Calcule o pH e a concentração de todas as espécies (não é necessário calcular espécies desprezadas no BM) para uma solução de:
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem que calcular o pH e as concentrações de todas as espécies químicas numa solução de ácido fosfórico (
) com concentração inicial de
. Para isso, vamos usar conceitos de equilíbrio químico e ácidos polipróticos. Precisamos saber como o ácido fosfórico se ioniza em água e aplicar as constantes de dissociação para encontrar as concentrações das espécies presentes na solução.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar que o ácido fosfórico é um ácido triprótico, ou seja, pode doar até três prótons (
). Suas etapas de ionização são:
Como o enunciado já nos dá as concentrações de
,
e
, podemos usar essas informações para calcular o pH e as demais concentrações.
Passo 3
Primeiro, vamos calcular o pH da solução, que é simplesmente o logaritmo negativo da concentração de íons hidrogênio:
Dado que
,
Passo 4
Agora, vamos determinar as concentrações das demais espécies. Sabemos que a concentração total de
é
e que a concentração de
é igual à concentração de
, ou seja,
.
A concentração total de ácido fosfórico na forma
e
é:
Isso confirma que a concentração inicial de
é
.
Passo 5
Para encontrar as concentrações das espécies
e
, precisamos usar as constantes de dissociação
e
do ácido fosfórico. No entanto, o enunciado nos diz para não calcular espécies desprezadas no BM, o que indica que
pode ser desprezada devido à sua baixa concentração relativa.
Portanto, a principal espécie além de
e
é
.
Passo 6
Sabendo que a concentração de
é igual à de
, e que a concentração total de
é
, podemos concluir que:
Como
está em equilíbrio com
, e considerando que
é desprezada, temos:
Resposta
O pH da solução é aproximadamente
e as concentrações das espécies presentes são:
Exercícios relacionados
Explique que aproximações não são válidas nos cálculos para as seguintes soluções: Ácido tartárico
Com base nos seus conhecimentos sobre equilíbrio químico, diga: se EDTA
(ou
conforme nomenclatura do skoog) é a espécie majoritária em uma solução de EDTA tamponada em pH 8.
Mostre que
para
pode ser escrito como
(dica: antes de iniciar as substituições, inverta os dois lados da equação
)
Defina o conceito de ácido e base segundo Arrhenius e Bronsted-Lowry. Dê um exemplo de cada teoria.