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
mol L-1., Solução B
e a solução C
. Qual dessas soluções é mais indicada para o processo químico em questão, temperatura
? Justifique quimicamente os cálculos para obtenção da justificativa
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:
Onde $ [H^+] $ é a concentração de íons hidrogênio na solução. Para um pH de 7,00, que é neutro, temos:
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:
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
Solução B: $ 9 \times 10^{-4} , mol L^{-1} $ de HCl
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^+ $.
Passo 5
Comparando os pH calculados:
- Solução A: pH ≈ 1,10
- Solução B: pH ≈ 3,05
- Solução C: pH ≈ 6,92
A solução que mais se aproxima do pH 7,00 é a Solução C.
Resposta
A Solução C ($ 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.