Exercícios: O produto iónico da água

A água pura é um mau condutor da corrente elétrica, mas conduz ligeiramente: entre duas moléculas de água ocorre, em muito pequena extensão, uma transferência de protões — a autoprotólise da água.

1. a) Escreve a equação química da autoprotólise da água, que origina iões hidrónio e iões hidróxido.
2. b) Escreve a expressão do produto iónico da água, $K_w$, a partir dessa equação.
3. c) A 25 °C, $K_w = 1,0 \cdot 10^{-14}$. Na água pura as concentrações dos dois iões são iguais: calcula o valor de cada uma delas.

Em qualquer solução aquosa a 25 °C verifica-se $[\text{H}_3\text{O}^+] \cdot [\text{OH}^-] = 1,0 \cdot 10^{-14}$, o que permite calcular uma das concentrações conhecendo a outra.

1. a) Copia e completa a tabela seguinte, calculando a concentração em falta e classificando cada solução em ácida, neutra ou básica.

Solução	$[\text{H}_3\text{O}^+]$ (mol/dm³)	$[\text{OH}^-]$ (mol/dm³)	Caráter
A — sumo de tomate	$1,0 \cdot 10^{-4}$	?	?
B — solução de sal	?	$1,0 \cdot 10^{-7}$	?
C — produto de limpeza	$5,0 \cdot 10^{-12}$	?	?
D — água mineral gaseificada	?	$2,5 \cdot 10^{-9}$	?

1. b) Explica, com base nos valores da tabela, por que razão é errado dizer que «uma solução ácida não contém iões $\text{OH}^-$».

O valor de $K_w$ depende da temperatura. A 60 °C, por exemplo, $K_w = 1,0 \cdot 10^{-13}$. Usa $\sqrt{10} = 3,16$ e $\log 3,16 = 0,50$.

1. a) Calcula a concentração de iões hidrónio na água pura a 60 °C.
2. b) Calcula o pH da água pura a essa temperatura.
3. c) A água pura a 60 °C deixou de ser neutra por ter pH inferior a 7? Justifica.
4. d) Conclui, a partir da variação de $K_w$ com a temperatura, se a autoprotólise da água é um processo endotérmico ou exotérmico. Justifica com o princípio de Le Châtelier.