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 25^circ C, CH 2 O=54,3 mol L^-1, a partir da adição de um eletrólito, sólido, puro, de modo a não alterar o volume de água, para as seguintes condições experimentais:
Dados: Kw=1,0 times 10^-14 ; fH+=0,83 ; fOH-=0,76 T=25^circ C
1- A adição de KCl, 0,01 mol L^-1.
2- A adição de NaCl, 0,01 mol L^-1.
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 H^+?
6- Qual a atividade do íon OH^-?
7- Qual o pH da solução, lembrando que p H=-log a H^+?
8- Qual o pOH da solução, lembrando que pOH=-log a OH^-?
9- Qual é o valor da soma do pH+pOH para essa solução?

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 ( Kw), atividades dos íons H^+ e OH^-, 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 KCl e NaCl à água.

Passo 2

Primeiro, vamos considerar a adição de KCl à água. O KCl se dissocia completamente em íons K^+ e Cl^-. A concentração inicial da água é CH2O = 54,3, mol L^-1. Precisamos calcular a força iônica da solução após a adição de 0,01, mol L^-1 de KCl.

Passo 3

Agora, vamos analisar a adição de NaCl à água. Assim como o KCl, o NaCl se dissocia completamente em íons Na^+ e Cl^-. Vamos calcular a força iônica após adicionar 0,01, mol L^-1 de NaCl.

Passo 4

Antes de adicionar os sais, a força iônica da água pura precisa ser calculada. A força iônica ( I) é dada pela fórmula:
I = 12 sum ci zi^2
onde ci é a concentração de cada íon e zi sua carga. Vamos calcular isso para a água pura.

Passo 5

Após a adição de KCl e NaCl, 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 Kw ajustado para cada caso usando a relação que vincula Kw aos coeficientes de atividade:
Kw = aH^+ cdot aOH^-
Onde a representa a atividade dos íons. Os coeficientes de atividade fornecidos ( fH^+ e fOH^-) serão usados aqui.

Passo 7

Vamos calcular a atividade do íon H^+ usando a concentração efetiva e o coeficiente de atividade indicado:
aH^+ = fH^+ cdot [H^+]
Isso nos dará uma medida mais precisa da concentração efetiva de H^+ na solução.

Passo 8

De maneira similar, calculamos a atividade do íon OH^-:
aOH^- = fOH^- cdot [OH^-]
Isso nos ajudará a entender o equilíbrio de íons hidroxila na solução.

Passo 9

Finalmente, com as atividades dos íons H^+ e OH^- conhecidas, podemos determinar o pH e o pOH da solução usando as fórmulas:
pH = -log aH^+
pOH = -log aOH^-
E então, somamos os valores de pH e pOH para verificar se a soma está de acordo com a relação conhecida:
pH + pOH = 14

Resposta

Após seguir os passos acima:
  1. Adição de KCl 0,01 mol L⁻¹:
    • Nova força iônica: I = 0,01, mol L^-1
    • Kw ajustado permanece 1,0 times 10^-14
    • Atividade de H^+: aH^+ = 0,83 times 1,0 times 10^-7 = 8,3 times 10^-8
    • Atividade de OH^-: aOH^- = 0,76 times 1,0 times 10^-7 = 7,6 times 10^-8
    • pH: 7,08
    • pOH: 7,12
    • Soma pH + pOH: 14,20
  2. Adição de NaCl 0,01 mol L⁻¹:
    • Nova força iônica: I = 0,01, mol L^-1
    • Kw ajustado permanece 1,0 times 10^-14
    • Atividade de H^+: aH^+ = 0,83 times 1,0 times 10^-7 = 8,3 times 10^-8
    • Atividade de OH^-: aOH^- = 0,76 times 1,0 times 10^-7 = 7,6 times 10^-8
    • pH: 7,08
    • pOH: 7,12
    • Soma pH + pOH: 14,20
Ambos os casos apresentam comportamento similar devido à natureza neutra dos eletrólitos adicionados, mantendo o equilíbrio da água.

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