Calcular a concentração dos íons e o pH de uma solução aquosa de acetato de sódio de concentração analítica igual a .
Passo 1
Então, galera! A gente tem um exercício de química onde precisamos calcular a concentração dos íons , e o pH de uma solução aquosa de acetato de sódio com concentração de . Hoje, vamos usar conceitos de equilíbrio ácido-base e entender como os sais que vêm de ácidos fracos e bases fortes se comportam na água.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é o acetato de sódio. O acetato de sódio () é um sal formado pelo íon acetato () e íon sódio (). Quando dissolvido em água, ele se dissocia completamente:
O íon sódio () vem de uma base forte (hidróxido de sódio, ), e não reage com a água. Isso significa que ele não afeta o pH da solução.
Passo 3
Agora, o foco está no íon acetato (). Esse íon é a base conjugada do ácido acético (), que é um ácido fraco. Quando o acetato está na água, ele pode reagir com a água formando ácido acético e íons hidróxido ():
Essa reação é chamada de hidrólise básica, e a constante de basicidade () do acetato pode ser calculada usando a constante de ionização da água () e a constante de ionização ácida do ácido acético ():
Sabendo que e, geralmente, para o ácido acético, .
Passo 4
Vamos calcular o do íon acetato:
Passo 5
Com o conhecido, montamos a expressão de equilíbrio para a reação de hidrólise:
Considerando que a concentração inicial de é e que a quantidade que reage será , temos:
Substituindo na expressão do Kb:
5,56 times 10^-10 = x cdot x0,1 - x approx x^20,1
(Negligenciamos o x em relação a 0,1 por ser muito pequeno)
Passo 6
Resolvendo para x:
x^2 = 5,56 times 10^-10 times 0,1 x^2 = 5,56 times 10^-11 x = raiz5,56 times 10^-11 x approx 7,46 times 10^-6 , mol , L^-1
Então, a concentração de OH^- é aproximadamente 7,46 times 10^-6 , mol , L^-1.
Passo 7
Agora, vamos encontrar a concentração de H^+. Sabemos que:
Kw = [H^+][OH^-] 1 times 10^-14 = [H^+] times 7,46 times 10^-6
Resolvendo para [H^+]:
[H^+] = 1 times 10^-147,46 times 10^-6 approx 1,34 times 10^-9 , mol , L^-1
Passo 8
Por fim, vamos calcular o pH da solução. A fórmula do pH é:
pH = -log[H^+]
Substituindo:
pH = -log(1,34 times 10^-9) approx 8,87
Resposta
A concentração dos íons é [H^+] approx 1,34 times 10^-9 , mol , L^-1, [OH^-] approx 7,46 times 10^-6 , mol , L^-1 e o pH da solução é aproximadamente 8,87.