O ácido benzóico é um composto de interesse industrial e sintético. Possui grande aplicação na indústria de alimentos, sendo utilizado, por exemplo, na produção de conservantes. Para uma solução 0,10 mol / L de ácido benzóico (K a=6,6 times 10^-5), calcule:
pH;

Passo 1

Certo, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado fala sobre uma solução de ácido benzóico com concentração de 0,10, mol/L e uma constante de dissociação ácida ( Ka) de 6,6 times 10^-5. Nosso objetivo aqui é calcular o pH dessa solução. Para isso, precisamos entender um pouco sobre ácidos fracos e como eles se comportam em solução aquosa.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que o ácido benzóico é um ácido fraco. Isso significa que ele não se dissocia completamente em solução aquosa. Em vez disso, ele se ioniza parcialmente, formando íons de hidrogênio ( H^+) e íons benzóato ( C6H5COO^-). A constante de dissociação ácida ( Ka) nos dá uma medida de até que ponto o ácido se ioniza.

Passo 3

Vamos escrever a equação de dissociação do ácido benzóico na água:
C6H5COOH rightharpoons H^+ + C6H5COO^-
Aqui, C6H5COOH representa o ácido benzóico, H^+ o íon hidrogênio e C6H5COO^- o íon benzóato.

Passo 4

Agora, vamos definir as concentrações das espécies químicas no equilíbrio. Vamos chamar de x a concentração de H^+ formada:
  • Concentração inicial de C6H5COOH: 0,10, mol/L
  • Concentração inicial de H^+ e C6H5COO^-: 0, mol/L
No equilíbrio:
  • Concentração de C6H5COOH: 0,10 - x, mol/L
  • Concentração de H^+: x, mol/L
  • Concentração de C6H5COO^-: x, mol/L

Passo 5

Vamos usar a expressão da constante de dissociação ácida ( Ka):
Ka = [H^+][C6H5COO^-][C6H5COOH]
Substituindo as concentrações que definimos:
6,6 times 10^-5 = x cdot x0,10 - x = x^20,10 - x

Passo 6

Para resolver essa equação, vamos simplificar assumindo que x é muito menor que 0,10 (uma vez que Ka é pequeno, indicando pouca ionização). Assim, 0,10 - x approx 0,10. A equação fica:
6,6 times 10^-5 = x^20,10
Multiplicando ambos os lados por 0,10:
x^2 = 6,6 times 10^-5 times 0,10 = 6,6 times 10^-6
Agora, tiramos a raiz quadrada de ambos os lados para encontrar x:
x = raiz6,6 times 10^-6 approx 2,57 times 10^-3, mol/L

Passo 7

Como x = [H^+], podemos calcular o pH usando a fórmula:
pH = -log [H^+]
Substituindo x:
pH = -log (2,57 times 10^-3) approx 2,59

Resposta

O pH da solução de ácido benzóico é aproximadamente 2,59.

Exercícios relacionados