Calcular o pH potenciométrico das soluções abaixo. (Teoria moderna da dissociação eletrolítica último tópico da PROVA 1).
(b)
(b)
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Precisamos calcular o pH potenciométrico de uma solução que contém ácido iodídrico (HI) com concentração de
mol/L, dissolvido em uma solução de cloreto de sódio perclorato (
) com concentração de
mol/L. A matéria envolvida aqui é a Teoria Moderna da Dissociação Eletrolítica, que aborda como os eletrólitos se dissociam em solução e como isso afeta propriedades como o pH. Para resolver, vamos precisar entender conceitos como atividade, força iônica e como calcular o pH usando essas informações.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que o pH é uma medida da concentração de íons hidrogênio (
) na solução. A fórmula para calcular o pH é:
Aqui,
é a atividade dos íons hidrogênio. A atividade leva em conta tanto a concentração quanto a interação entre os íons na solução, o que nos dá uma representação mais precisa do comportamento real da espécie iônica.
Passo 3
Para encontrar a atividade dos íons
, usamos a relação:
Onde:
-
é o coeficiente de atividade dos íons hidrogênio. -
é a concentração dos íons hidrogênio.
Nosso objetivo agora é determinar
.
Passo 4
O coeficiente de atividade (
) pode ser calculado usando a equação de Debye-Hückel modificada para soluções com força iônica moderada:
Onde:
-
é a carga do íon (para , ). -
é a força iônica da solução.
Primeiro, precisamos calcular a força iônica total da solução (
).
Passo 5
A força iônica (
) é determinada pela soma das contribuições de todas as espécies iônicas presentes na solução, dada por:
Onde:
-
é a concentração de cada espécie iônica. -
é a carga de cada íon.
Na nossa solução, temos:
- HI se dissocia completamente em
e . -
se dissocia completamente em e .
Então, as concentrações são:
-
mol/L -
mol/L -
mol/L -
mol/L
Passo 6
Calculando a força iônica:
Arredondando,
mol/L.
Passo 7
Agora que temos a força iônica, calculamos o coeficiente de atividade:
Para encontrar
, tiramos a potência de 10 do resultado:
Passo 8
Com o coeficiente de atividade, podemos agora calcular a atividade dos íons hidrogênio:
Passo 9
Finalmente, calculamos o pH usando a atividade dos íons hidrogênio:
Usando a calculadora:
Arredondando, obtemos:
Resposta
O pH potenciométrico da solução é aproximadamente 5,04.
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(b)
R:
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R:
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.
(s) 150 mL de
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(a)
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