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
de solução, foi de 2,14 . Determine a constante de equilibrio
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 $) é calculada dividindo o número de mols pelo volume:
Passo 3
Sabemos que o pH da solução é 2,14. O pH está relacionado à concentração de íons hidrogênio ($ [H^+] $) pela fórmula:
Para encontrar $ [H^+] $, rearranjamos a fórmula:
Passo 4
A reação de ionização do ácido fórmico é:
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:
Substituindo os valores das concentrações no equilíbrio:
Resposta
A constante de equilíbrio $ K_a $ do ácido fórmico é aproximadamente $ 1,8 \times 10^{-4} $.