Um determinado processo químico necessita de um pH igual a 7,00 e dos ion cloreto para que a enzima possua uma maior atividade enzimática. Por sua vez, o analista recomendou o preparo de três soluções utilizando HCl nas seguintes concentrações: Solução A 8 times 10^-2 mol L-1., Solução B 9 times 10^-4 mol L^-1 e a solução C 2 times 10^-8 mol L^-1. Qual dessas soluções é mais indicada para o processo químico em questão, temperatura 25^circ C ? Justifique quimicamente os cálculos para obtenção da justificativa (2,5)

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a pergunta está pedindo. Temos um processo químico que precisa de um pH igual a 7,00 (que é o neutro) e de íons cloreto para que uma enzima funcione melhor. O analista sugeriu três soluções de HCl com diferentes concentrações. Nosso objetivo é descobrir qual dessas soluções é a mais indicada para manter o pH em 7,00. Para isso, vamos precisar entender conceitos de pH, concentração de íons hidrogênio ($ H^+ $) e como o HCl se comporta em solução aquosa.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar o que é pH. O pH é uma medida que indica a acidez ou basicidade de uma solução. Ele é definido pela fórmula:
pH = -log10 [H^+]
Onde $ [H^+] $ é a concentração de íons hidrogênio na solução. Para um pH de 7,00, que é neutro, temos:
[H^+]

Passo 3

Agora, vamos analisar o HCl. O ácido clorídrico (HCl) é um ácido forte, o que significa que ele se dissocia completamente na água:
HCl H^+ + Cl^-
Portanto, a concentração de $ H^+ $ na solução de HCl é igual à concentração inicial de HCl.

Passo 4

Vamos calcular o pH de cada solução proposta:
Solução A: $ 8 \times 10^{-2} , mol L^{-1} $ de HCl
8 times 10^-2 , mol L^-1
[H^+] = 8 times 10^-2 , mol L^-1
Solução B: $ 9 \times 10^{-4} , mol L^{-1} $ de HCl
pH = -log10(8 times 10^-2) approx 1,10
9 times 10^-4 , mol L^-1
Solução C: $ 2 \times 10^{-8} , mol L^{-1} $ de HCl
Aqui, precisamos considerar a contribuição da água para o $ H^+ $. A água se autoioniza e contribui com $ 10^{-7} , mol L^{-1} $ de $ H^+ $.
[H^+] = 9 times 10^-4 , mol L^-1
pH = -log10(9 times 10^-4) approx 3,05

Passo 5

Comparando os pH calculados:
  • Solução A: pH ≈ 1,10
  • Solução B: pH ≈ 3,05
  • Solução C: pH ≈ 6,92
A solução que mais se aproxima do pH 7,00 é a Solução C.

Resposta

A Solução C ($ 2 \times 10^{-8} , mol L^{-1} $ de HCl) é a mais indicada para o processo químico, pois mantém o pH próximo de 7,00, ideal para a atividade enzimática desejada.

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