Calcule 0 pH de uma solução
de ácido fórmico ( HCOOH ), sabendo que a constante de ionização deste ácido é
.
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para calcular o pH de uma solução de ácido fórmico (HCOOH) com concentração de
e sabermos que a constante de ionização (Ka) desse ácido é
. Para isso, vamos precisar usar conceitos de química ácido-base, especificamente sobre ácidos fracos e suas ionizações em água.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é o pH. O pH é uma medida de quão ácida ou básica uma solução é. Ele é calculado usando a fórmula:
Onde
é a concentração de íons hidrogênio na solução.
Passo 3
Como estamos lidando com um ácido fraco, que não se ioniza completamente na água, precisamos usar a constante de ionização (Ka) para encontrar a concentração dos íons hidrogênio
. A fórmula da constante de ionização para o ácido fórmico é:
Passo 4
Vamos assumir que ao ionizar, uma quantidade
de
e
é formada. Então, podemos expressar as concentrações no equilíbrio da seguinte forma:
Substituindo na expressão da Ka:
Passo 5
Para resolver essa equação, vamos simplificar assumindo que
é muito pequeno comparado a 0,1. Assim, podemos aproximar
. A equação fica:
Multiplicando ambos os lados por 0,1:
Passo 6
Agora, vamos resolver para
tirando a raiz quadrada de ambos os lados:
Aqui,
representa a concentração de íons hidrogênio
.
Passo 7
Finalmente, vamos calcular o pH usando a fórmula mencionada no Passo 2:
Resposta
O pH da solução de ácido fórmico é aproximadamente 2,39.