Calcule o pH de uma solução-tampão 0,5 mol / L NH3 e 1,5 mol / L de NH4 Cl. O valor do pH encontrado é maior ou menor que o pH da solução de NH3 ? Não se esqueça de colocar o equilíbrio químico.

Passo 1

Então, temos que calcular o pH de uma solução-tampão composta por 0,5 mol/L de NH3 e 1,5 mol/L de NH4 Cl. Além disso, precisamos comparar esse pH com o pH de uma solução apenas de NH3. Para resolver isso, vamos utilizar conceitos de equilíbrio químico e de soluções tampão.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é uma solução-tampão. Uma solução-tampão é uma mistura de um ácido fraco e sua base conjugada, ou uma base fraca e seu ácido conjugado. Ela é capaz de manter o pH relativamente constante quando pequenas quantidades de ácido ou base são adicionadas. No nosso caso, temos uma base fraca ( NH3) e o seu sal, que age como o ácido conjugado ( NH4 Cl).

Passo 3

Vamos escrever o equilíbrio químico envolvido na reação entre a base NH3 e a água:
NH3 + H2O <=ftharpoons NH4^+ + OH^-
Esse equilíbrio mostra como a amônia ( NH3) reage com a água para formar íons amônio ( NH4^+) e íons hidroxila ( OH^-).

Passo 4

Para calcular o pH da solução-tampão, vamos usar a equação de Henderson-Hasselbalch para bases, que relaciona o pH com a concentração da base e do ácido conjugado. A equação é:
pOH = pKb + log ( [base][ácido conjugado] ) á
Onde Kb é a constante de basicidade da amônia. Sabemos que Kb da NH3 é aproximadamente 1,8 times 10^-5.

Passo 5

Vamos calcular o pOH primeiro usando a equação de Henderson-Hasselbalch:
pOH = -log Kb + log ( [NH3][NH4^+] )
Substituindo os valores:
pOH = -log (1,8 times 10^-5) + log ( 0,51,5 )
Calculando cada parte:
-log (1,8 times 10^-5) approx 4,74
log ( 0,51,5 ) = log ( 13 ) approx -0,48
Somando os valores:
pOH = 4,74 - 0,48 = 4,26

Passo 6

Agora, vamos converter o pOH para pH usando a relação:
pH = 14 - pOH
Substituindo:
pH = 14 - 4,26 = 9,74

Passo 7

Por fim, vamos comparar esse pH com o pH de uma solução apenas de NH3. A solução-tampão tem um pH de 9,74, que é maior que o pH típico de uma solução de NH3 pura, que está na faixa de aproximadamente 11. Portanto, o pH da solução-tampão é menor que o pH da solução de NH3 pura.

Resposta

O pH da solução-tampão é 9,74, que é menor que o pH de uma solução apenas de NH3.

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