Determinar a concentração de todas as espécies e do pH das seguintes soluções:
a) [Resposta; ;
b) [Resposta; ;
c) [Resposta; ];
d) [Resposta;
(Dados: ácido carbônico, Ka1 ;
áó

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para determinar a concentração de todas as espécies e o pH de quatro soluções diferentes. Vamos precisar entender sobre ácidos e bases, especialmente como eles se comportam em solução aquosa, e usar as constantes de dissociação ácida (Ka) fornecidas para calcular o pH.

Passo 2

Vamos começar com a primeira solução: ácido carbônico ( ) 0,10 mol/L. O ácido carbônico é um ácido fraco que pode se dissociar em duas etapas, cada uma com sua própria constante de dissociação ( e ). Para encontrar o pH, precisamos determinar a concentração de íons na solução.

Passo 3

Primeiro, escrevemos a equação de dissociação do :
Usamos a constante de dissociação . Com uma concentração inicial de 0,10 mol/L, configuramos uma tabela de ICE (Inicial, Variação, Equilíbrio) para encontrar a concentração de .

Passo 4

Depois de calcular, descobrimos que a concentração de está próxima de mol/L. Para encontrar o pH, usamos a fórmula:
Substituindo, temos:

Passo 5

Agora, vamos para a segunda solução: carbonato de sódio ( ) 0,10 mol/L. O é um sal que se dissocia completamente em solução aquosa, liberando íons e . Precisamos determinar o pH dessa solução.

Passo 6

O atua como uma base fraca, reagindo com a água para formar e . A constante de hidrólise ( ) pode ser relacionada à constante ácida do ácido carbônico usando a relação:
Onde .

Passo 7

Calculamos a :
Usando essa , configuramos uma tabela de ICE para encontrar a concentração de .

Passo 8

Após os cálculos, obtemos mol/L. Para encontrar o pH, primeiro calculamos o pOH:
E então:

Passo 9

Seguimos para a terceira solução: ácido fosfórico ( ) 0,10 mol/L. O ácido fosfórico é um ácido triprótico, ou seja, pode liberar três prótons, cada dissociação com sua constante . Vamos determinar o pH dessa solução.

Passo 10

Considerando apenas a primeira dissociação, já que é a mais significativa:
Usamos . Configuramos uma tabela de ICE para encontrar .

Passo 11

Após os cálculos, obtemos mol/L. Calculamos o pH:

Passo 12

Por último, temos a quarta solução: fosfato de sódio tricálcico ( ) 0,10 mol/L. Esse sal se dissocia completamente em e . Vamos determinar o pH dessa solução.

Passo 13

O é uma base conjugada do , que por sua vez é conjugada do . Vamos usar a constante para relacionar com a da reação reversa.

Passo 14

Configuramos uma tabela de ICE com e resolução para , que resulta em mol/L. Calculamos o pOH:
E assim, o pH:

Resposta

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