Hidrólise de Íons
Autor: Matheus Castro | Publicado: 2011-10-25T16:04:00-02:00

Hidrólise é um termo útil, oriundo da definição de Arrhenius de ácidos e bases, e significa “quebra pela água”. A hidrólise é uma reação entre um ânion ou um cátion e a água, com fornecimento de íons OH- ou H+ para a solução.   Hidrólise de Ânions:  A hidrólise de um ânion A- pode ser representada como: A-(aq) + H2O(l) = HA(aq) + OH-(aq). A reação consiste na remoção de prótons das moléculas de água para formar moléculas de HA e íons hidróxidos, tornando a solução básica. Segundo Arrhenius, esta reação ocorre porque HA é um ácido fraco. Em outras palavras, afirmar que HA é um ácido fraco equivale a afirmar que a ligação na molécula de HA é suficientemente forte para evitar que esta molécula se dissocie completamente. A hidrólise do ânion ocorre quando A- é uma base suficientemente forte para remover um próton da água e estabelecer o equilíbrio acima.   Um ácido fraco de Arrhenius é o produto da hidrólise de um ânion e quanto mais fraco for esse ácido maior o grau de hidrólise do ânion. Por exemplo, pode-se prever que o ânion cianeto (CN-) hidrolise mais que o fluoreto (F-), porque HCN é um ácido mais fraco do que HF. (Ka HCN = 1,0 x 10-10 e Ka HF = 6,7 x 10-4). Quanto mais fraco um ácido, mas fortemente seu próton está ligado à molécula e, conseqüentemente, maior a tendência de seu ânion hidrolisar para formar a molécula do ácido. Pela definição de Brönsted-Lowry, quanto mais fraco o ácido, mais forte será sua base conjugada (veja mais detalhes em teoria ácido-base).   Quando o ânion A- hidrolisa, o seguinte equilíbrio é estabelecido: A-(aq) + H2O(l) = HA(aq) + OH-(aq) e a condição para esse equilíbrio é: [HA][OH-] / [A-]. O valor desse equilíbrio é denominado constante de hidrólise ou constante hidrolítica, e representado por Kh. Os valores dessas constantes raramente são dadas em tabelas, uma vez que é muito fácil calculá-los a partir de outros valores de constantes. Veja a dedução:  Multiplicando-se o numerador e o denominador da condição de equilíbrio anterior, por [H+], obtemos: Kh = [HA][OH-][H+] / [A-][H+]. Mas perceba que [OH-][H+] é igual a Kw e que [HA] / [A-][H+] é o inverso de Ka. Assim, simplificando, temos: Kh = 1/Ka . Kw. Para ânions, portanto, a constante de hidrólise é dada por:          Kh   = Kw / Ka         Ka é a constante de dissociação de um ácido fraco formado durante a hidrólise. Como estas constantes são bastante conhecidas e facilmente disponíveis e o valor de Kw é constante (10-14), fica fácil calcular o valor de Kh para ser usado num cálculo de hidrólise. Veja um exemplo de problema:  Calcule o pH e a percentagem de hidrólise em uma solução aquosa de NaCN 1,0 mol/L (25 oC).  NaCN é um sal solúvel em água e por isso está totalmente dissociado, formando Na+ (1,0 mol/L) e CN-(1,0 mol/L). Sabemos que o íon de sódio não hidrolisa (NaOH é uma base forte) e que o cianeto hidrolisa (HCN é um ácido fraco). A equação da hidrólise do cianeto é  CN-(aq) + H2O(l) = HCN(aq) + OH-(aq) e a condição para esse equilíbrio é dada por [HCN][OH-] / [CN-] = Kh. Podemos calcular facilmente o valor de Kh:  Da tabela de Ka para ácidos fracos retiramos o Ka para o HCN (4,0 x 10-10):  Kh = Kw / Ka igual a Kh = (1,0 x 10-14) / (4,0 x 10-10). Então Kh = 2,5 x 10-5  Agora suponhamos que seja y o número de