A água sanitária é uma solução aquosa contendo hipoclorito de sódio (NaClO) com uma concentração de 0,336 mol/L. Ao medir o pH da solução a , encontrou-se um valor de 10,50. Com base nessas informações, e considerando apenas a ocorrência da reação ácido base, escreva a expressão da constante de equilíbrio para a do íon hipoclorito ( ) em água e calcule sua constante de basicidade a essa temperatura. Em seguida, compare o valor obtido com a constante de basicidade do amoníaco , que é x , e explique a diferença entre as duas constantes.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um problema que envolve química, mais especificamente reações ácido-base. O enunciado fala sobre uma solução de água sanitária com hipoclorito de sódio (NaClO) com concentração de 0,336 mol/L e um pH de 10,50 a 25°C. A gente precisa escrever a expressão da constante de equilíbrio para o íon hipoclorito (ClO⁻) em água, calcular a constante de basicidade (K_b) dessa base e comparar com a do amoníaco (NH₃), que tem K_b = 1,8 × 10⁻⁵. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é pH, como relacionar com a concentração de íons H⁺, e usar as fórmulas das constantes ácido-base.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o pH. O pH é uma medida da acidez ou basicidade de uma solução. A fórmula para calcular o pH é:
Onde é a concentração de íons de hidrogênio na solução. Como o pH dado é 10,50, vamos calcular :

Passo 3

Vamos calcular :
Isso significa que a concentração de íons H⁺ na solução é aproximadamente mol/L.

Passo 4

Agora, como temos uma base forte na solução (ClO⁻ é a base conjugada do ácido hipocloroso, HClO), podemos usar a relação entre , e a constante da água ( ):
Sabemos que a 25°C é . Então, podemos encontrar :

Passo 5

Agora, vamos considerar a reação de hidrólise do íon hipoclorito (ClO⁻) em água:
A expressão da constante de basicidade ( ) para essa reação é:

Passo 6

Sabemos que a concentração inicial de ClO⁻ é 0,336 mol/L. Assumindo que a quantidade que reage para formar HClO e OH⁻ é , temos:
Como é muito pequeno comparado a 0,336, podemos simplificar:

Passo 7

Substituindo na expressão de :

Passo 8

Então, a constante de basicidade do íon hipoclorito é aproximadamente .

Passo 9

Agora, vamos comparar com a constante de basicidade do amoníaco, que é . Observamos que do ClO⁻ é menor que o do NH₃.

Passo 10

A diferença nas constantes de basicidade está relacionada à força das bases. Quanto maior o , mais forte é a base. Nesse caso, o amoníaco é uma base mais forte que o íon hipoclorito. Isso ocorre porque o NH₃ tem uma maior tendência a aceitar prótons comparado ao ClO⁻, que é estabilizado pela ressonância em sua estrutura, tornando-o menos reativo como base.

Resposta

A constante de basicidade do íon hipoclorito (ClO⁻) a 25°C é . Comparando com o amoníaco, que tem , observamos que o ClO⁻ é uma base mais fraca que o NH₃, já que seu é menor, indicando menor tendência de aceitar prótons.

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O conceito de equilíbrio químico ajuda a entender a extensão em que uma reação ocorre, ou seja, até que ponto os reagentes se convertem em produtos. Com base nos seus conhecimentos e utilizando os dados fornecidos na tabela, responda às seguintes perguntas. (3,5 pontos)
Reação Kp
300
500
1000
500
1000
1200
b) Explique o que é o equilíbrio químico.
c) Escreva a expressão da constante de equilíbrio para cada uma das reações.
d) Para cada uma das reações, indique a temperatura na qual será obtida a maior quantidade de produto. Justifique sua escolha.
e) Calcule o para ambas as reações a 500 K e justifique qual delas será espontânea ou não.
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