Lei da Diluição de Ostwald Se você entendeu bem o que acontece com um sistema que envolve processos reversíveis até que o equilíbrio dinâmico seja atingido, poderá deduzir a expressão relativa à Lei da Diluição de Ostwald. Ela diz respeito à relação entre a constante de dissociação de um eletrólito fraco (ácido ou base) e a concentração da solução desse ácido. Suponhamos n mol de um ácido genérico HA sendo colocados em água, de modo que, para cada mol inicial, somente uma fração α se ionize: Início
HA(aq)
H1(aq)
A2(aq)
n mol
0
0
n ? α mol
n ? α mol
n ? α mol
n ? α mol
Ionizam-se
n ? α mol
Equilíbrio
(n 2 n ? α) mol
Ka 5
[H1] ? [A2] [HA]
formando
n?α ? n?α n 2 ? α2 n 2 ? α2 n α2 V V 5 5 5 5 ? n2n?α V V ? (n 2 n ? α) V ? n(1 2 α) (1 2 α) V
n representa a concentração do ácido em mol/L, [HA]. Temos, então, a expressão V da Lei da Diluição de Ostwald:
Ka 5
[HA] ? α2
α: grau de dissociação expresso em decimal
12α
[HA]: concentração do HA (mol/L)
A fórmula matemática acima expressa os trabalhos do químico alemão Friedrich Wilhelm Ostwald (1853-1932), que podem ser assim resumidos: quanto mais diluída for a solução de um eletrólito (quanto maior for V), maior será seu grau de dissociação (α).
Tal conclusão está contida na expressão da Lei da Diluição de Ostwald. Vamos analisar a fórmula e interpretá-la:
Ka 5 ▸▸
▸▸
n V
α
2
?
(1 2 α)
Ka é uma constante, ou seja, se não há mudança de temperatura, Ka apresenta sempre o mesmo valor. Se V (volume de solução) aumentar com a diluição, para que a relação permaneça constante, o numerador deverá aumentar. Mas n, quantidade de matéria inicial do ácido, não se altera com a diluição; portanto, α2 deverá aumentar.
Porcentagem de ácido dissociado em função da concentração
EDIÇÃO DE ARTE/ARQUIVO DA EDITORA
O gráfico ao lado mostra que a porcentagem de ionização do ácido acético cai acentuadamente com a concentração da solução. Assim, aproximadamente 4% do ácido acético são ionizados em solução 0,01 mol/L, enquanto apenas 1,3% é ionizado em solução 0,1 mol/L.
Porcentagem de ionização
DIVULGAÇÃO PNLD
Mas
12 10 ácido acético Ka 5 1,8 ∙ 1025
8 6 4 2 0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
Concentração (mol L21) Gráfico elaborado com base em: MASTERTON, W. L.; SLOWINSKI, E. J. Química geral superior. 4. ed. Rio de Janeiro: Interamericana, 1978. p. 372.
Para eletrólitos muito fracos, como o valor de α é relativamente baixo, podemos dizer que 1 2 α . 1. Nesse caso, vale a expressão K a 5 [HA] ? α2 (eletrólitos fracos).
O fato de a diluição de um ácido levar a um aumento de seu grau de ionização significa que, para uma mesma concentração de ácido, a diluição levará a uma concentração de íons relativamente maior. Capítulo 8 Acidez e basicidade em meio aquoso
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