Calcule as concentrações dos íons em equilíbrio
,
e HF presentes em uma solução em que foi colocado 1 mol de HF em 1 litro de água. (
). Dado:
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você me pediu para calcular as concentrações dos íons
,
e HF em uma solução onde dissolvemos 1 mol de HF em 1 litro de água. A gente vai trabalhar com o conceito de equilíbrio químico, mais especificamente com a constante de dissociação ácida (
) do HF, que é
. Vamos precisar lembrar como funciona o equilíbrio de uma base fraca como o HF se dissociando em água.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a reação que acontece quando o HF se dissolve em água. O HF é um ácido fraco, então ele não se dissocia completamente. A reação de dissociação é:
Aqui, uma molécula de HF se transforma em um íon hidroxônio (
) e um íon fluoreto (
).
Passo 3
Agora, vamos estabelecer um esquema de mudanças na concentração usando uma tabela de ICE (Initial, Change, Equilibrium):
-
Inicialmente:
-
-
Mudança:
-
diminui em mol/L -
aumenta em mol/L -
aumenta em mol/L
-
-
Em equilíbrio:
-
Passo 4
A constante de dissociação ácida (
) é dada por:
Substituindo as concentrações em equilíbrio na expressão da
:
Passo 5
Vamos resolver a equação para encontrar o valor de
. Assumindo que
é muito pequeno comparado a 1, podemos simplificar
. Assim:
Arredondando, temos
.
Passo 6
Agora, substituímos o valor de
nas concentrações em equilíbrio:
Resposta
As concentrações em equilíbrio são: