Que concentração molar de hidrazina, N2 H4, produz uma solução cujo pH=10,64?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem uma solução de hidrazina ( N2H4) que resulta num pH de 10,64. Nosso objetivo aqui é descobrir qual é a concentração molar dessa hidrazina na solução. Para resolver isso, vamos usar conceitos de química de soluções, especificamente sobre bases fracas e o conceito de pH e pOH.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender o que o pH nos diz. O pH é uma medida da acidez ou basicidade de uma solução. Para soluções básicas, a gente costuma trabalhar com o pOH, que está relacionado com o pH pela fórmula:
pOH = 14 - pH
Então, vamos calcular o pOH da nossa solução.

Passo 3

Calculando o pOH:
pOH = 14 - 10,64 = 3,36
Agora que temos o pOH, podemos encontrar a concentração de íons hidroxila ( OH^-) na solução usando:
[OH^-] = 10^-pOH = 10^-3,36 approx 4,37 times 10^-4 mol/L

Passo 4

Sabemos que a hidrazina é uma base fraca e se ioniza na água da seguinte forma:
N2H4 + H2O <=ftharpoons N2H5^+ + OH^-
A constante de basicidade ( Kb) para a hidrazina é aproximadamente 1,3 times 10^-6.
A expressão para Kb é:
Kb = [N2H5^+][OH^-][N2H4]

Passo 5

Como cada molécula de hidrazina que se ioniza produz um íon N2H5^+ e um íon OH^-, podemos dizer que:
[N2H5^+] = [OH^-] = 4,37 times 10^-4 mol/L
Substituindo esses valores na expressão do Kb:
1,3 times 10^-6 = (4,37 times 10^-4)^2[N2H4]

Passo 6

Agora, vamos resolver para [N2H4]:
[N2H4] = (4,37 times 10^-4)^21,3 times 10^-6 = 1,906 times 10^-71,3 times 10^-6 approx 0,1467 mol/L

Resposta

A concentração molar de hidrazina necessária para obter uma solução com pH=10,64 é aproximadamente 0,147 mol/L.

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