Calcule o pH , o pOH e a percentagem de protonação do soluto nas seguintes soluções em água: 0,35 M de (CH3)3 N (aq);

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para calcularmos o pH, o pOH e a porcentagem de protonação de uma solução aquosa de trimetilamina, que tem a fórmula (CH3)3N, com concentração de 0,35 M. Vamos precisar entender conceitos de química ácido-base, como equilíbrio químico, constante de ionização ( Kb), e as relações entre pH e pOH.

Passo 2

Primeiro, precisamos identificar se a trimetilamina é uma base ou um ácido. A trimetilamina é uma base de Lewis porque tem um par de elétrons não compartilhados no nitrogênio, que pode aceitar um próton (H⁺).

Passo 3

Como estamos lidando com uma base, vamos usar a constante de basicidade ( Kb) para calcular o pOH e, posteriormente, o pH. A expressão para Kb da trimetilamina é:
Kb = [CH3NH3^+][OH^-][(CH3)3N]

Passo 4

Vamos supor que a concentração inicial da trimetilamina é 0,35 M e que a quantidade que reage é x. Assim, as concentrações no equilíbrio serão:
  • [(CH3)3N] = 0,35 - x
  • [CH3NH3^+] = x
  • [OH^-] = x
Substituindo esses valores na expressão de Kb:
Kb = x cdot x0,35 - x = x^20,35 - x

Passo 5

Precisamos do valor de Kb para a trimetilamina. Supondo que Kb = 5,8 times 10^-4 (valor típico para trimetilamina), temos:
5,8 times 10^-4 = x^20,35 - x
Como Kb é pequeno, podemos aproximar 0,35 - x approx 0,35. Então:
5,8 times 10^-4 = x^20,35 x^2 = 5,8 times 10^-4 times 0,35 x^2 = 2,03 times 10^-4 x = raiz2,03 times 10^-4 x approx 0,0142 , M
Aqui, x representa a concentração de OH^-.

Passo 6

Agora, vamos calcular o pOH usando a concentração de OH^- encontrada:
pOH = -log[OH^-] = -log(0,0142) approx 1,85

Passo 7

Sabendo que pH + pOH = 14, podemos encontrar o pH:
pH = 14 - pOH = 14 - 1,85 = 12,15

Passo 8

Por fim, vamos calcular a porcentagem de protonação da trimetilamina. A protonação ocorre quando a base aceita um próton para formar CH3NH3^+. A porcentagem de protonação é dada por:
% protonação = ( [CH3NH3^+][(CH3)3N]inicial ) times 100% = ( x0,35 ) times 100% = ( 0,01420,35 ) times 100% approx 4,06% çã

Resposta

Na solução de 0,35 M de (CH3)3N, o pH é aproximadamente 12,15, o pOH é 1,85 e a porcentagem de protonação do soluto é cerca de 4,06 %.

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