Considerando os efeitos da força iônica sobre o coeficiente de força iônica sobre os equilíbrios químicos, o que ocorreria com uma solução aquosa de água, pura, a
, a partir da adição de um eletrólito, sólido, puro, de modo a não alterar o volume de água, para as seguintes condições experimentais:
Dados:
1- A adição de
.
2- A adição de
.
3- Qual o valor da força iônica do meio antes e após a adição do sal, para os casos 1 e2?
4- Qual o valor do Kw, após a adição do sal, para os casos 1 e2?
5- Qual a atividade do íon
?
6- Qual a atividade do íon
?
7- Qual o pH da solução, lembrando que
?
8- Qual o pOH da solução, lembrando que
?
9- Qual é o valor da soma do
para essa solução?
Dados:
1- A adição de
2- A adição de
3- Qual o valor da força iônica do meio antes e após a adição do sal, para os casos 1 e2?
4- Qual o valor do Kw, após a adição do sal, para os casos 1 e2?
5- Qual a atividade do íon
6- Qual a atividade do íon
7- Qual o pH da solução, lembrando que
8- Qual o pOH da solução, lembrando que
9- Qual é o valor da soma do
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre como a força iônica afeta os equilíbrios químicos em uma solução aquosa pura de água a 25°C. Precisamos entender conceitos como força iônica, coeficiente de atividade, constante de ionização da água (
), atividades dos íons
e
, e como tudo isso influencia o pH e o pOH da solução. Vamos precisar usar essas ideias para analisar o que acontece quando adicionamos eletrólitos como
e
à água.
Passo 2
Primeiro, vamos considerar a adição de
à água. O
se dissocia completamente em íons
e
. A concentração inicial da água é
. Precisamos calcular a força iônica da solução após a adição de
de
.
Passo 3
Agora, vamos analisar a adição de
à água. Assim como o
, o
se dissocia completamente em íons
e
. Vamos calcular a força iônica após adicionar
de
.
Passo 4
Antes de adicionar os sais, a força iônica da água pura precisa ser calculada. A força iônica (
) é dada pela fórmula:
onde
é a concentração de cada íon e
sua carga. Vamos calcular isso para a água pura.
Passo 5
Após a adição de
e
, vamos calcular a nova força iônica para cada caso usando a mesma fórmula. Isso nos mostrará como a presença dos eletrólitos altera o ambiente iônico da solução.
Passo 6
Com a força iônica conhecida, podemos determinar o
ajustado para cada caso usando a relação que vincula
aos coeficientes de atividade:
Onde
representa a atividade dos íons. Os coeficientes de atividade fornecidos (
e
) serão usados aqui.
Passo 7
Vamos calcular a atividade do íon
usando a concentração efetiva e o coeficiente de atividade indicado:
Isso nos dará uma medida mais precisa da concentração efetiva de
na solução.
Passo 8
De maneira similar, calculamos a atividade do íon
:
Isso nos ajudará a entender o equilíbrio de íons hidroxila na solução.
Passo 9
Finalmente, com as atividades dos íons
e
conhecidas, podemos determinar o pH e o pOH da solução usando as fórmulas:
E então, somamos os valores de pH e pOH para verificar se a soma está de acordo com a relação conhecida:
Resposta
Após seguir os passos acima:
-
Adição de
0,01 mol L⁻¹: - Nova força iônica:
-
ajustado permanece - Atividade de
: - Atividade de
: - pH:
- pOH:
- Soma pH + pOH:
- Nova força iônica:
-
Adição de
0,01 mol L⁻¹: - Nova força iônica:
-
ajustado permanece - Atividade de
: - Atividade de
: - pH:
- pOH:
- Soma pH + pOH:
- Nova força iônica:
Ambos os casos apresentam comportamento similar devido à natureza neutra dos eletrólitos adicionados, mantendo o equilíbrio da água.