Calcular o pH potenciométrico das soluções abaixo. (Teoria moderna da dissociação eletrolítica último tópico da PROVA 1).
(b) HI 1,0 times 10^-5 mol L^-1, em NaClO4 0,01 mol L^-1 ; R: 5,04

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 ( pH = -log(aH^+) ) 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 aH^+ = gammaH^+ times [H^+] , 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 ( log gamma = -0,51 times z^2 times raizI ) 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 ( I = 12 sumi ci times zi^2 ) 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:
I = 12 ( (1,0 times 10^-5) times 1^2 + (1,0 times 10^-5) times 1^2 + (0,01) times 1^2 + (0,01) times 1^2 )
I = 12 ( 1,0 times 10^-5 + 1,0 times 10^-5 + 0,01 + 0,01 )
I = 12 times (0,02 + 2,0 times 10^-5)
I approx 12 times 0,02002 approx 0,01001 mol/L
Arredondando, mol/L.

Passo 7

Agora que temos a força iônica, calculamos o coeficiente de atividade:
log gammaH^+ = -0,51 times (1)^2 times raiz0,01
log gammaH^+ = -0,51 times 1 times 0,1 = -0,051
Para encontrar gammaH^+ = 10^-0,051 approx 0,89 , tiramos a potência de 10 do resultado:

Passo 8

Com o coeficiente de atividade, podemos agora calcular a atividade dos íons hidrogênio:
aH^+ = gammaH^+ times [H^+]
aH^+ = 0,89 times 1,0 times 10^-5 = 8,9 times 10^-6

Passo 9

Finalmente, calculamos o pH usando a atividade dos íons hidrogênio:
pH = -log(aH^+) = -log(8,9 times 10^-6)
Usando a calculadora:
pH approx 5,05
Arredondando, obtemos:

Resposta

O pH potenciométrico da solução é aproximadamente 5,04.

Exercícios relacionados

Calcular a concentração de todas as espécies em equilíbrio nas soluções a seguir. Utilizar o método sistemático para o tratamento dos equilíbrios químicos. Realizar as aproximações que julgar conveniente, dentro de um erro relativo de 10%. Desprezar o efeito eletrolítico das soluções (Teoria moderna da dissociação eletrolítica - último tópico da PROVA 1).
(b) NaOH 0,020 mol L^-1 ;(pKw=14)
R: [Na^+]=[HO^-]=0,020 mol L^-1 ;[H3 O^+]=5,0 times 10^-13 mol L^-1
Calcule o pH das soluções a seguir. Dado pKw=14,0(25^circ C).
(s) 150 mL de NaOH 0,02 mol L^-1+90 mL^2 de NH3(pKb=4,75) 0,03 mol L^-1 R: 12,1
Calcular o pH potenciométrico das soluções abaixo. (Teoria moderna da dissociação eletrolítica último tópico da PROVA 1).
(e) KOH 0,30 mol L^-1 ; R: 13,35
Calcule as concentrações no equilíbrio de todas as espécies presentes nas soluções a seguir. Realize as aproximações que julgar conveniente, desde que o erro relativo percentual nas aproximações não ultrapasse a faixa de pm 5 % no bm e no cp.
(a) BaCl2 1,0 times 10^-4 mol L^-1 ;(pKw=14)
R: [HO^-]=[H3 O^+]=1,0 times 10^-7 mol L^-1 ;[Ba^2+]=1,0 times 10^-4 mol L^-1 ;[Cl^-]=2,0 times 10^-4 mol L^-1