Considere a mistura de 20 mL de uma solução de CH3-COOH a 0,1 M com 20 mL de uma solução de CH3-COONa a 0,1 M. Determinar o pH dessa mistura nas seguintes condições: Após adição de 5 mL de uma solução de HCl 0,1 M

Passo 1

Beleza, vamos lá! O problema pede para determinar o pH de uma mistura feita com ácido acético ( CH3COOH) e acetato de sódio ( CH3COONa), e depois adicionar uma certa quantidade de HCl. Esse tipo de situação envolve conceitos de química ácido-base, especificamente soluções tampão. Vamos precisar calcular as quantidades de cada espécie química envolvida e aplicar a equação de Henderson-Hasselbalch para encontrar o pH final.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de mols de CH3COOH e CH3COONa na mistura inicial.
  • Volume de CH3COOH: 20 mL = 0,020 L
  • Concentração de CH3COOH: 0,1 M
Mols de CH3COOH:
0,1 , M times 0,020 , L = 0,002 , mol
  • Volume de CH3COONa: 20 mL = 0,020 L
  • Concentração de CH3COONa: 0,1 M
Mols de CH3COONa:
0,1 , M times 0,020 , L = 0,002 , mol

Passo 3

Agora, vamos adicionar 5 mL de HCl a 0,1 M à mistura.
  • Volume de HCl: 5 mL = 0,005 L
  • Concentração de HCl: 0,1 M
Mols de HCl adicionados:
0,1 , M times 0,005 , L = 0,0005 , mol

Passo 4

O HCl é um ácido forte e vai reagir com o acetato de sódio ( CH3COONa), que é uma base conjugada. A reação é:
HCl + CH3COO^- CH3COOH + Cl^-
Então, vamos subtrair os mols de CH3COO^- que reagem e adicionar os mols de CH3COOH formados.
Mols de CH3COO^- após a reação:
0,002 , mol - 0,0005 , mol = 0,0015 , mol
Mols de CH3COOH após a reação:
0,002 , mol + 0,0005 , mol = 0,0025 , mol

Passo 5

Agora, temos uma solução tampão composta por CH3COOH e CH3COO^-. Para encontrar o pH, usamos a equação de Henderson-Hasselbalch:
pH = pKa + log ( [CH3COO^-][CH3COOH] )
Primeiro, precisamos calcular as concentrações após a mistura.
Volume total da solução:
20 , mL + 20 , mL + 5 , mL = 45 , mL = 0,045 , L
Concentração de CH3COO^-:
0,0015 , mol0,045 , L approx 0,0333 , M
Concentração de CH3COOH:
0,0025 , mol0,045 , L approx 0,0556 , M
O valor de pKa para o ácido acético é aproximadamente 4,76.
Aplicando na equação:
pH = 4,76 + log ( 0,03330,0556 )
pH = 4,76 + log (0,6) approx 4,76 - 0,222 = 4,538

Resposta

O pH da mistura após a adição de HCl é aproximadamente 4,54.

Exercícios relacionados