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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