Calcular o pH da água a) pura e b) de uma solução de . Leve em conta as atividades.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício que tem duas partes: a) calcular o pH da água pura e b) calcular o pH de uma solução de com concentração de . Vamos usar conceitos de química ácido-base, especialmente o equilíbrio da água e o efeito das atividades na solução.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular o pH da água pura. A água pura sofre autoionização segundo a reação:
Na água pura, as concentrações de íons hidrogênio ( ) e hidroxila ( ) são iguais e podem ser encontradas usando a constante de ionização da água ( ):
Como na água pura:
O pH é definido como:
Então:

Passo 3

Agora, vamos calcular o pH da solução de com concentração de . O é um sal que se dissocia completamente em íons e :
Esses íons contribuem para a força iônica da solução, o que afeta as atividades dos íons e . A atividade ( ) é dada por:
Onde é o coeficiente de atividade e é a concentração do íon.
Primeiro, calculamos a força iônica ( ) da solução:
Para :
Utilizamos a equação de Debye-Hückel para estimar o coeficiente de atividade dos íons hidrogênio:
Para , :
Então:
A constante de ionização da água considerando atividades é:
Assumindo que :
Como a água ainda se autoioniza, temos :
Calculando o pH:

Resposta

a) O pH da água pura é 7.
b) O pH da solução de é aproximadamente 6,95.

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