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 25^circ C, 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 ( ClO^-) em água e calcule sua constante de basicidade (Kb) a essa temperatura. Em seguida, compare o valor obtido com a constante de basicidade do amoníaco (NH3), que é Kb=1.8 x 10^-5, 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:
pH = -log[H^+]
Onde [H^+] = 10^-pH = 10^-10,50 é a concentração de íons de hidrogênio na solução. Como o pH dado é 10,50, vamos calcular :

Passo 3

Vamos calcular [H^+] = 10^-10,50 approx 3,16 times 10^-11 , mol/L :
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 Kw = [H^+][OH^-] , [OH^-] = Kw[H^+] = 1,0 times 10^-143,16 times 10^-11 approx 3,16 times 10^-4 , mol/L 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:
ClO^- + H2O rightarrow HClO + OH^-
A expressão da constante de basicidade ( Kb = [HClO][OH^-][ClO^-] ) 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 [ClO^-] = 0,336 - x , temos:
[HClO] = x
[OH^-] = 3,16 times 10^-4 , mol/L
[ClO^-] approx 0,336 , mol/L
Como [HClO] = x approx [OH^-] = 3,16 times 10^-4 , mol/L é muito pequeno comparado a 0,336, podemos simplificar:

Passo 7

Substituindo na expressão de Kb = (3,16 times 10^-4) times (3,16 times 10^-4)0,336 :
Kb = 1,0 times 10^-70,336 approx 2,98 times 10^-7

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.

Exercícios relacionados