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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.
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