A base fraca metilamina, CH3 NH2, tem Kb=4,2 times 10^-4. Na reação com água calcule a concentração de íons hidróxido no equilíbrio em uma solução 0,25 mol cdot L^-1 da base. Quais são o pH e o pOH da solução?

Passo 1

Vamos resolver um exercício de química sobre equilíbrio químico envolvendo uma base fraca, especificamente a metilamina ( CH3 NH2). Precisamos calcular a concentração de íons hidróxido ( OH^-), o pH e o pOH de uma solução com concentração 0,25 mol cdot L^-1 da base. Para isso, vamos usar conceitos de equilíbrio ácido-base e a constante de basicidade ( Kb).

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a equação da reação da metilamina com a água:
CH3NH2 + H2O rightarrow CH3NH3^+ + OH^-
Aqui, a metilamina ( CH3NH2) atua como base, aceitando um próton da água para formar o íon metilamonium ( CH3NH3^+) e íons hidróxido ( OH^-).

Passo 3

Vamos representar as concentrações iniciais, as mudanças durante o equilíbrio e as concentrações no equilíbrio usando uma tabela ICE:
Espécie Inicial ( mol/L) Variação ( mol/L) Equilíbrio ( mol/L)
CH3NH2 0,25 -x 0,25 - x
CH3NH3^+ 0 +x x
OH^- 0 +x x
Aqui, x representa a concentração de OH^- formada no equilíbrio.

Passo 4

A constante de basicidade ( Kb) é dada por:
Kb = [CH3NH3^+][OH^-][CH3NH2]
Substituindo as concentrações do equilíbrio na expressão:
4,2 times 10^-4 = x cdot x0,25 - x = x^20,25 - x

Passo 5

Assumindo que x é muito menor que 0,25, podemos simplificar a equação ignorando o x no denominador:
4,2 times 10^-4 approx x^20,25
Multiplicando ambos os lados por 0,25:
x^2 = 4,2 times 10^-4 times 0,25 = 1,05 times 10^-4

Passo 6

Resolvendo para x:
x = raiz1,05 times 10^-4 approx 0,01025 mol/L
Então, a concentração de íons hidróxido ( OH^-) no equilíbrio é aproximadamente 0,01025 mol/L.

Passo 7

Agora, vamos calcular o pOH usando a fórmula:
pOH = -log [OH^-]
Substituindo o valor encontrado:
pOH = -log (0,01025) approx 1,99

Passo 8

Para encontrar o pH, usamos a relação:
pH + pOH = 14
Substituindo o valor do pOH:
pH = 14 - 1,99 = 12,01

Resposta

A concentração de íons hidróxido no equilíbrio é aproximadamente 0,01025 mol/L. O pH da solução é 12,01 e o pOH é 1,99.

Exercícios relacionados