mols de cianeto que hidrolisa por litro. Assim, no equilíbrio temos:  [HCN] = y  [OH-] = y  [CN-] = 1,0 – y  Substituindo na condição de equilíbrio, obtemos: [y][y] / (1,0 – x) = 2,5 x 10-5  Admitiremos que y é um valor muito inferior a 1, já que o HCN é um ácido muito fraco e, por isso, pouquíssimas moléculas estão dissociadas, ou seja, existem pouquíssimas espécies iônicas em solução. Assim, desprezamos a diferença 1,0 – y, e tratamos o denominador apenas como 1,0. A equação fica assim: y2 = 2,5 x 10-5 (para facilitar) y2 = 25,0 x 10-6 ou y = 5,0 x 10-3 (*)  [H+] = Kw / [OH-] igual [H+] = (1,0 x 10-14) / (5,0 x 10-3) = 2,0 x 10-12 mol/L  Cálculo do pH: -log (2,0 x 10-12) = – (log 2 + log 10-12). Então pH = 11,7  Percentagem de hidrólise [(mols de CN- hidrolisados / total de mols de CN-) x 100]:  (5,0 x 10-3 / 1,0) x 100 = 0,5%  (*) OBS: Para se extrair a raiz quadrada de um radicando do tipo A x 10-b faz-se = (raiz de A) x (raiz de 10-b), sendo que raiz quadrada de 10-b é igual a 10-b/2.   Hidrólise de Cátions:  A hidrólise de um cátion M+ pode ser representada como: M+(aq) + H2O(l) = MOH(aq) + H+(aq). A reação forma moléculas de MOH e íons hidroxônio, tornando a solução ácida. Segundo Arrhenius, esta reação ocorre porque MOH é uma base fraca. Em outras palavras, afirmar que MOH é uma base fraca equivale a afirmar que a ligação na molécula de MOH é suficientemente forte para evitar que esta molécula se dissocie completamente.   Quando o cátion M+ hidrolisa, o seguinte equilíbrio é estabelecido: M+(aq) + H2O(l) = MOH(aq) + H+(aq) e a condição para esse equilíbrio é: [MOH][H+] / [M+]. Como já vimos anteriormente, a constante de hidrólise (Kh) pode ser calculada a partir de Kw e da constante de dissociação do eletrólito fraco. Para hidrólise de cátions, tem-se a seguinte relação:          Kh   = Kw / Kb         Kb é a constante de dissociação de uma base fraca formado durante a hidrólise. Veja um exemplo de problema:  Calcule o pH de uma solução de NH4Cl 0,2 mol/L (25 oC).  Cloreto de amônio é um sal solúvel em água e por isso está totalmente dissociado, formando NH4+ (0,2 mol/L) e Cl- (0,2 mol/L). Sabemos que o íon cloreto não hidrolisa (HCl é um ácido forte) e que íon amônio hidrolisa (NH4OH é uma base fraca). A equação da hidrólise do íon amônio é  NH4+(aq) + H2O(l) = NH4OH(aq) + H3O+(aq) e a condição para esse equilíbrio é dada por [NH4OH][H3O+] / [NH4+] = Kh. Podemos calcular facilmente o valor de Kh:  Da tabela de Kb para bases fracas retiramos o Kb para o NH4OH (1,8 x 10-5):  Kh = Kw / Kb igual a Kh = (1,0 x 10-14) / (1,8 x 10-5). Então Kh = 5,6 x 10-10  Se x é o número de mols de NH4+ que hidrolisa por litro, temos, no equilíbrio:  [NH4OH] = y  [H3O+] = y  [NH4+] = 0,2 – y  Substituindo na condição de equilíbrio, obtemos: [x][x] / (0,2 – x) = 5,6 x 10-10  Como fizemos anteriormente e como é de costume, admitiremos que y é um valor muito inferior a 0,2, já que o NH4OH é uma base muito fraca e, por isso, pouquíssimas moléculas estão dissociadas, ou seja, existem pouquíssimas espécies iônicas em solução. Assim, desprezamos a diferença 0,2 – y, e tratamos o denominador apenas como 0,2. A equação fica assim: y2 = 0,2 x 5,6 x 10-10 igual a y2 = 1,12 x 10-10 então y = 1,06 x 10-5  [H3O+] = 1,06 x 10-5 mol/L  Cálculo do pH: -log (1,06 x 10-5) = – (log 1,06 + log 10-5). Então pH = 4,97.