O ácido fórmico é usado em tingimento têxtil, na produção de monóxido de carbono, no tratamento contra reumatismo, na produção de ácido oxálico, como germicida, como desinfetante, e na produção de outros produtos orgânicos. Após atingir o equilibrio, o pH de uma solução preparada pela adição de 0,150 mol de ácido fórmico HCHO para formar 0,500 L de solução, foi de 2,14 . Determine a constante de equilibrio Ka deste ácido.

Passo 1

Vamos resolver um exercício de química onde precisamos encontrar a constante de equilíbrio ($ K_a $) do ácido fórmico (HCOOH). Para isso, vamos utilizar conceitos de acidimetria e equilíbrio químico. Precisamos calcular as concentrações das espécies químicas na solução usando o pH fornecido.

Passo 2

Primeiro, vamos determinar a concentração inicial do ácido fórmico na solução. Temos 0,150 mol de HCOOH dissolvidos em 0,500 litros de solução. A concentração inicial ($ C_0 $) é calculada dividindo o número de mols pelo volume:
C0

Passo 3

Sabemos que o pH da solução é 2,14. O pH está relacionado à concentração de íons hidrogênio ($ [H^+] $) pela fórmula:
[H^+]
Para encontrar $ [H^+] $, rearranjamos a fórmula:
pH = -log [H^+]

Passo 4

A reação de ionização do ácido fórmico é:
HCOOH <=ftharpoons H^+ + HCOO^-
No equilíbrio, a concentração de $ H^+ $ e $ HCOO^- $ será igual a $ 7,24 \times 10^{-3} , M $, conforme calculamos no passo anterior.

Passo 5

Vamos montar uma tabela para visualizar as concentrações antes e depois do equilíbrio:
Espécie Inicial (M) Variação (M) Equilíbrio (M)
HCOOH 0,300 -7,24e-3 0,29276
H⁺ 0 +7,24e-3 7,24e-3
HCOO⁻ 0 +7,24e-3 7,24e-3

Passo 6

A constante de equilíbrio ($ K_a $) é dada pela expressão:
Ka
Substituindo os valores das concentrações no equilíbrio:
Ka = [H^+][HCOO^-][HCOOH]

Resposta

A constante de equilíbrio $ K_a $ do ácido fórmico é aproximadamente $ 1,8 \times 10^{-4} $.

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