Calcular o concentração de ions níquel livres na solução formada pela mistura de 10 ml de solução
em ions niquel e 10 ml de solução 0,01mol/l em amônia em :
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:
Passo 3
Agora, vamos considerar o pH da solução, que é 10. O pH nos dá a concentração de íons hidroxila (
) na solução. A relação entre pH e pOH é dada por:
Então:
E a concentração de
é:
Passo 4
A amônia (
) é uma base fraca que pode reagir com a água para formar íons amônio (
) e íons hidroxila (
):
No nosso caso, como já temos
no meio, vamos considerar que a amônia está parcialmente protonada. No entanto, devido ao baixo valor de
, a maior parte da amônia permanece na forma não protonada.
Passo 5
O níquel (
) pode formar complexos com a amônia. A formação de complexos reduz a concentração de íons níquel livres. A reação é:
Precisamos saber a constante de formação (
) desse complexo para calcular a concentração de íons níquel livres. Supondo que
, podemos usar isso para encontrar
.
Passo 6
Vamos montar a expressão da constante de formação:
Assumindo que praticamente todo o
forma o complexo, podemos aproximar:
Então:
Resolvendo para
:
Substituindo os valores:
Resposta
A concentração de íons níquel livres na solução final é aproximadamente
.