Calcule o pH e o pOH das seguintes soluções aquosas: (a) CH3 COOH (aq) 0,15 M; (b) CCl3 OOH (aq) 0,15 M; © HCOOH(aq) 0,15 M. Dados: ácido tricloroacético (CCl3 OOH) Ka= 3,0 times 10^-1; ácido fórmico (HCOOH) Ka=1,8 times 10^-4 e ácido acético (CH3 COOH), Ka=1,8 times 10^-5.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para calcular o pH e o pOH de três soluções aquosas diferentes de ácidos: ácido acético, ácido tricloroacético e ácido fórmico, todas com concentração de 0,15 M. Para isso, vamos usar conceitos de equilíbrio químico e as constantes de dissociação ácida ( Ka). Precisamos entender como calcular o grau de ionização dos ácidos e, a partir daí, determinar o pH e o pOH de cada solução.

Passo 2

Vamos começar com a parte (a): calcular o pH e o pOH da solução de ácido acético ( CH3COOH) 0,15 M, cujo Ka = 1,8 times 10^-5.
Primeiro, entendendo que o ácido acético se ioniza da seguinte forma:
CH3COOH rightarrow CH3COO^- + H^+
O Ka nos dá uma ideia de quão forte é o ácido, ou seja, o quanto ele se ioniza em solução.

Passo 3

Vamos montar a expressão do Ka para o ácido acético:
Ka = [CH3COO^-][H^+][CH3COOH]
Substituindo os valores conhecidos:
1,8 times 10^-5 = (x)(x)0,15 - x
Aqui, x representa a concentração de íons H^+ formados.

Passo 4

Assumindo que x é muito menor que 0,15, podemos simplificar a expressão para:
1,8 times 10^-5 approx x^20,15
Resolvendo para x:
x^2 = 1,8 times 10^-5 times 0,15 x^2 = 2,7 times 10^-6 x = raiz2,7 times 10^-6 x approx 1,64 times 10^-3 , M
Então, a concentração de íons H^+ é aproximadamente 1,64 times 10^-3 , M.

Passo 5

Agora, calculamos o pH usando a fórmula:
pH = -log [H^+] pH = -log (1,64 times 10^-3) pH approx 2,785
Arredondando, temos pH approx 2,79.
Para encontrar o pOH, usamos a relação:
pH + pOH = 14 pOH = 14 - pH pOH = 14 - 2,79 pOH approx 11,21

Passo 6

Agora, vamos para a parte (b): calcular o pH e o pOH da solução de ácido tricloroacético ( CCl3OOH) 0,15 M, com Ka = 3,0 times 10^-1.
Esse ácido é mais forte que o ácido acético, já que seu Ka é maior.

Passo 7

Montamos a expressão do Ka:
Ka = [CCl3O^-][H^+][CCl3OOH]
Substituindo os valores:
3,0 times 10^-1 = (x)(x)0,15 - x
Assumindo x pequeno em relação a 0,15:
3,0 times 10^-1 approx x^20,15 x^2 = 3,0 times 10^-1 times 0,15 x^2 = 0,045 x = raiz0,045 x approx 0,212 , M
Então, [H^+] approx 0,212 , M.

Passo 8

Calculando o pH:
pH = -log (0,212) pH approx 0,673
E o pOH:
pOH = 14 - 0,673 pOH approx 13,327

Passo 9

Por fim, a parte ©: calcular o pH e o pOH da solução de ácido fórmico ( HCOOH) 0,15 M, com Ka = 1,8 times 10^-4.

Passo 10

Montamos a equação de ionização:
HCOOH rightarrow HCOO^- + H^+
Expressão do Ka:
1,8 times 10^-4 = (x)(x)0,15 - x
Assumindo x pequeno:
1,8 times 10^-4 approx x^20,15 x^2 = 1,8 times 10^-4 times 0,15 x^2 = 2,7 times 10^-5 x = raiz2,7 times 10^-5 x approx 5,20 times 10^-3 , M
Logo, [H^+] approx 5,20 times 10^-3 , M.

Passo 11

Calculando o pH:
pH = -log (5,20 times 10^-3) pH approx 2,284
E o pOH:
pOH = 14 - 2,284 pOH approx 11,716

Resposta

(a) Ácido Acético ( CH3COOH) 0,15 M
  • pH ≈ 2,79
  • pOH ≈ 11,21
(b) Ácido Tricloroacético ( CCl3OOH) 0,15 M
  • pH ≈ 0,67
  • pOH ≈ 13,33
© Ácido Fórmico ( HCOOH) 0,15 M
  • pH ≈ 2,28
  • pOH ≈ 11,72

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