Considere uma solução de ácido a cético
. Sabendo que
:
- Calcule a concentração de íons
na solução.
- Determine o pH da solução e compare com o pH de uma solução
de HCl .
Passo 1
Beleza! Vamos resolver esse exercício juntos. A gente tem uma solução de ácido acético (CH₃COOH) com concentração de 0,1 M e a constante de dissociação ácida (Ka) igual a 1,8 × 10⁻⁵. Precisamos calcular:
- A concentração de íons H⁺ na solução.
- O pH dessa solução e comparar com o pH de uma solução 0,1 M de HCl.
O conteúdo principal aqui é química de ácidos e bases, e vamos precisar usar as fórmulas de equilíbrio químico e definição de pH.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a concentração de íons H⁺ na solução de ácido acético. O ácido acético é um ácido fraco, o que significa que ele não se dissocia completamente na água.
A reação de ionização do ácido acético é:
A constante de dissociação ácida (Ka) é dada por:
Sabemos que Ka = 1,8 × 10⁻⁵ e a concentração inicial de ácido acético é 0,1 M.
Passo 3
Vamos chamar a quantidade de ácido que se dissocia de
. Assim:
Substituindo esses valores na expressão de Ka:
Assumimos que
é muito pequeno comparado com 0,1, então
. Isso simplifica a equação para:
Passo 4
Resolvendo para
:
Agora, tiramos a raiz quadrada de ambos os lados para encontrar
:
Então, a concentração de íons H⁺ na solução é aproximadamente
.
Passo 5
Agora, vamos calcular o pH da solução de ácido acético usando a fórmula:
Substituindo
:
Passo 6
Para comparar com a solução de HCl, que é um ácido forte e se dissocia completamente, a concentração de H⁺ será igual à concentração do HCl. Então, para HCl 0,1 M:
Resposta
A concentração de íons H⁺ na solução de ácido acético é aproximadamente
. O pH dessa solução é cerca de 2,87, que é maior (menos ácido) comparado ao pH de uma solução 0,1 M de HCl, que tem pH igual a 1.