Química para o Enem: pH e pOH

Com o objetivo de auxiliar o estudante na preparação para o Enem, este texto fornece dicas importantes sobre o pH (potencial hidrogeniônico) e pOH (potencial hidroxiliônico) no Enem.

O pH e o pOH são amplamente estudados pela Química e, portanto, serão exigidos na prova de Ciências da Natureza. Eles estão ligados com a ocorrência da autoionização da água, isto é, a água produz espontaneamente baixíssimas concentrações de hidrônios (H₃O⁺) e hidroxilas (OH^-), sendo o produto dessas concentrações ([H₃O⁺].[OH^-]) sempre uma constante (constante de ionização da água ou Kw).

Pelo fato de uma solução aquosa sempre apresentar os íons hidrônio e hidróxido, as siglas pH e pOH podem ser utilizadas isoladamente ou em conjunto, mas sempre indicam o caráter ácido, básico ou neutro de uma solução.

Vamos às dicas?

1^a Dica: Significado de pH e pOH

• pH é a sigla utilizada para indicar a concentração em mol/L de cátions hidrônio (H₃O⁺) em uma solução.

• pOH é a sigla utilizada para indicar a concentração em mol/L de ânions hidróxido (OH^-) em uma solução.

2^a Dica: Fórmula geral para cálculos envolvendo pH e pOH

pH + pOH = 14

A expressão geral para cálculo de pH e pOH está relacionada com as concentrações de cátions hidrônio e ânions hidroxila provenientes da autoionização da água a 25^oC. Essas concentrações apresentam o mesmo valor (10^-7 mol/L), logo, o produto iônico ([H₃O⁺].[OH^-]) delas será 10^-14.

3^a Dica: Interpretação do valor do pH

• pH > 7: indica que a concentração de cátions hidrônio é menor que a concentração de ânions hidróxido na solução, por isso, a solução é considerada básica;

• pH = 7: indica que a concentração de cátions hidrônio e a de ânions hidróxido na solução são iguais, por isso, a solução é considerada neutra;

• pH < 7: indica que a concentração de cátions hidrônio é maior que a concentração de ânions hidróxido na solução, por isso, a solução é considerada ácida.

4^a Dica: Interpretação do valor do pOH

• pOH > 7: indica que a concentração de cátions hidrônio é maior que a concentração de ânions hidróxido na solução, por isso, a solução é considerada ácida;

• pOH = 7: indica que a concentração de cátions hidrônio e a de ânions hidróxido na solução são iguais, por isso, a solução é considerada neutra;

• pOH < 7: indica que a concentração de cátions hidrônio é maior que a concentração de ânions hidróxido na solução, por isso, a solução é considerada básica.

5^a Dica: Como calcular o pH

Para calcular o pH de uma solução, podemos utilizar duas expressões, que utilizam obrigatoriamente a concentração de cátions hidrônio (H₃O⁺):

pH = -log [H₃O⁺]

ou

10^-pH = [H₃O⁺]

6^a Dica: Como calcular o pOH

Para calcular o pOH de uma solução, podemos utilizar duas expressões, que utilizam obrigatoriamente a concentração de ânions hidróxido (OH^-):

pOH = -log [OH^-]

ou

10^-pOH = [OH^-]

7^a Dica: Determinação da concentração de hidrônios ou hidróxidos pela lei da diluição de Ostwald

Caso o exercício não forneça as concentrações de hidrônios ou hidróxidos para calcular o pH e o pOH, podemos determiná-las na expressão da diluição de Ostwald, desde que tenhamos a constante de ionização (Ki) e a molaridade (M) do soluto na solução.

Ki = α². M

Após encontrar o valor do grau de ionização (α), basta multiplicar a molaridade fornecida por ele:

[H₃O⁺] = M. α

ou

[OH^-] = M. α

OBS.: Caso o ácido tenha mais de um H₃O⁺ ou a base tenha mais de um grupo OH^-, devemos multiplicar essa quantidade nas expressões acima para determinar as concentrações ([H₃O⁺] ou [OH^-]).

Exemplo de cálculo de pH e pOH no Enem

(Enem 2014) Um pesquisador percebe que o rótulo de um dos vidros em que guarda um concentrado de enzimas digestivas está ilegível. Ele não sabe qual enzima o vidro contém, mas desconfia de que seja uma protease gástrica, que age no estômago digerindo proteínas. Sabendo que a digestão no estômago é ácida e no intestino é básica, ele monta cinco tubos de ensaio com alimentos diferentes, adiciona o concentrado de enzimas em soluções com pH determinado e aguarda para ver se a enzima age em algum deles. O tubo de ensaio em que a enzima deve agir para indicar que a hipótese do pesquisador está correta é aquele que contém:

a) cubo de batata em solução com pH = 9.

b) pedaço de carne em solução com pH = 5.

c) clara de ovo cozida em solução com pH = 9.

d) porção de macarrão em solução com pH = 5.

e) bolinha de manteiga em solução com pH = 9.

Resolução: O enunciado indica que a enzima atua em pH ácido, logo, as alternativas a), c) e e) podem ser eliminadas porque indicam pH = 9, o que caracteriza um meio básico. Como a enzima é uma protease, realiza a digestão de proteínas (carne), e não de carboidratos (macarrão).