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=10

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos que calcular a concentração de íons níquel livres na solução que resulta da mistura de 10 mL de uma solução de níquel a 0,01 mol/L com 10 mL de uma solução de amônia também a 0,01 mol/L, mantendo o pH da solução final em 10. Para resolver isso, vamos usar conceitos de concentração de soluções, equilíbrio químico e formação de complexos. Vamos passo a passo!

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a concentração inicial de íons níquel e amônia antes da mistura. Como temos 10 mL de cada solução e queremos misturá-las para obter um total de 20 mL, a concentração de cada componente na solução final será a metade da concentração inicial devido à diluição.
Então:
Concentração de Ni^2+ = 0,01 mol/L times 10 mL20 mL = 0,005 mol/L çã
Concentração de NH3 = 0,01 mol/L times 10 mL20 mL = 0,005 mol/L çã

Passo 3

Agora, vamos considerar o pH da solução, que é 10. O pH nos dá a concentração de íons hidroxila ( OH^-) na solução. A relação entre pH e pOH é dada por:
pH + pOH = 14
Então:
pOH = 14 - 10 = 4
E a concentração de OH^- é:
[OH^-] = 10^-pOH = 10^-4 mol/L

Passo 4

A amônia ( NH3) é uma base fraca que pode reagir com a água para formar íons amônio ( NH4^+) e íons hidroxila ( OH^-):
NH3 + H2O rightarrow NH4^+ + OH^-
No nosso caso, como já temos OH^- no meio, vamos considerar que a amônia está parcialmente protonada. No entanto, devido ao baixo valor de [OH^-], a maior parte da amônia permanece na forma não protonada.

Passo 5

O níquel ( Ni^2+) pode formar complexos com a amônia. A formação de complexos reduz a concentração de íons níquel livres. A reação é:
Ni^2+ + 4NH3 rightarrow [Ni(NH3)4]^2+
Precisamos saber a constante de formação ( Kf) desse complexo para calcular a concentração de íons níquel livres. Supondo que Kf = 1 times 10^8, podemos usar isso para encontrar [Ni^2+].

Passo 6

Vamos montar a expressão da constante de formação:
Kf = [[Ni(NH3)4]^2+][Ni^2+][NH3]^4
Assumindo que praticamente todo o Ni^2+ forma o complexo, podemos aproximar:
[[Ni(NH3)4]^2+] approx [Ni^2+]inicial
Então:
1 times 10^8 = [Ni^2+]inicial[Ni^2+][NH3]^4
Resolvendo para [Ni^2+]:
[Ni^2+] = [Ni^2+]inicialKf times [NH3]^4
Substituindo os valores:
[Ni^2+] = 0,0051 times 10^8 times (0,005)^4 = 0,0051 times 10^8 times 6,25 times 10^-11 = 0,0056,25 times 10^-3 = 0,8 times 10^-3 mol/L

Resposta

A concentração de íons níquel livres na solução final é aproximadamente 8,0 times 10^-4 , mol/L.

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