Reações em Sistemas Aquosos – Reações ácido-base

ácido lático; pH; titulação

Calcular o pH de uma solução de ácido lático, mostrando que o valor, manuscrito no rótulo de um frasco contendo uma solução desse ácido, está incorreto.

Aprendizagens essenciais (11.º ano – pág. 13 e 14):

• Relacionar as concentrações dos iões H₃O⁺ e OH⁻, bem como o pH com aquelas concentrações em soluções aquosas, e, determinar o pH de soluções de ácidos (ou bases) fortes. Interpretar reações ácido-base de acordo com Brönsted e Lowry, explicando o que é um par conjugado ácido-base.

• Relacionar as concentrações de equilíbrio das espécies químicas envolvidas na ionização de ácidos monopróticos fracos (ou de bases) com o pH e a constante de acidez (ou basicidade), tendo em consideração a estequiometria da reação.

• Planear e realizar uma titulação ácido-base, interpretando o significado de neutralização e de ponto de equivalência.

Áreas de Competência do Perfil dos Alunos (C, D e I):

- Raciocínio e resolução de problemas

Interpretar informação (…) e desenvolver processos conducentes à construção de produtos e de conhecimento, usando recursos diversificados.

- Pensamento crítico e pensamento criativo

Pensar de modo abrangente e em profundidade, de forma lógica, observando,

analisando informação, experiências ou ideias…

- Saber científico, técnico e tecnológico

Compreender processos e fenómenos científicos que permitam a tomada de

decisão e a participação em fóruns de cidadania.

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A dificuldade deste item poderá prender-se com a implicação de integrar, na resolução, a ionização de um ácido e a sua titulação.

Para um aluno conseguir responder a este item com sucesso poderá começar por esquematizar a situação-problema, incorporando todos os dados para conseguir definir uma estratégia de resolução adequada.  

O primeiro passo da resolução consiste em analisar os dados referentes à titulação.

A realização experimental de uma titulação, em aula, poderá auxiliar o aluno a identificar mais facilmente o titulado e o titulante, a compreender o significado de “ponto de equivalência” e dos valores de concentração e volume de titulante a manipular.

Para os alunos apreenderem melhor o conceito de “ponto de equivalência” é importante que, na abordagem aos diversos problemas envolvendo titulações, se inicie a exploração a partir da expressão que traduz as proporções estequiométricas entre o ácido e a base em causa, neste caso, n (ácido) = n (base).

Iniciar pela expressão mais comum c (ácido) x V (ácido) = c (base) x V (base), embora de aplicação mais imediata em termos de cálculo, apela apenas à memorização.

Nestes itens que envolvem situações de evolução para estados de equilíbrio químico poderá ser útil construir um quadro resumo, organizando os dados relativos às espécies envolvidas na reação química reversível: no início da reação e após se atingir o equilíbrio químico, bem como a variação de cada uma das espécies.

Pode ser igualmente vantajoso incluir, na escrita das expressões de K_a, índices indicativos de equilíbrio nas concentrações, o que permite atribuir mais facilmente significado ao valor numérico, distinguindo os valores associados aos dois momentos já referidos: o início da reação e o momento em que se atinge o equilíbrio químico.

O cálculo de [H₃O⁺]_e, na situação de equilíbrio químico, é facilitada recorrendo às potencialidades da calculadora. A exploração em aula de exercícios que impliquem a  resolução de equações de segundo grau com recurso à calculadora poderá contribuir para a diminuição do tempo de resolução.

De salientar que não se deve aproximar a concentração do ácido não ionizado em equilíbrio à sua concentração inicial. Esta apenas é válida se a percentagem de ionização do ácido for inferior a 5% (https://library.fiveable.me/key-terms/ap-chem/5percent-approximation-rule), o que não se sabe à partida.