Equilíbrio Iônico

Equilíbrio Iônico – Eletroquímica

O estudo do equilíbrio iônico e da eletroquímica é fundamental na Química, principalmente quando se trata de reações em soluções aquosas. Esses conceitos estão diretamente ligados ao comportamento dos íons na água, ao pH das substâncias e às reações de oxirredução. No ENEM, esse conteúdo é cobrado com foco em aplicações do cotidiano, como pilhas, baterias, corrosão e tratamento de água.

O que é equilíbrio iônico?

O equilíbrio iônico ocorre em soluções aquosas quando os íons de um eletrólito (ácido, base ou sal) estão presentes em concentrações constantes. Isso significa que a taxa de dissociação (ou ionização) do composto é igual à taxa de recombinação dos íons. Esse tipo de equilíbrio é dinâmico, ou seja, as reações direta e inversa acontecem ao mesmo tempo, mantendo as concentrações constantes.

Ionização e dissociação

• Ionização: Ocorre com substâncias moleculares, como os ácidos, que formam íons ao reagirem com a água. Exemplo: HCl → H⁺ + Cl⁻
• Dissociação: Ocorre com substâncias iônicas, como os sais, que liberam íons já existentes quando dissolvidos na água. Exemplo: NaCl → Na⁺ + Cl⁻

Produto iônico da água (Kw)

A água sofre uma autoionização muito pequena, formando íons H⁺ (ou H₃O⁺) e OH⁻. A constante desse equilíbrio é chamada de produto iônico da água (Kw):

H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻

Kw = [H⁺] × [OH⁻] = 1 × 10⁻¹⁴ (a 25°C)

Esse valor é importante para calcular o pH e o pOH das soluções.

pH e pOH

• pH indica a concentração de íons H⁺ (ou H₃O⁺) em uma solução.
• pOH indica a concentração de íons OH⁻.

As fórmulas são:

• pH = –log [H⁺]
• pOH = –log [OH⁻]
• pH + pOH = 14

Escala de pH:

• pH < 7: solução ácida
• pH = 7: solução neutra
• pH > 7: solução básica

Força de ácidos e bases

A força de um ácido ou base depende do grau de ionização ou dissociação:

• Ácido forte: ioniza quase completamente (ex: HCl, H₂SO₄)
• Ácido fraco: ioniza parcialmente (ex: ácido acético – CH₃COOH)
• Base forte: dissocia quase totalmente (ex: NaOH, KOH)
• Base fraca: dissocia parcialmente (ex: NH₃)

Quanto maior a concentração de íons H⁺ ou OH⁻, maior é a força do ácido ou da base.

Hidrólise salina

É a reação do sal com a água, alterando o pH da solução. Dependendo do tipo de ácido e base que formaram o sal, ele pode deixar a solução ácida, básica ou neutra:

• Sal de ácido forte e base forte: solução neutra (ex: NaCl)
• Sal de ácido fraco e base forte: solução básica (ex: CH₃COONa)
• Sal de ácido forte e base fraca: solução ácida (ex: NH₄Cl)

Introdução à Eletroquímica

A eletroquímica estuda as reações que envolvem transferência de elétrons (oxirredução) e a relação entre energia química e energia elétrica. Ela se divide em dois tipos principais de processos:

• Pilhas (ou células galvânicas): transformam energia química em energia elétrica.
• Eletrólise: transforma energia elétrica em energia química.

Oxidação e redução

• Oxidação: perda de elétrons (número de oxidação aumenta).
• Redução: ganho de elétrons (número de oxidação diminui).

O agente redutor é a substância que sofre oxidação e o agente oxidante é a substância que sofre redução.

Pilhas eletroquímicas

São dispositivos que produzem corrente elétrica a partir de reações espontâneas de oxirredução. A pilha mais famosa é a pilha de Daniell, que possui dois eletrodos:

• onde ocorre a oxidação (polo negativo)
• Cátodo: onde ocorre a redução (polo positivo)

Os elétrons fluem do ânodo para o cátodo por meio de um fio condutor, gerando corrente elétrica.

Eletrólise

É o processo inverso da pilha. Na eletrólise, uma corrente elétrica externa é aplicada para forçar uma reação química não espontânea. Esse processo é usado na purificação de metais, na produção de gás hidrogênio e na recarga de baterias.

Conclusão

O equilíbrio iônico e a eletroquímica são conteúdos que conectam conceitos teóricos com aplicações práticas do dia a dia. Eles ajudam a entender como funcionam as pilhas, o pH dos alimentos, a acidez do solo e até o tratamento da água. No ENEM, é comum que esses temas apareçam em questões contextualizadas, por isso, dominar esses conceitos é essencial para garantir bons resultados.