Calcular o concentração de ions níquel livres na solução formada pela mistura de 10 ml de solução 0,01 mol / l em ions niquel e 10 ml de solução 0,01mol/l em amônia em :
PH=5

Passo 1

Beleza, vamos começar resumindo o que a questão está pedindo. A gente precisa calcular a concentração de íons níquel livres na solução que resulta da mistura de duas soluções: 10 ml de uma solução de íons níquel a 0,01 , mol/L e 10 ml de uma solução de amônia também a 0,01 , mol/L. Além disso, a solução final tem um pH de 5. Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre reações de complexação e como o pH influencia essas reações.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a concentração inicial de íons níquel e amônia após a mistura. Quando misturamos volumes iguais de duas soluções, a concentração de cada componente é reduzida pela metade.
Concentração de Ni^2+ = 0,01 , mol/L times 10 , ml20 , ml = 0,005 , mol/L çã
Concentração de amônia (NH3) = 0,01 , mol/L times 10 , ml20 , ml = 0,005 , mol/L çãô

Passo 3

Agora, precisamos considerar o pH da solução, que é 5. O pH nos informa a concentração de íons hidrogênio ( H^+) na solução. A relação é dada por:
pH = -log [H^+]
Então,
[H^+] = 10^-pH = 10^-5 , mol/L

Passo 4

A amônia (NH 3) pode se protonar para formar amônio (NH 4^+) em solução ácida. A constante de dissociação da amônia ( Kb) é importante aqui. Sabemos que:
Kw = Ka times Kb = 10^-14
Assumindo que a amônia está parcialmente protonada, podemos calcular a concentração de amônia livre disponível para se ligar aos íons níquel.

Passo 5

Vamos calcular a concentração de amônia livre usando a equação de equilíbrio da amônia:
Kb = [NH4^+][OH^-][NH3]
Mas como temos o pH, podemos encontrar [OH^-] usando:
Kw = [H^+][OH^-] Rightarrow [OH^-] = Kw[H^+] = 10^-1410^-5 = 10^-9 , mol/L
Rearranjando a equação de Kb:
[NH3] = [NH4^+][OH^-]Kb
Assumindo que a maior parte da amônia permanece como NH 3 devido ao baixo pH, podemos simplificar considerando que a concentração de NH 3 livre é aproximadamente 0,005 mol/L.

Passo 6

Com a concentração de íons níquel livres e a concentração de amônia livre, podemos considerar a formação de complexos. A reação de complexação pode ser representada por:
Ni^2+ + 6 , NH3 rightarrow [Ni(NH3)6]^2+
A constante de formação desse complexo ( Kf) é grande, indicando que a maior parte do níquel forma o complexo. No entanto, devido ao pH baixo, a concentração de amônia livre é limitada.

Passo 7

Para simplificar, podemos assumir que a concentração de íons níquel livres é principalmente determinada pela disponibilidade de amônia livre. Como temos uma quantidade limitada de amônia (0,005 mol/L), ela não é suficiente para complexar todo o níquel presente (0,005 mol/L). Portanto, praticamente todo o níquel permanece na forma livre.

Resposta

A concentração de íons níquel livres na solução é aproximadamente 0,005 , mol/L.

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