Calcule o pH e a porcentagem de base protonada em uma solução de 0,10
de C 2 H 5 NH 2 (etilamina) em água. A constante de ionização da etilamina (Kb) é
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado pede para calcular o pH e a porcentagem de base protonada em uma solução de 0,10 mol/L de etilamina (C₂H₅NH₂) em água, sabendo que a constante de ionização da etilamina (Kb) é
. Vamos usar conceitos de equilíbrio químico de bases fracas e propriedades do pH para chegar às respostas.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender que a etilamina é uma base fraca que reage com a água da seguinte forma:
Aqui, a etilamina aceita um próton da água, formando o íon etilamônio (
) e hidróxido (
). A constante de ionização da base (Kb) nos ajuda a determinar o quão forte é essa base em solução aquosa.
Passo 3
Vamos montar uma tabela para organizar as concentrações no equilíbrio:
Onde
representa a quantidade de etilamina que ioniza.
Passo 4
Sabemos que a expressão da constante de ionização da base é:
Substituindo os valores do equilíbrio na expressão:
Passo 5
Para simplificar, assumimos que
é pequeno em comparação com 0,10 mol/L, então
. Assim, a equação fica:
Multiplicando ambos os lados por 0,10:
Passo 6
Agora, resolvemos para
:
Esse valor de
representa a concentração de
na solução.
Passo 7
Para encontrar o pH, primeiro calculamos o pOH usando a concentração de
:
Sabemos que:
Portanto:
Passo 8
Agora, vamos calcular a porcentagem de base protonada, ou seja, a porcentagem de etilamina que se transformou em
. A concentração inicial de etilamina é 0,10 mol/L e a quantidade que ionizou foi
mol/L.
A porcentagem é dada por:
Resposta
O pH da solução é aproximadamente 11,87 e a porcentagem de etilamina protonada é 7,48%.
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