Calcule o pH de uma solução de
sem considerar e considerando a força iônica.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para calcular o pH de uma solução de KOH com concentração de
. A gente vai analisar isso de duas formas: primeiro, sem considerar a força iônica e depois, considerando a força iônica. Isso envolve conceitos de química como ácidos e bases, dissociação de compostos e força iônica das soluções.
Passo 2
Primeiro, sem considerar a força iônica. KOH é uma base forte, o que significa que ela se dissocia completamente em água. Então, a concentração de íons hidroxila (
) será igual à concentração inicial de KOH.
Portanto,
Passo 3
Agora, para encontrar o pH, primeiro precisamos encontrar o pOH. Sabemos que:
Substituindo:
Passo 4
Sabemos também que:
Então, podemos encontrar o pH:
Passo 5
Agora, vamos considerar a força iônica. A força iônica afeta a atividade dos íons na solução, o que pode alterar o pH calculado anteriormente. Para isso, usamos o coeficiente de atividade (
).
A equação para o pH considerando a atividade é:
Onde
Para soluções diluídas, podemos estimar o coeficiente de atividade usando a equação de Debye-Hückel:
Onde
é a força iônica e
é a carga do íon.
Passo 6
Calculando a força iônica (
):
Para KOH dissociado:
Então:
Passo 7
Agora, calculando o coeficiente de atividade para
:
Então:
Passo 8
Agora, calculando a atividade de
:
Passo 9
Finalmente, calculando o pOH com a atividade:
E o pH:
Resposta
O pH da solução de KOH
é aproximadamente 12 sem considerar a força iônica e 11,95 considerando a força iônica.