O ácido benzóico é um sólido branco pouco solúvel em água. É usado como conservante de alimentos, na produção de corantes, perfumes e medicamentos. Calcule o pH de uma solução de ácido benzóico que foi preparada pela dissolução de 0,244 g do ácido em água suficiente para preparar 100 mL de solução. Dados: Massa Molecular do ácido benzóico C6H5COOH

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pede para calcular o pH de uma solução de ácido benzóico. A gente vai precisar usar conceitos de química sobre ácidos fracos, como calcular a concentração molar e aplicar a constante de dissociação ácida. Vamos resolver passo a passo para entender tudo direitinho.

Passo 2

Primeiro, vamos descobrir quantos mols de ácido benzóico foram dissolvidos. A massa dada é 0,244 g e precisamos saber a massa molecular do ácido benzóico, que é C6H5COOH. Calculando:
Massa mo<=cular = 7 times 12,01 + 6 times 1,01 + 2 times 16,00 = 122,12 , g/mol
Agora, os mols são:
Mols = 0,244 , g122,12 , g/mol approx 0,002 , mol

Passo 3

Em seguida, vamos calcular a concentração molar da solução. Sabemos que dissolvemos os mols em 100 mL de água, que é 0,1 L. A concentração molar (M) é:
M = 0,002 , mol0,1 , L = 0,02 , M

Passo 4

Agora, como o ácido benzóico é um ácido fraco, ele se ioniza parcialmente na água. Usamos a constante de dissociação ácida ( Ka) para calcular a concentração de íons H^+. A equação de ionização é:
C6H5COOH rightarrow C6H5COO^- + H^+
Assumindo que Ka = 6,4 times 10^-5, montamos a expressão do Ka:
Ka = [C6H5COO^-][H^+][C6H5COOH]
Como a ionização é pequena, podemos simplificar e dizer que [H^+] = [C6H5COO^-] e [C6H5COOH] approx 0,02 , M.

Passo 5

Substituindo na expressão do Ka:
6,4 times 10^-5 = [H^+]^20,02
Resolvendo para [H^+]:
[H^+]^2 = 6,4 times 10^-5 times 0,02 = 1,28 times 10^-6
[H^+] = raiz1,28 times 10^-6 approx 1,13 times 10^-3 , M

Passo 6

Finalmente, calculamos o pH usando a fórmula:
pH = -log [H^+]
Substituindo:
pH = -log (1,13 times 10^-3) approx 2,95

Resposta

O pH da solução de ácido benzóico preparada é aproximadamente 2,95.

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