O ácido sulfúrico é um ácido poliprótico que possui duas deprotonação. A primeira deprotonação é ______, já que é um ácido ______. A segunda deprotonação possui uma constante Ka2=0,012. Essa característica faz que uma solução de ácido sulfúrico de concentração 0,01 mol l-1 tenha um pH de ______. Assinale a alternativa que preencha correta e respectivamente as lacunas.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre o ácido sulfúrico, que é um ácido poliprótico, ou seja, pode perder mais de um próton (H⁺) em solução. Precisamos preencher as lacunas sobre as duas deprotonações desse ácido e calcular o pH de uma solução com concentração 0,01 mol/L. Para resolver isso, vamos usar conceitos de química de ácidos, constante de dissociação (Ka) e cálculo de pH.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa ácido poliprótico. Um ácido poliprótico pode doar mais de um próton ao dissolver-se em água. No caso do ácido sulfúrico (H₂SO₄), ele pode perder dois prótons, ocorrendo em duas etapas chamadas de deprotonações.
Passo 3
A primeira deprotonação do ácido sulfúrico é a etapa em que o primeiro próton (H⁺) é liberado, formando o íon hidrogenossulfato (HSO₄⁻). Essa primeira deprotonação é considerada uma reação forte, porque o ácido sulfúrico libera esse próton completamente em solução aquosa. Então, podemos preencher a primeira lacuna com “forte” e “ácido diprótico”.
Passo 4
A segunda deprotonação é onde o HSO₄⁻ perde outro próton, formando o íon sulfato (SO₄²⁻). Essa etapa tem uma constante de dissociação (Ka₂) de 0,012, o que indica que é uma reação fraca. Agora, para calcular o pH da solução, precisamos considerar apenas a segunda deprotonação, já que a primeira já foi totalmente dissociada.
Passo 5
Vamos calcular o pH:
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A concentração inicial de H₂SO₄ é 0,01 mol/L. Após a primeira deprotonação completa, a concentração de H⁺ provenientes da primeira etapa também é 0,01 mol/L.
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Na segunda deprotonação, estabelecemos o equilíbrio:Usando a expressão da constante de dissociação:Assumindo que x é a quantidade de H⁺ liberada na segunda deprotonação:Como K_a2 é pequeno, podemos aproximar que x é muito pequeno comparado a 0,01, então:
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A concentração total de H⁺ é aproximadamente 0,01 + 0,012 = 0,022 mol/L.
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Calculando o pH:
Resposta
A primeira deprotonação é forte, já que é um ácido diprótico. O pH da solução é aproximadamente 1,66.