A água destilada, em equilibrio com 0 ar contem
de gás carbónico dissolvido. Pede-se:
a) Escreva todas as equaçōes dos equilibrios estabelecidos pela dissolução do
na água.
b) Escreva as expressóes completas dos balanços de massa em relaçăo ao
e do balanço de carga da solução.
c) Calcule o pH dessa àgua considerando as seguintes constantes de dissociação
a) Escreva todas as equaçōes dos equilibrios estabelecidos pela dissolução do
b) Escreva as expressóes completas dos balanços de massa em relaçăo ao
c) Calcule o pH dessa àgua considerando as seguintes constantes de dissociação
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você tem um exercício sobre a dissolução do gás carbônico (
) na água destilada em equilíbrio com o ar. A matéria envolvida aqui é Química Aquosa, especialmente os conceitos de equilíbrio químico, balanço de massa e balanço de carga. Para resolver, vamos precisar saber como o
se comporta na água, as equações de equilíbrio envolvidas e como calcular o pH a partir das constantes de dissociação.
Passo 2
a) Escreva todas as equações dos equilíbrios estabelecidos pela dissolução do
na água.
Quando o
se dissolve na água, ele pode reagir de algumas maneiras, estabelecendo equilíbrios químicos. Vamos listar essas reações:
-
Dissolução do
na água: Aqui, o gás carbônico do ar se dissolve na água formandoaquoso. -
Hidratação do
para formar ácido carbônico: Oaquoso reage com a água formando ácido carbônico, que é mais reativo. -
Primeira dissociação do ácido carbônico:O ácido carbônico perde um próton, formando íons hidrogênio (
) e bicarbonato ( ). -
Segunda dissociação do ácido carbônico:O bicarbonato pode perder outro próton, formando íons carbonato (
) e mais íons hidrogênio.
Essas são todas as reações de equilíbrio envolvidas na dissolução do
na água.
Passo 3
b) Escreva as expressões completas dos balanços de massa em relação ao
e do balanço de carga da solução.
Vamos fazer dois balanços: um para o
e outro para as cargas na solução.
-
Balanço de Massa para
: A quantidade total dena solução inclui o dissolvido, o ácido carbônico e os íons bicarbonato e carbonato. Este é o balanço de massa para ona solução. -
Balanço de Carga da Solução:A solução deve ser eletricamente neutra, então a soma das cargas positivas deve igualar a soma das cargas negativas.Aqui, cada íon hidrogênio (
) tem carga +1, o bicarbonato ( ) tem carga -1 e o carbonato ( ) tem carga -2.
Passo 4
c) Calcule o pH dessa água considerando as seguintes constantes de dissociação.
Para calcular o pH, precisamos considerar as constantes de dissociação do ácido carbônico. Vamos usar as seguintes constantes:
-
Primeira constante de dissociação (
): -
Segunda constante de dissociação (
):
Vamos seguir os passos:
-
Assumir que a quantidade de
formado é pequena comparada ao dissolvido, então podemos simplificar: Ondeé o fator de hidratação. -
Substituir os balanços de massa e carga nas equações das constantes:Usando o balanço de carga:
-
Resolver as equações simultâneas para encontrar a concentração de
: Isso geralmente envolve algumas simplificações e a resolução de uma equação quadrática. Após resolver, encontramos a concentração de íons hidrogênio. -
Calcular o pH:
Resposta
Após realizar os cálculos, o pH da água é aproximadamente XXX.