Calcule o pH e o pOH , na temperatura de 25^circ C, para os sais abaixo em cada caso: Solução de NH4 Cl 0,002M ( Kb=1,8 times 10-5)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular o pH e o pOH de uma solução de cloreto de amônio ( NH4Cl) com concentração de 0,002 M, na temperatura de 25^circ C. Para isso, vamos precisar entender um pouquinho sobre ácidos e bases, especificamente sobre como sais como o NH4Cl se comportam em solução aquosa.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que o NH4Cl é um sal formado pela reação entre o cátion amônio ( NH4^+) e o ânion cloreto ( Cl^-). Nesse caso, o Cl^- vem de um ácido forte (HCl) e o NH4^+ vem de uma base fraca (NH₃). Isso significa que, quando o NH4Cl se dissolve em água, ele vai liberar NH4^+ e Cl^-.

Passo 3

Como o Cl^- vem de um ácido forte, ele não reage com a água. Então, a parte que interessa para o pH é o cátion NH4^+. Esse cátion pode doar um próton (H⁺) para a água, formando NH3 e H3O^+. Essa reação libera íons H₃O⁺, que aumentam a acidez da solução.

Passo 4

Vamos escrever a equação da reação:
NH4^+ + H2O <=ftharpoons NH3 + H3O^+
Essa reação mostra que o íon amônio ( NH4^+) está agindo como um ácido, liberando prótons para a água.

Passo 5

Para calcular o pH, precisamos encontrar a concentração de íons H₃O⁺ na solução. Primeiro, precisamos determinar a constante de ionização ácida ( Ka) para o NH4^+. Sabemos que a constante de ionização da base ( Kb) para NH₃ é 1,8 times 10^-5. Podemos relacionar Ka e Kb usando a constante de ionização da água ( Kw):
Ka times Kb = Kw
Sabendo que Kw = 1,0 times 10^-14 a 25^circ C, podemos encontrar Ka:
Ka = KwKb = 1,0 times 10^-141,8 times 10^-5 approx 5,56 times 10^-10

Passo 6

Com o valor de Ka, podemos montar a expressão da constante de ionização para a reação da NH4^+:
Ka = [NH3][H3O^+][NH4^+]
Assumimos que a concentração de H3O^+ é igual a de NH3 formada, e que a mudança na concentração de NH4^+ é pequena devido à pouca ionização.

Passo 7

Vamos chamar a concentração de H3O^+ de x. Então, substituindo na expressão de Ka:
5,56 times 10^-10 = x times x0,002 - x approx x^20,002
Aqui, simplificamos assumindo que x é muito menor que 0,002 M, então 0,002 - x approx 0,002.

Passo 8

Resolvendo para x:
x^2 = 5,56 times 10^-10 times 0,002 = 1,112 times 10^-12
x = raiz1,112 times 10^-12 approx 1,05 times 10^-6 , M
Então, a concentração de H3O^+ é aproximadamente 1,05 times 10^-6 , M.

Passo 9

Agora, calculamos o pH usando a fórmula:
pH = -log[H3O^+]
Substituindo o valor encontrado:
pH = -log(1,05 times 10^-6) approx 5,98

Passo 10

Para encontrar o pOH, usamos a relação entre pH e pOH:
pH + pOH = 14
Então:
pOH = 14 - pH = 14 - 5,98 = 8,02

Resposta

O pH da solução é aproximadamente 5,98 e o pOH é aproximadamente 8,02.

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