Calcule a solubilidade molar do CaC2 O4 em água e em solução de ácido monobásico forte nos pHs 1,2,3,4,5 e 6 (não considere a hidrólise do cátion e/ou do ânion)

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pede para calcular a solubilidade molar do oxalato de cálcio ( CaC2O4) em água pura e em soluções de ácido monobásico forte nos pHs 1, 2, 3, 4, 5 e 6. Vamos usar conceitos de equilíbrio químico e solubilidade para resolver isso. Vamos precisar entender a constante de solubilidade ( Ksp) do CaC2O4 e como o pH afeta a solubilidade em meio ácido.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a equação de dissolução do oxalato de cálcio na água:
CaC2O4 (s) rightarrow Ca^2+ (aq) + C2O4^2- (aq)
A constante de solubilidade ( Ksp) dessa reação é dada por:
Ksp = [Ca^2+][C2O4^2-]

Passo 3

Em água pura, não há íons adicionais que afetem o equilíbrio, então podemos assumir que a solubilidade molar ( s) de CaC2O4 é igual à concentração de Ca^2+ e C2O4^2-:
Ksp = s times s = s^2 s = raizKsp
Vamos supor que o Ksp do CaC2O4 seja conhecido (por exemplo, Ksp = 2.3 times 10^-9).

Passo 4

Calculando a solubilidade em água pura:
s = raiz2.3 times 10^-9 s approx 4.8 times 10^-5 , mol/L
Então, em água pura, a solubilidade molar do CaC2O4 é aproximadamente 4.8 times 10^-5 mol/L.

Passo 5

Agora, vamos considerar a solução de um ácido monobásico forte. O ácido monobásico forte, como o HCl, se dissocia completamente:
HCl H^+ + Cl^-
O aumento de H^+ na solução pode afetar a solubilidade do oxalato de cálcio através da reação:
C2O4^2- + H^+ rightarrow HC2O4^-
Isso reduz a concentração de C2O4^2-, aumentando assim a solubilidade de CaC2O4.

Passo 6

Para cada pH dado, calcularemos a concentração de H^+:
[H^+] = 10^-pH
Então, para pH 1 a 6, temos:
  • pH 1: [H^+] = 10^-1 = 0.1 , mol/L
  • pH 2: [H^+] = 10^-2 = 0.01 , mol/L
  • pH 6: [H^+] = 10^-6 = 1 times 10^-6 , mol/L

Passo 7

Considerando o efeito do ácido, a expressão do Ksp fica:
Ksp = [Ca^2+][C2O4^2-]
E a reação com o H^+ altera a concentração de C2O4^2-:
[C2O4^2-] = s1 + [H^+]Ka
Onde Ka é a constante de dissociação do HC2O4^-. Vamos supor que Ka = 5.9 times 10^-2.

Passo 8

Substituindo na expressão do Ksp:
Ksp = s times s1 + [H^+]5.9 times 10^-2 Ksp = s^21 + [H^+]5.9 times 10^-2 s^2 = Ksp (1 + [H^+]5.9 times 10^-2) s = raizKsp (1 + [H^+]5.9 times 10^-2)

Passo 9

Agora, vamos calcular s para cada pH:
Por exemplo, para pH 1 ( [H^+] = 0.1 mol/L):
s = raiz2.3 times 10^-9 (1 + 0.15.9 times 10^-2) s = raiz2.3 times 10^-9 (1 + 1.6949) s = raiz2.3 times 10^-9 times 2.6949 s approx raiz6.1873 times 10^-9 s approx 7.87 times 10^-5 , mol/L
Repita esse cálculo para os pHs 2, 3, 4, 5 e 6 substituindo [H^+] correspondente.

Resposta

A solubilidade molar do CaC2O4 em água pura é aproximadamente 4.8 times 10^-5 mol/L. Em soluções de ácido monobásico forte, a solubilidade aumenta com a diminuição do pH, por exemplo:
  • pH 1: 7.87 times 10^-5 mol/L
  • pH 2: [calcular substituindo [H^+] = 0.01 mol/L]
  • pH 3: [calcular substituindo [H^+] = 0.001 mol/L]
  • pH 6: [calcular substituindo [H^+] = 1 times 10^-6 mol/L]
Cada valor exato dependerá da substituição dos [H^+] correspondentes nas equações acima.

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