Calcule o pH de uma solução
de ácido benzóico em (a) água e (b) na presença de
. (Resp: (a) 3,27; (b) 3,44 ).
Passo 1
Beleza, galera! Vamos lá: temos uma solução de ácido benzóico com concentração de
mol/L. Precisamos calcular o pH dessa solução em duas situações: (a) em água pura e (b) na presença de
mol/L de sulfato de potássio (
). Para isso, vamos usar conceitos de química de ácidos fracos e equilíbrio químico.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que o pH é uma medida da acidez de uma solução, e para ácidos fracos como o ácido benzóico, usamos a constante de dissociação ácida (
) para determinar o pH. A fórmula básica para calcular o pH de um ácido fraco é:
Passo 3
Sabendo disso, precisamos escrever a equação de dissociação do ácido benzóico (
) na água:
Passo 4
A constante de dissociação ácida (
) para o ácido benzóico é necessária para os cálculos. Vamos supor que
. Usando essa constante, montamos a expressão:
Passo 5
Como a concentração inicial do ácido benzóico é
mol/L e assumindo que x mol/L se dissocia:
(Desprezando o x no denominador por ser pequeno comparado com
mol/L)
Passo 6
Resolvendo para x:
Aqui, x representa a concentração de
.
Passo 7
Agora, calculamos o pH:
Passo 8
Para a parte (b), na presença de
mol/L de
, que é um sal que se dissocia completamente em solução, aumenta a força iônica do meio. Isso pode afetar a ionização do ácido benzóico. Usamos a equação de Debye-Hückel para ajustar o
considerando a força iônica:
Onde
é o coeficiente de atividade, que diminui com o aumento da força iônica.
Passo 9
Calculando a força iônica (
):
Para
:
Passo 10
Com a força iônica, estimamos
usando tabelas ou aproximações. Supondo que
, então:
Passo 11
Repetimos o cálculo do pH com o novo
:
Resposta
(a) 3,27; (b) 3,44
Exercícios relacionados
Calcule os coeficientes de atividade de cada íon numa solução contendo
de
e
de
. (Resp:
0,35 ).
Em qual direção este equilíbrio será deslocado, fazendo as variações indicadas?
(a) aumentando
; (b) aumentando a
; © aumentando
; (d) adicionando-se mais
; (e) adicionando mais água.
Uma solução
de ácido cianídrico esta
ionizada. Calcule o valor da constante de ionização. (Resp:
)
Calcule a porcentagem de dissociação do ácido salicílico no problema 8 se a solução também contém
de salicilato de sódio (sal do ácido). (Resp:
).