão em valores de pH de uma solução. A medição potenciométrica do pH requer um eléctrodo indicador e um eléctrodo de referência, cada eléctrodo constituindo uma meia-célula. A meia-célula que corresponde ao eléctrodo de referência gera uma voltagem constante e que não depende do pH. A meia-célula correspondendo ao eléctrodo indicador é constituída por um eléctrodo de vidro. A membrana deste eléctrodo, que tem geralmente a forma de um bolbo, é fabricada a partir de um vidro especial de composição rigorosamente controlada. Esse vidro apresenta uma propriedade singular que o distingue dos vidros comuns: o contacto com uma solução aquosa provoca uma modificação superficial da estrutura.

fotografico1.jpg

Resumidamente, tudo se passa como se a água da solução transformasse a camada externa do vidro, inicialmente dura e compactada, numa película hidratada do tipo gel.

Essa camada gelatinosa extremamente fina permite a penetração dos iões H+ e, consequentemente, o aparecimento de uma voltagem (que irá ser medida pelo minivoltímetro), que é função linear do pH.

 

Fontes:

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~ por hiken em Novembro 17, 2007.

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