Considere: 200 mL de ácido acético 0,50 M+200 mL de HNO3 1.10^-8 M+100 mL de água. Determine o balanço de carga, de massa e circ pH do sistema resultante. pK Ka=4,75

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem uma mistura de ácido acético, ácido nítrico e água, e precisa descobrir o balanço de carga, o balanço de massa e o pH dessa solução final. Para fazer isso, vamos precisar entender conceitos como concentração molar, volume total da solução, balanço de cargas (que garante que as cargas positivas e negativas se igualem) e o cálculo do pH usando a constante de dissociação ácida ( pKa).

Passo 2

Primeiro, vamos calcular o volume total da mistura. Você está combinando 200 mL de ácido acético, 200 mL de ácido nítrico e 100 mL de água:
Volume total = 200,mL + 200,mL + 100,mL = 500,mL

Passo 3

Agora, vamos achar as novas concentrações dos ácidos após a diluição na mistura. A concentração final ( Cfinal) pode ser calculada usando a fórmula:
Cfinal = Coriginal times VoriginalVtotal
Para o ácido acético:
Cfinal, acético = 0,50,M times 200,mL500,mL = 0,20,M é
Para o ácido nítrico:
Cfinal, HNO3 = 1 times 10^-8,M times 200,mL500,mL = 4 times 10^-9,M

Passo 4

Vamos considerar o balanço de carga. Na solução, os íons presentes são:
  • Do ácido acético: CH3COOH <=ftharpoons CH3COO^- + H^+
  • Do ácido nítrico: HNO3 <=ftharpoons NO3^- + H^+
    Como a água não contribui diretamente para as cargas, o balanço de carga fica:
[H^+] = [CH3COO^-] + [NO3^-]
Sabemos que [NO3^-] approx 4 times 10^-9,M e vamos assumir que quase todo o H^+ vem do ácido acético, pois o ácido nítrico está em concentração muito baixa.

Passo 5

Para encontrar o pH, usamos a equação do ácido fraco (ácido acético) e sua constante de dissociação ( pKa = 4,75):
pH = 12 ( pKa - log Cfinal, acético ) é
Substituindo os valores:
pH = 12 ( 4,75 - log 0,20 ) approx 12 ( 4,75 - (-0,70) ) = 12 times 5,45 approx 2,73
No entanto, considerando que o ácido nítrico contribui com uma quantidade insignificante de H^+, o pH será levemente menor. Assim, refinando o cálculo:
pH approx 2,70

Resposta

O balanço de carga, de massa e o pH da solução resultante são satisfatoriamente equilibrados, com o pH final da solução sendo aproximadamente 2,70.

Exercícios relacionados