Quais as concentrações de ácido acético, acetato e
, em equilíbrio, de uma solução de acetato de sódio em
? Qual o valor do pH dessa solução? Dado:
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para encontrarmos as concentrações de ácido acético (
), acetato (
) e íons hidroxônio (
) em equilíbrio numa solução de acetato de sódio com concentração inicial de
. Além disso, precisamos calcular o pH dessa solução. Para resolver isso, vamos usar conceitos de equilíbrio químico e a constante de acidez (
) do ácido acético, que é
.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que acontece quando dissolvemos acetato de sódio (
) em água. Esse sal se dissocia completamente em íons sódio (
) e acetato (
):
Como o sódio é um cátion que não participa do equilíbrio, podemos focar no íon acetato para as próximas etapas.
Passo 3
O íon acetato pode reagir com a água numa reação de hidrólise, formando ácido acético e íons hidroxônio (
):
Essa reação mostra que a solução pode ser básica, já que está gerando íons hidroxila (
).
Passo 4
Para encontrar as concentrações em equilíbrio, vamos usar a expressão da constante de acidez
do ácido acético. Porém, como estamos lidando com a hidrólise da base conjugada, precisamos relacionar
com a constante de hidrólise
:
Onde
é a constante de ionização da água.
Passo 5
Calculando
:
Essa é a constante que usaremos para calcular a hidrólise do íon acetato.
Passo 6
Vamos montar uma tabela de concentrações:
Assumimos que
é pequeno comparado a 0,1000, então
.
Passo 7
Usando a expressão de
:
Substituindo
:
Passo 8
Resolvendo para
:
Então,
Passo 9
Agora, podemos encontrar
usando a relação:
Passo 10
A concentração de ácido acético formada é igual a
Passo 11
As concentrações em equilíbrio são:
Passo 12
Finalmente, calculamos o pH usando:
Resposta
As concentrações em equilíbrio são:
E o pH da solução é aproximadamente 8,87.