Calcule o pH e o pOH , na temperatura de 25^circ C, para os sais abaixo em cada caso: Solução de NaHCO3 0,45M (Ka1 = 4,45x10-7)

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem que calcular o pH e o pOH de uma solução de 0,45 M de NaHCO3 a 25°C. Isso está relacionado com ácidos e bases, especificamente com equilíbrio químico e constantes de ionização. Para resolver isso, vamos precisar usar as constantes de ionização ácida ( Ka) e básica ( Kb), além da relação entre elas e a água ( Kw).

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é NaHCO3. Esse sal é conhecido como bicarbonato de sódio e, quando dissolvido em água, se dissocia em íons Na^+ e HCO3^-. O HCO3^- é anfótero, ou seja, pode agir tanto como ácido quanto como base.

Passo 3

Como HCO3^- pode agir como ácido e como base, precisamos considerar as duas reações de equilíbrio:
  1. Ação Ácida:
    HCO3^- rightarrow H^+ + CO3^2-
    Aqui, usamos a constante Ka1 = 4,45 times 10^-7 fornecida.
  2. Ação Básica:
    HCO3^- + H2O rightarrow H2CO3 + OH^-
    Para essa parte, vamos precisar encontrar o Kb do HCO3^-.

Passo 4

Sabemos que a relação entre Ka, Kb e Kw (constante de ionização da água) é:
Kw = Ka times Kb
Em água a 25°C, Kw = 1,0 times 10^-14. Como já temos Ka1, podemos calcular Kb:
Kb = KwKa1 = 1,0 times 10^-144,45 times 10^-7 approx 2,25 times 10^-8

Passo 5

Agora, vamos considerar que a concentração inicial de HCO3^- é 0,45 M. Como o HCO3^- pode se comportar como ácido e base, precisamos ver qual das duas reações predomina para determinar o pH. Isso depende dos valores de Ka e Kb.
Como Ka1 > Kb, a ação ácida é mais forte que a básica, então o HCO3^- tende a doar prótons, aumentando a concentração de H^+ na solução.

Passo 6

Vamos usar a expressão de Ka para a reação ácida:
Ka = [H^+][CO3^2-][HCO3^-]
Assumindo que a variação x é pequena em relação à concentração inicial, temos:
4,45 times 10^-7 = x^20,45
Resolvendo para x:
x^2 = 4,45 times 10^-7 times 0,45
x^2 = 2,0025 times 10^-7
x = raiz2,0025 times 10^-7 approx 1,414 times 10^-4
Aqui, x representa a concentração de H^+.

Passo 7

Agora, calculamos o pH usando a definição:
pH = -log[H^+]
pH = -log(1,414 times 10^-4) approx 3,85

Passo 8

Para encontrar o pOH, lembramos que:
pH + pOH = 14
pOH = 14 - pH = 14 - 3,85 = 10,15

Resposta

O pH da solução é aproximadamente 3,85 e o pOH é aproximadamente 10,15.

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