Calcule o pH e a porcentagem de hidrólise em uma solução de cloreto de amônio 0,20 M ?(Kb=1,80 times 10^-5) (R: pH=4,98 ; alpha=5,25 times 10^-33 %)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular o pH e a porcentagem de hidrólise em uma solução de cloreto de amônio com concentração de 0,20 M. Para isso, vamos usar conceitos de química de ácidos e bases, especialmente relacionados às constantes de equilíbrio ( Kb) e ao cálculo do pH.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender que o cloreto de amônio ( NH4Cl) é um sal que se dissocia completamente em NH4^+ e Cl^-. A parte NH4^+ pode agir como um ácido, liberando íons H^+ na água. Isso é o que causa a hidrólise e afeta o pH da solução.

Passo 3

Vamos escrever a equação da hidrólise do íon amônio ( NH4^+):
NH4^+ + H2O rightarrow NH3 + H3O^+
Essa reação mostra que o íon amônio libera íons hidrogênio ( H3O^+), o que diminui o pH da solução, tornando-a ácida.

Passo 4

Para calcular o pH, precisamos encontrar a concentração de íons H3O^+. Vamos usar a constante de base ( Kb) fornecida e a relação entre Ka e Kb para o íon amônio:
Ka times Kb = Kw
onde Kw = 1,0 times 10^-14.

Passo 5

Calculando Ka:
Ka = KwKb = 1,0 times 10^-141,80 times 10^-5 = 5,56 times 10^-10

Passo 6

Agora, montamos a expressão para Ka usando a reação de hidrólise:
Ka = [NH3][H3O^+][NH4^+]
Assumindo que [NH3] = [H3O^+] = x e [NH4^+] approx 0,20 - x approx 0,20, já que x é muito pequeno.

Passo 7

Substituindo na expressão de Ka:
5,56 times 10^-10 = x times x0,20
x^2 = 5,56 times 10^-10 times 0,20 = 1,112 times 10^-10
x = raiz1,112 times 10^-10 approx 1,054 times 10^-5 M

Passo 8

Agora, calculamos o pH usando a concentração de H3O^+:
pH = -log [H3O^+] = -log (1,054 times 10^-5) approx 4,98

Passo 9

Para achar a porcentagem de hidrólise ( alpha), usamos a relação:
alpha = x[NH4^+] times 100%
Substituindo os valores:
alpha = 1,054 times 10^-50,20 times 100% = 5,27 times 10^-3%

Resposta

O pH da solução é aproximadamente 4,98 e a porcentagem de hidrólise é 5,27 times 10^-3%.

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