Calcule a concentração de equilibrio de
numa solução com concentração de
de
a pH
Dados:
Dados:
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para calcular a concentração de equilíbrio de
em uma solução onde a concentração de
é
e o pH da solução é 3. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de equilíbrio químico, constantes de equilíbrio e como o pH influencia nas concentrações de íons na solução.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa o pH ser 3. O pH é uma medida da acidez da solução, que está relacionada à concentração de íons hidrogênio (
). A relação é dada por:
Então, se o pH é 3, podemos encontrar
:
Passo 3
Agora, vamos considerar a espécie
. A constante
nos diz o quanto essa espécie se dissocia em
e Y. A reação de dissociação pode ser escrita como:
A constante de dissociação
é:
Passo 4
Sabemos que inicialmente temos
. Vamos chamar a quantidade de
que se dissocia de
. Então:
Substituindo na expressão da constante:
Aqui, assumimos que
é muito pequeno comparado a 0,0150, então
.
Passo 5
Resolvendo para
:
Isso não faz sentido fisicamente, já que a concentração não pode ser tão alta. Isso indica que nossa suposição de que
é muito pequeno é inválida, e precisamos considerar outros fatores, como o pH da solução que afeta a concentração de
.
Passo 6
Considerando o pH, sabemos que em uma solução ácida, os íons hidroxila (
) são escassos. A formação de
pode ser influenciada pela reação com
:
As constantes
;
;
representam as constantes de formação dos complexos de hidroxila com
.
Passo 7
Considerando que o pH é 3, a concentração de
pode ser calculada usando:
Com essa concentração de
, podemos considerar as interações com
, mas dado que
é muito baixo, a formação de complexos com hidroxila é negligível.
Passo 8
Voltando à equação inicial da dissociação de
e considerando que a formação de complexos com
é insignificante, a concentração de
permanece principalmente influenciada pelo equilíbrio com
.
Portanto, retomando:
Resposta
A concentração de equilíbrio de
na solução é
.