Definir a composição das soluções a seguir e escrever as respectivas equações matemáticas das constantes de equilíbrio, balanço de massa, balanço de carga e condição protônica. Dado pKw = 14,0
. Sugestão: Começar identificando o tipo de sal.
(a)
; (pKa
(a)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa analisar uma solução de nitrato de amônio (
) com concentração de 0,5 mol/L. Nosso objetivo é definir a composição dessa solução e escrever as equações matemáticas das constantes de equilíbrio, balanço de massa, balanço de carga e condição protônica. Para isso, vamos precisar entender um pouco de química de ácidos e bases, equilíbrio químico e balanços em soluções aquosas.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar o tipo de sal que estamos lidando. O nitrato de amônio (
) é um sal formado pelo cátion amônio (
) e pelo ânion nitrato (
). Ambos, o
e o
, vêm da reação entre um ácido e uma base: o
do ácido benídrônico e o
do ácido nítrico. Por isso, o
é considerado um sal resultante da reação entre um ácido fraco (
) e um ácido forte (
).
Passo 3
Agora, vamos escrever as equações de dissociação do sal na água. Quando o nitrato de amônio se dissolve, ele se separa nos seus íons constituintes:
Passo 4
Em solução, os íons
e
podem sofrer reações de hidrólise. O íon amônio (
) é um ácido conjugado e pode doar um próton para a água:
Já o íon nitrato (
) é a base conjugada de um ácido forte e, em solução aquosa, não reage significativamente com a água, sendo considerado uma base muito fraca.
Passo 5
Vamos agora estabelecer as expressões das constantes de equilíbrio. Para a dissociação do sal:
Para a hidrólise do íon amônio:
E para a autoionização da água:
Passo 6
Vamos ao balanço de massa. Consideramos que a concentração total de amônio e amônia seja igual à concentração inicial do sal, já que todo o
que se dissocia vira
:
Passo 7
Agora, fazemos o balanço de carga. Em solução, a soma das cargas positivas deve ser igual à soma das cargas negativas. Temos
com carga +1 e
também com carga +1, enquanto
e
têm carga -1:
Passo 8
Por fim, aplicamos a condição protônica, que relaciona as concentrações de prótons e hidroxila pela constante d’autoionização da água:
Resposta
A composição da solução de nitrato de amônio 0,5 mol/L é determinada pelas concentrações de
,
,
,
e
, que obedecem às equações das constantes de equilíbrio, balanço de massa, balanço de carga e condição protônica apresentadas acima.
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