Calcule a concentração de íons hidrônio e o pH da solução que resulta quando
de ácido acético,
são misturados com 22,0 mL de
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a concentração de íons hidrônio (
) e o pH da solução que resulta da mistura de
de ácido acético (
) com
e
de
também com
. Vamos usar conhecimentos de química ácido-base e esse negócio de neutralização.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular quantos mols de cada reagente temos. A fórmula é:
Onde
é a concentração e
é o volume em litros.
Para o ácido acético:
Para o NaOH:
Passo 3
Agora, vamos ver a reação que acontece:
Como a quantidade de mols de ácido e base é igual, eles vão se neutralizar completamente, formando acetato de sódio (
) e água. Não sobra nem ácido nem base, mas a gente tem um sal que vai influenciar o pH.
Passo 4
Depois da neutralização, a solução vai conter acetato de sódio dissociado em íons
e
. O íon acetato é a base conjugada do ácido acético e pode reagir com a água:
Isso significa que a solução vai ser básica. Para achar a concentração de íons hidrônio, precisamos primeiro encontrar a concentração de íons hidroxônio (
) e depois usar a relação:
Passo 5
Vamos calcular a constante de basicidade (
) do íon acetato. Sabemos que:
O
do ácido acético é
. Então:
Agora, usando a expressão de equilíbrio:
Como temos
em
(total de volume), a concentração de
é:
Assumindo que
é pequeno, podemos simplificar:
Então:
Esse
é a concentração de
.
Passo 6
Agora, para encontrar
, usamos:
Finalmente, o pH é dado por:
Resposta
A concentração de íons hidrônio
é aproximadamente
e o pH da solução resultante é
.
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