Calcule as concentrações molares de todas as espécies presentes em uma solucão de
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício onde precisamos calcular as concentrações molares de todas as espécies presentes em uma solução de ácido fosfórico (
) com concentração de 1,0 M. Aqui, estamos lidando com química de ácidos e equilibria químicas. Para isso, vamos precisar entender como o ácido fosfórico se dissocia em água e usar as constantes de dissociação para encontrar as concentrações das diferentes espécies ionizadas.
Passo 2
Primeiro, vamos olhar para a estrutura do ácido fosfórico. O
é um ácido triprótico, o que significa que ele pode perder até três prótons (
). A dissociação ocorre em etapas:
Essas constantes de dissociação (
,
,
) nos dizem o quanto o ácido se dissocia em cada etapa.
Passo 3
Para simplificar, vamos considerar apenas a primeira dissociação, que é a mais significativa. Isso significa que assumimos que principalmente o
se transforma em
e
. As outras dissociações são muito menores e podem ser desconsideradas nesse nível de estudo.
A primeira dissociação é:
Passo 4
Vamos chamar a concentração de dissociação de
. Isso significa que:
- Inicialmente, temos 1,0 M de
. - Após a dissociação, teremos
M de . - E teremos
M de e M de .
Então, o equilíbrio fica assim:
Passo 5
Agora, vamos usar a expressão da constante de dissociação
para relacionar as concentrações:
Sabemos que
para o ácido fosfórico é aproximadamente
.
Então, temos:
Passo 6
Para resolver essa equação, vamos aproximar que
, já que
é pequeno e
será bem menor que 1,0. Assim:
Passo 7
Com
, podemos determinar as concentrações finais:
Como consideramos apenas a primeira dissociação, as outras espécies (
e
) têm concentrações desprezíveis e podem ser consideradas como aproximadamente 0 M.
Resposta
As concentrações molares das espécies na solução de
1,0 M são aproximadamente: