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.