O ácido acético, CH3 COOH, possui um Ka=1.8 times 10^-5. Calcule a porcentagem de ionização do ácido acético em concentrações de 1 M, 0.1 M e 0.01 M . Como que a diluição afeta a ionização de ácidos fracos?

Passo 1

Então, a gente tem o ácido acético ( CH3COOH) com um Ka = 1.8 times 10^-5. A pergunta é para calcular a porcentagem de ionização desse ácido em três concentrações diferentes: 1 M, 0.1 M e 0.01 M. Além disso, queremos entender como a diluição afeta a ionização de ácidos fracos. Para resolver isso, vamos usar conceitos de equilíbrio químico e a expressão do Ka.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é porcentagem de ionização. É a fração do ácido que se dissocia em íons, multiplicada por 100%. Matematicamente, é dada por:
Porcenta>=m de ionização = ( [A^-][HA] ) times 100% çã
Onde [A^-] é a concentração do íon resultante e [HA] é a concentração inicial do ácido.

Passo 3

Para encontrar [A^-] e [H^+], usamos a expressão do constante de dissociação ácida ( Ka):
Ka = [H^+][A^-][HA]
Como o ácido é fraco, assumimos que a quantidade que se ioniza é pequena em relação à concentração inicial, então [HA] approx C, onde C é a concentração inicial.

Passo 4

Vamos representar a quantidade ionizada como x. Então:
[H^+] = x [A^-] = x [HA] = C - x approx C
Substituindo na expressão do Ka:
Ka = x times xC = x^2C

Passo 5

Resolvendo para x:
x = raizKa times C
Esse x representa a concentração de íons dissociados.

Passo 6

Agora, vamos calcular para cada concentração:
Para 1 M:
x = raiz1.8 times 10^-5 times 1 = raiz1.8 times 10^-5 approx 4.24 times 10^-3 , M
Porcentagem de ionização:
( 4.24 times 10^-31 ) times 100% approx 0.424%
Para 0.1 M:
x = raiz1.8 times 10^-5 times 0.1 = raiz1.8 times 10^-6 approx 1.34 times 10^-3 , M
Porcentagem de ionização:
( 1.34 times 10^-30.1 ) times 100% approx 1.34%
Para 0.01 M:
x = raiz1.8 times 10^-5 times 0.01 = raiz1.8 times 10^-7 approx 1.34 times 10^-4 , M
Porcentagem de ionização:
( 1.34 times 10^-40.01 ) times 100% approx 1.34%

Resposta

A porcentagem de ionização do ácido acético é aproximadamente:
  • 0.424% em 1 M
  • 1.34% em 0.1 M
  • 1.34% em 0.01 M
Observa-se que conforme a concentração do ácido acético diminui (diluição), a porcentagem de ionização aumenta. Isso acontece porque, com menos concentração de ácido, uma maior fração das moléculas de ácido pode se dissociar, aumentando a porcentagem de ionização dos ácidos fracos.

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